采集二維體積片段的磁共振數(shù)據(jù)的方法以及磁共振設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定原始數(shù)據(jù)空間中的點（也就是，K空間點）和用于采集 關(guān)于該點的MR數(shù)據(jù)的方法以及相應(yīng)構(gòu)造的磁共振設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 患者測量的加速是臨床MR成像的中心課題。拍攝速度在此不僅決定性地影響各 個磁共振設(shè)備的性能，而且還決定單個患者必須停留在磁共振設(shè)備中多長時間。
[0003] 盡管近來在三維體積片段的采集中實現(xiàn)了關(guān)于拍攝速度的加速，但是現(xiàn)有技術(shù)中 在二維體積片段或?qū)拥牟杉胁⒉淮嬖陬愃频年P(guān)于拍攝速度的加速。也就是說，盡管公知 的方法提供用于三維MR序列的加速，但是對于經(jīng)典的靜態(tài)二維MR截面成像（其構(gòu)成所建 立的MR圖像的大約90% )并不存在相應(yīng)的加速措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，加速采集二維體積片段的MR數(shù)據(jù)。
[0005] 按照本發(fā)明，通過根據(jù)本發(fā)明所述的用于采集MR數(shù)據(jù)的方法，通過根據(jù)本發(fā)明所 述的磁共振設(shè)備，通過根據(jù)本發(fā)明所述的計算機程序產(chǎn)品并且通過根據(jù)本發(fā)明所述的電子 可讀的數(shù)據(jù)載體，來解決該技術(shù)問題。從屬權(quán)利要求定義本發(fā)明的優(yōu)選且有利的實施方式。
[0006] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提供一種借助磁共振設(shè)備采集在檢查對象內(nèi)部的預(yù)先確定的 二維體積片段或預(yù)先確定的層的MR數(shù)據(jù)的方法。在此，本方法包含以下步驟：
[0007] ?隨機確定待采樣的K空間點。在此，當(dāng)僅采樣確定的待采樣的K空間點時，與二 維體積片段或?qū)酉鄬?yīng)的K空間被欠采樣。
[0008] ?借助磁共振設(shè)備來采集在先前的步驟中確定的待采樣的K空間點的MR數(shù)據(jù)。
[0009] ?可選地，還可以補充這樣的步驟，在該步驟中例如依據(jù)所采集的MR數(shù)據(jù)重建MR 圖像。
[0010] 通過欠采樣二維K空間，使得相對于其中完全采樣K空間的公知方法而言，實質(zhì)上 采樣更少的K空間點，由此可以有利地相應(yīng)加速MR數(shù)據(jù)的采樣或采集。仿真和試驗表明，只 要省略的（未采樣的）K空間點被隨機地分布，就可以根據(jù)所采集的MR數(shù)據(jù)無偽影地重建 體積片段的MR圖像。換言之，如果隨機地分布采樣的K空間點，那么盡管欠采樣，所采樣的 K空間點的MR數(shù)據(jù)仍包含相應(yīng)的圖像信息。這甚至適用于大的例如2至2. 5的欠采樣率， 其中所采樣的K空間點僅包含實際位于K空間中的潛在測量點或K空間點的50%至40%。 試驗表明，即使在這樣的欠采樣率的情況下，臨床上也能實現(xiàn)（與根據(jù)完全采樣的MR數(shù)據(jù) 所重建的MR圖像相比而言）相同的圖像質(zhì)量。
