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確定K空間位置的方法以及執行該方法的磁共振設備.pdf

關 鍵 詞:
確定 空間 位置 方法 以及 執行 磁共振 設備
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摘要
申請專利號:

CN201010159352.3

申請日:

2010.03.31

公開號:

CN101858965B

公開日:

2014.11.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 33/54申請日:20100331|||公開
IPC分類號: A61B5/055 主分類號: A61B5/055
申請人: 西門子公司
發明人: 漢斯-彼得·福茨
地址: 德國慕尼黑
優先權: 2009.04.06 DE 102009016341.7
專利代理機構: 北京市柳沈律師事務所 11105 代理人: 謝強
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010159352.3

授權公告號:

101858965B||||||

法律狀態公告日:

2014.11.26|||2012.03.28|||2010.10.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種確定用于磁共振激勵的HF脈沖的建模的k空間位置的方法,包括以下步驟:a)選擇目標磁化,b)確定當前可達到的磁化,c)確定當前可達到的磁化與目標磁化的偏差,d)確定所述偏差在k空間中的譜作為當前的譜,e)定位在當前譜中的至少一個最大值,f)將定位的最大值的k空間位置存儲在至此確定的k空間位置的集合中,g)在使用來自至此確定的k空間位置的集合的至少一個k空間位置的條件下,確定當前的脈沖系數,利用其可以達到最佳的當前磁化,h)重復步驟c)至g),直到滿足預先給出的中斷標準,但是至少重復一次,其中在每個重復中在確定當前的脈沖系數時使用至少一個不是在前面確定當前的脈沖系數時被使用的k空間位置。

權利要求書

1.一種確定用于磁共振激勵的HF脈沖的建模的k空間位置的方法,包括以下步驟:a)選擇目標磁化,b)選擇第一可達到的磁化作為當前可達到的磁化,c)確定當前可達到的磁化與目標磁化的偏差,d)確定所述偏差在k空間中的譜作為當前的譜,e)定位在當前譜中的至少一個最大值,f)將定位的最大值的k空間位置存儲在至此確定的k空間位置的集合中,g)在使用來自至此確定的k空間位置的集合中的至少一個k空間位置的條件下,確定當前的脈沖系數,利用該當前的脈沖系數可以達到最佳的當前磁化,h)重復步驟c)至g),直到滿足預先給出的中斷標準,但是至少重復一次,其中,在每個重復中在確定當前的脈沖系數時使用至少一個不是在前面確定當前的脈沖系數時被使用的k空間位置。2.根據權利要求1所述的方法,其中,在定位至少一個最大值時在當前的譜中定位正好一個最大值,其k空間位置被用于確定當前的脈沖系數。3.根據權利要求1或2所述的方法,其中,在確定當前的脈沖系數時保留至此已經確定的脈沖系數并且在使用至少一個至此還未使用的k空間位置的條件下確定其它脈沖系數。4.根據權利要求1或2所述的方法,其中,在確定當前的脈沖系數時所有至此使用的k空間位置和至少一個至此還未使用的k空間位置被用于確定當前的脈沖系數。5.根據權利要求1或2所述的方法,其中,在確定當前的脈沖系數時保留至此已經確定的脈沖系數的可選的子集并且至少在使用至少一個至此還未使用的k空間位置的條件下確定其它脈沖系數。6.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,預先給出在步驟c)至g)的每個重復中在定位至少一個最大值時所定位的最大值的數量。7.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,借助傅里葉變換確定當前可達到的磁化與目標磁化的偏差在k空間中的譜。8.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,還根據在磁共振測量時使用的高頻發送線圈來確定當前的脈沖系數。9.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,當前的脈沖系數的確定包括按照目標磁化和可達到的磁化的預先給出的函數求解優化問題,該優化問題使得最佳可達到的磁化接近目標磁化。10.根據權利要求9所述的方法,其中,在求解優化問題中使用的函數是絕對值函數。11.根據權利要求9所述的方法,其中,在求解優化問題中使用的函數是復數函數。12.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,在定位當前的譜中的至少一個最大值時被定位的最大值,是在當前的譜中具有最高能量的最大值。13.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,所述起始磁化具有零值。14.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,如果滿足以下條件中的至少一個或一個預先給出的組合,則滿足預先給出的中斷標準:-當前可達到的磁化與目標磁化的偏差低于預先給出的第一閾值,-在確定當前的脈沖系數時使用的k空間位置的數量達到預先給出的第二閾值,-當前的脈沖系數的確定的重復數量達到預先給出的第三閾值。15.根據上述權利要求中任一項所述的方法,其中,這樣選擇目標磁化,使得通過其補償磁共振測量的HF場分布的非均勻性(B1非均勻性)。16.一種磁共振設備,包括:至少一個用于發送高頻脈沖的高頻發送線圈,至少一個用于產生通過高頻發送線圈發送的高頻脈沖的脈沖產生單元,用于控制至少一個脈沖產生單元的脈沖序列控制單元,和計算單元,該計算單元被構造為用于執行按照權利要求1至15中任一項所述的確定k空間位置的方法,并且其通過所述脈沖序列控制單元這樣與所述脈沖產生單元相連,使得該脈沖產生單元根據確定的k空間位置產生高頻脈沖。17.根據權利要求16所述的磁共振設備,其中,所述磁共振設備包括至少兩個高頻發送線圈。18.一種計算機程序,如果其在與磁共振設備相連的計算單元上被運行,則該計算機程序在計算單元上執行按照權利要求1至15中任一項所述的確定k空間位置的方法。

