[發明專利]高約束圖像重構方法

有效

• 申請號: 200680015558.0
• 申請日: 2006-07-06
• 公開（公告）號: CN101248458A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: C·A·米斯特拉
• 申請（專利權）人: 威斯康星校友研究基金會
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李玲

相關申請的交叉引用

本申請基于2005年7月8日提交的、申請號為No.60/697,607的、發明名稱為“BACKPROJECTION?RECONSTRUCTION?METHOD?FORUNDERSAMPLED?TIME-RESOLVED?MR?IMAGING”的美國臨時專利和2005年9月22日提交的、申請號為No.60/719,445的、發明名稱為“HIGHLY?CONSTRAINED?IMAGE?RECONSTRUCTION?METHOD”。

關于聯邦資助研究的聲明

本發明得到政府支持，國家衛生研究院授予的批準號為HL066488和HL072260。美國政府具有本發明的某些權利。

背景技術

本發明的領域涉及醫學成像，尤其涉及從獲取圖像數據中重構圖像的方法。

核磁共振成像(MRI)使用核磁共振現象來產生圖像。當把諸如人體組織的物質受到均勻磁場(偏振場B₀)時，組織內各自旋磁矩嘗試與這個偏振場對齊，但只能在其周圍以它們的特征拉莫爾頻率隨機取向進動。如果該物質或組織受到位于x-y平面并接近拉莫爾頻率的磁場(激發場B₁)時，凈縱向磁矩Mz被旋轉或“傾斜”到x-y平面以生成凈橫向磁矩Mt。通過受激自旋發射信號，終止激發信號B₁后，可接收并處理上述信號以形成圖像。

當使用這些信號生成圖像時，需使用磁場梯度(G_x?G_y和G_z)。典型地，通過一系列的測量周期來掃描成像區域，在所述測量周期內，這些梯度根據使用的具體定位方法的變化而變化。相關領域中，每次測量稱為“視圖”，視圖數量決定圖像質量。數字化并處理接收到的NMR信號、視圖、或k-空間采樣的結果集以通過使用多種公知重構技術中的某一種重構圖像。用于獲取一幅圖像的總掃描時間部分取決于每個測量周期或“脈沖序列”的長度，部分取決于測量周期或視圖的數量。很多臨床應用中，用于具有指定分辨率和SNR的圖像的總掃描時間是一筆額外開銷，因此，印象中對此目標已進行了諸多改進。

自核磁共振成像初期，投影重構法便廣為人知，美國專利6,487,435中再次使用了該方法。與其如圖2A所示的以直線或笛卡爾的方式采樣k-空間，以傅立葉成像的方式進行的掃描模式，還不如如圖2B所示，投影重構法用一系列視圖采樣k-空間，所述視圖采樣由k-空間中心延伸出的放射線。采樣k-空間所需的視圖數量決定了掃描的時間長度，如果獲取的視圖數量不足，在重構圖像中將出現條紋偽影。美國專利No.6,487,435使用的技術通過隔行掃描的視圖獲取帶有連續欠采樣圖像，和共享連續圖像幀之間的外部k-空間數據減少了這種條紋。

在X射線計算機斷層攝影術(“CT”)系統中，X-射線源投射扇形束，將所述扇形束校準到稱之為“圖像平面”的笛卡爾坐標系內的X-Y平面內。X-射線穿越諸如患者的將要成像的對象，并撞擊到輻射檢測器陣列上。傳輸的輻射強度取決于對象造成的X-射線束的衰減，同時每個檢測器產生作為光束衰減測量值的獨立電信號。分別獲取所有檢測器中的衰減測量值以產生所謂的“傳輸剖面”。

傳統CT系統中，源和檢測器陣列關于成像平面內的掃描架繞對象旋轉，使得X-射線穿越對象的角度連續變化。在給定角度上，將檢測器陣列的傳輸剖面稱之為對象的“視圖”或“掃描”，上述對象由同一X-射線源和檢測器分辨率下不同角度下掃描的一組視圖構成。在2D掃描中，處理數據以構造對應于對象切片的二維圖像。

許多用于X-射線CT的臨床應用使用MRI，其中，掃描時間是額外負擔。例如，在時間分辨血管造影術中，當造影劑流入需要關注的區域時，獲取一系列圖像幀。盡快獲取每幅圖像以獲得描述造影劑流的快照。當對冠狀動脈或其它需要心臟門控的器官成像以抑制運動偽影時，上述臨床應用尤其面臨挑戰。

美國專利No.6,710,686給出了兩種從一組獲取的投影視圖集中重構圖像的方法。在MRI中，通常的方法是對輻射采樣軌跡上的位置到笛卡爾網格進行再網格化k-空間采樣。然后通過對再網格化的k-空間采樣執行2D或3D傅立葉變換重構圖像。用于重構MR圖像的第二種方法是通過對每個投影視圖的首次傅立葉變換，將輻射k-空間投影視圖變換到Radon空間。通過濾波和將其反投影到視圖域(FOV)，并從信號投影中重構圖像。本領域中公知的，如果獲取的信號投影的數量不足以滿足Nyquist采樣定律，重構的圖像中將出現條紋偽影。