[0011] 如果通過角度和與K空間中心之間的距離來定義極坐標(biāo)中的每個K空間點，所述 角度通過由K空間中心和每個K空間點所定義的直線和穿過K空間中心延伸的軸所包圍， 那么，對待采樣的K空間點的隨機確定的前提條件是，待采樣的K空間點的隨著角度保持恒 定的密度以及待采樣的K空間點的隨著與K空間中心之間的距離而減少的密度。
[0012] 換言之，有利地這樣確定待采樣的K空間點，使得在極坐標(biāo)中K空間點的密度隨著 角度平均地保持恒定，并且距離越大則隨著距離平均地減小。換言之，特定的K空間點與K 空間中心之間的距離越小，則該K空間點屬于待采樣K空間點的范圍的概率就有利地越大。 相反地，對于與K空間中心之間具有相同距離但不同角度的K空間點而言，屬于待采樣的K 空間點的范圍的概率是相同的，原因在于，各個K空間點屬于待采樣的K空間點的范圍的概 率有利地不依賴于各個角度。
[0013] 如果按照本發(fā)明在弧方向上存在K空間點的基本上均勻的偽隨機分布，而在徑向 上力求規(guī)定的隨著與K空間中心之間的距離而減少的偽隨機分布（例如，以系數(shù)l/rx減少 的分布，其中，r是距離，x是在1和3之間的值），那么，仿真和試驗顯示非常好且穩(wěn)健的二 維采樣，甚至即使在大的欠采樣率的情況下在重建的MR圖像中也不出現(xiàn)偽影。然后，通過 前面描述的待采樣的K空間點的偽隨機分布，來滿足省略的（未采樣的）K空間點的隨機分 布的原理性要求。
[0014] 根據(jù)優(yōu)選的按照本發(fā)明的實施方式，借助徑向地或螺旋形地延伸的、從K空間中 心開始的軌跡，來實施待采樣的K空間點的隨機確定。在此，參考該軌跡來確定待采樣的K 空間點。
[0015] 例如可以在考慮前面所描述的隨機分布的情況下將待采樣的K空間點布置在徑 向地或螺旋形地延伸的軌跡上。
[0016] 螺旋形的軌跡的重要特性是螺距（Gangh6he),其表示各個螺旋或軌跡的兩個相 鄰的旋轉(zhuǎn)之間的距離。在無窮大的螺距的情況下，螺旋形的軌跡退化為徑向軌跡。在真正 的螺旋形延伸的軌跡的情況下，應(yīng)當(dāng)不過大地選擇螺距。例如，可以這樣選擇螺距，使得各 個螺旋或軌跡在一次旋轉(zhuǎn)之后就已碰撞到K空間的邊緣。
[0017] 根據(jù)優(yōu)選的按照本發(fā)明的實施方式，為了隨機確定待采樣的K空間點，在第一步 驟中，基于徑向地或螺旋形地延伸的軌跡，確定在軌跡上的中間點。如果根據(jù)與K空間中心 有關(guān)的極坐標(biāo)來定義這些中間點中的每一個，那么可以通過下面的等式（1)基于相關(guān)中間 點的角度來確定待采樣的K空間點的角度(pKP。
[0018]
[0019] 在此，ZW對應(yīng)于隨機的角度，將其施加于中間點的角度上。與K空間中心之間的 距離保持不變，從而在待采樣的K空間點的情況下的該距離對應(yīng)于在相應(yīng)中間點情況下的 距離。
[0020] 根據(jù)該實施方式，可以維持待采樣的K空間點的預(yù)先給定的分布密度，方法是，與 該分布密度相對應(yīng)地將中間點放置在軌跡上。從中間點出發(fā)，根據(jù)隨機角度ZW的大小，在 9方向上跳躍地移動待采樣的K空間點。如果隨機角度具有0°的平均值，那么這樣確定 的待采樣的K空間點也（平均地）具有預(yù)先給定的分布密度。
[0021] 試驗已經(jīng)表明，位于螺旋上的（也就是不相對于該螺旋被移動）的待采樣的K空 間點，比隨機地相對于螺旋被移動的待采樣K空間點具有更差的分布。
[0022] 按照本發(fā)明，存在兩種不同的變型：