說明書

確定k空間位置的方法以及執行該方法的磁共振設備

技術領域

本發明涉及一種確定用于磁共振激勵的HF脈沖的建模的k空間位置的方法以及一種用于執行該方法的磁共振設備和計算機程序。

背景技術

在磁共振拍攝(MR拍攝)中的不期望的偽影的一個來源是,所施加的高頻場(HF場)在檢查體積中的分布上的空間變化,也稱為B1不均勻性或HF場不均勻性。HF場不均勻性隨著使用的基本磁場強度的增強而增強。導致這樣的HF場不均勻性的因素例如是在檢查對象中的局部的介電特性和局部的導電特性,這些特性會縮短HF波長或衰減HF振幅。HF場的空間不均勻例如產生在橫向磁化的激勵和重聚焦的情況下的局部不同的翻轉角。因此,特別是在全身成像(胸部、腹部、盆腔)的情況下、又特別是在更高場強的情況下,在頭部拍攝中也會產生MR言號強度和圖像對比度的空間變化,也就是說,導致在MR圖像中的不期望的虛假陰影。

一種調整激勵的、特別是激勵翻轉角或重聚焦翻轉角的空間分布的方法在于,通過同時發送具有多個空間分離的發送脈沖的HF脈沖直接影響HF場的空間分布。在此,這樣調整在各個發送信道中的各個相位和振幅,使得各個場的重疊相應于期望的HF分布。該方法也稱為“RF-勻場(RF-shimming)”。該方法是穩健的、是獨立于要達到的翻轉角的、是關于特異性吸收率(SAR)有效的,并且是最大程度地獨立于使用的MR拍攝序列的。然而,通過該方法可達到的HF場的均勻性是有限的。在此,可達到的均勻性特別地取決于可用的并行發送信道的數量。提供獨立的發送信道是昂貴的。

用于影響激勵翻轉角或重聚焦翻轉角的空間分布的另一種方法,是所謂的在檢查對象中的空間選擇性激勵。在此,通過HF脈沖和梯度脈沖對檢查對象中的自旋系統的同時作用實現對產生的橫向磁化的空間調制。以這種方式可達到的HF激勵或重聚焦的空間均勻性原則上不受限制。然而,為此所需的HF脈沖不利地會要求長的脈沖時間。不過,通過利用多個發送脈沖的并行發送,在空間選擇激勵的情況下原則上又可以縮短脈沖時間。

一種特別是對于空間選擇激勵的、用于HF脈沖的建模的公知方法是最初由Saekho提出的所謂的“Spokes方法”,其例如在Saekho等的“Fast-kz?Three-Dimensional?Tailored?Radiofrequency?Pulse?for?Reduced?B1Inhomogeneity”,Magnetic?Resonance?in?Medicine?55:719-724(2006)中描述。

“Spokes方法”利用了在幾個HF脈沖片段之間入射的短的梯度脈沖(“Spokes”)。在此,通過對屬于梯度軌跡的、所謂k空間軌跡的時間積分,描述在與圖像層面相應的頻率空間中的僅幾個k空間位置。

然而,利用這種“Spokes方法”關于所產生的橫向磁化的可達到的均勻性,特別會隨著使用的Spokes的選擇的數量和k空間位置的選擇而強烈波動。可應用的翻轉角范圍和SAR效率也取決于所選擇的k空間位置。

在“Spokes方法”的不同變形中,存在不同的方案來選擇使用的k空間位置。在通常情況下,如在已經引用的Saekho的文章中,簡單地按照標準預先給出k空間位置的數量和定位。

其它變形試圖至少優化Spokes的定位。例如在Yip等人的“AdvancedThree-Dimensional?Tailored?RF?Pulse?for?Signal?Recovery?in?T2*-WeightedFunctional?Magnetic?Resonance?Imaging”,Magnetic?Resonance?in?Medicine?56:1050-1059(2006)中描述了如何從期望的激勵模式的譜(Spektrum)中確定預先給出的數量N個待使用的k空間位置的定位。在此,從期望的激勵模式的譜中選擇N個具有最高能量的k空間位置作為待使用的k空間位置。然而,該方法僅限于具有一個信道的發送。