[0023] ?根據(jù)第一變型，相同的K空間點可以多次被確定為待采樣的K空間點，并且由此 被采樣。
[0024] ?根據(jù)第二變型，相同的K空間點不能被多次地采樣，從而每個K空間點最多僅被 米樣一次。
[0025] 恰好在K空間中心附近的K空間范圍內(nèi)，通過（多次采樣相同的K空間點的）第 一變型原則上可以比借助第二變型采樣更多的K空間點。由此，可以有利地提升信噪比。
[0026] 根據(jù)另一種按照本發(fā)明的實施方式，在采集MR數(shù)據(jù)之前，以特定的順序排列待采 樣的K空間點。在此，這樣選擇該順序，使得在兩個按照該順序相繼地待采樣的K空間點之 間的距離盡可能地小。
[0027] 通過在以優(yōu)化的順序采集用于K空間點的MR數(shù)據(jù)之前以優(yōu)化的順序排列前面確 定的待采樣的K空間點，可以使在采集MR數(shù)據(jù)的情況下磁場梯度的改變優(yōu)選保持為小的。 由此，可以有利地避免磁場梯度的跳躍改變，所述跳躍改變會導(dǎo)致強烈的噪聲發(fā)展。
[0028] 在MR成像中，術(shù)語"軌跡"通常被理解為線條，待采集的K空間點位于所述線條上。 在上文中，術(shù)語"軌跡"也被理解為一種基準(zhǔn)線（Ausgangslinie)，基于所述基準(zhǔn)線來確定待 采樣的K空間點。如果一旦已經(jīng)確定了待采樣的K空間點，則可以確定這樣的軌跡，根據(jù)所 述軌跡采集待采樣的K空間點的MR數(shù)據(jù)，其中由此也可以考慮待采樣的K空間點的優(yōu)化順 序。
[0029] 有利地，可以借助并行采集技術(shù)利用多個接收天線來實施MR數(shù)據(jù)的采集。
[0030] 根據(jù)也作為iPAT2("integratedParallelAcquisitionTechnique"，集成并行 采集技術(shù)）公知的采集技術(shù)，例如并行地或同時使用64(82)個接收天線，以便同時在兩個K 空間方向上采集MR數(shù)據(jù)。
[0031] 根據(jù)另一種按照本發(fā)明的實施方式，在采集MR數(shù)據(jù)之前將特定的待采樣的K空間 點移至預(yù)先規(guī)定的FFT柵格（FFT-Gitter)的柵格點（Gitterpunkt)。在此，在K空間中通 過平行延伸的第一直線和平行延伸的第二直線來定義FFT柵格，其中第一直線中的每一個 與第二直線中的每一個相垂直。每兩個相鄰的第一直線具有相同的距離，就像每兩個相鄰 的第二直線那樣。每個柵格點對應(yīng)于一條第一直線和一條第二直線的交點。
[0032] 換言之，待采樣的K空間點被離散化至FFT柵格。在此，在對按照其來最終采樣待 采樣的K空間點的順序進(jìn)行可能的優(yōu)化之前，進(jìn)行將待采樣的K空間點移至FFT柵格的該 步驟。在該實施方式中，梯度曲線（在采集MR數(shù)據(jù)的情況下）逐個時間步長地（從K空間點 至K空間點地）以整數(shù)倍的數(shù)值化的基本步長（兩個相鄰的第一或第二直線之間的距離） 進(jìn)行跳躍。試驗已經(jīng)表明，由于當(dāng)今磁共振設(shè)備的所謂的轉(zhuǎn)換率極限（Slew-Rate-Grenze)， 在該實施方式中所需要的步距仍然較寬。
[0033] 該實施方式的較大的優(yōu)勢在于，不需要所謂的柵格化。在柵格化的情況下，所采集 的MR數(shù)據(jù)被內(nèi)插至周期性的柵格處，這延長了不利的顯著的計算時間。此外，趨勢性地恰 好在具有低密度的待采樣K空間點的區(qū)域內(nèi)的所需的內(nèi)插