其它變形試圖優化Spokes的數量。在Zelinski等人的“Fast?Slice-SelectiveRadio-Frequency?Excitation?Pulses?for?Mitigation?B1+Inhomogeneity?in?the?HumanBrain?at?7?Tesla”,Magnetic?Resonance?in?Medicine?59:1355-1364(2008)中,例如描述了如何借助復數的數學方法將在離散的k空間位置上的Spokes的數量減小到極小數量。然而,該方法由于其高度復雜性而要求大量的計算時間。此外沒有考慮,以這種方式優化的HF脈沖,對在引入到計算中的、用于確定期望的激勵模式的參數、特別是顯示達到的橫向磁化的所謂的“B1?maps”中的測量誤差的魯棒性如何,以及對系統不完美的魯棒性如何。此外,復數的數學解在物理上不太透明。

發明內容

因此,本發明要解決的技術問題是,提出一種方法、一種磁共振設備和一種計算機程序,其允許快速并簡單地確定用于HF脈沖的建模的k空間位置。

在此,確定用于磁共振激勵的HF脈沖的建模的k空間位置的本發明方法包括以下步驟:

a)選擇目標磁化,

b)選擇第一可達到的磁化作為當前可達到的磁化,

c)確定當前可達到的磁化與目標磁化的偏差,

d)確定所述偏差在k空間中的譜作為當前的譜,

e)定位在當前譜中的至少一個最大值,

f)將定位的最大值的k空間位置存儲在至此確定的k空間位置的集合中,

g)在使用來自至此確定的k空間位置的集合中的至少一個k空間位置的條件下,確定當前的脈沖系數,利用該當前的脈沖系數可以達到最佳的當前磁化,

h)重復步驟c)至g),直到滿足預先給出的中斷標準,但是至少重復一次,其中在每個重復中在確定當前的脈沖系數時使用至少一個不是在前面確定當前的脈沖系數時被使用的k空間位置。

利用這樣的方法可以通過所述重復來迭代地確定用于HF脈沖的建模(也就是用于確定表征HF脈沖的脈沖系數)的k空間位置。脈沖系數也隨著每個重復被優化。不須事先已知或估計k空間位置。同樣地,多個必需的k空間位置也不必預先給出,而是可以通過中斷標準同樣迭代地被確定。

按照本發明的磁共振設備包括:至少一個、優選多個用于發送高頻脈沖的高頻發送線圈,至少一個用于產生通過高頻發送線圈發送的高頻脈沖的脈沖產生單元,用于控制至少一個脈沖產生單元的脈沖序列控制單元,以及計算單元,該計算單元被構造為用于執行上述用于確定k空間位置的方法,并且其通過脈沖序列控制單元這樣與脈沖產生單元相連,使得脈沖產生單元根據所確定的k空間位置產生高頻脈沖。

當按照本發明的計算機程序在與磁共振設備相連的計算單元上被運行時,按照本發明的計算機程序在計算單元上執行上述用于確定k空間位置的方法。

關于方法描述的優點對于磁共振設備和計算機程序也類似適用。

附圖說明

本發明的其它優點和細節從以下借助附圖對實施例的描述中給出。所舉例子并不表示對本發明的限制。在附圖中,

圖1示出了磁共振設備的示意結構,并且

圖2示出了本方法的一種實施方式的示意性流程圖。

具體實施方式

圖1示意性示出了具有其主要組件的磁共振設備1的結構。為了借助磁共振成像檢查身體,將在其時間的和空間的特征最精確地互相調諧的不同的磁場入射到身體。

在高頻技術上屏蔽的測量室3中設置的強的磁鐵(通常是具有隧道形開口的低溫磁鐵5),產生通常為0.2特斯拉至7特斯拉以及更高的靜態的強的主磁場7。待檢查的檢查對象、例如患者(此處未示出)被置于患者臥榻9上并且定位在主磁場7的均勻區域中。

通過磁的高頻激勵脈沖(HF脈沖)進行在檢查對象中的核自旋的激勵,該高頻激勵脈沖通過至少一個高頻線圈、例如此處作為身體線圈13示出的高頻發送線圈和必要時的局部的高頻發送線圈被入射。高頻激勵脈沖由脈沖產生單元15產生,該脈沖產生單元15由脈沖序列控制單元17控制。在通過高頻放大器19放大之后,高頻激勵脈沖被傳輸到至少一個高頻發送線圈。此處示出的高頻系統僅示意性利用各兩個脈沖產生單元15和高頻放大器19表示。通常在磁共振設備1中采用多個脈沖產生單元15、多個高頻放大器19,例如每個高頻發送線圈一個高頻放大器,從而每個高頻發送線圈獲得一個本身的發送信道。

此外,磁共振設備1還具有梯度線圈21,利用其在測量中入射梯度磁場,除了別的之外用于選擇性的層激勵和用于測量信號的位置編碼。梯度線圈21由同樣如脈沖產生單元15那樣與脈沖序列控制單元17相連的梯度線圈控制單元23控制。

由激勵的核自旋發出的信號,通過局部接收線圈25和/或至少一個高頻發送線圈中的至少一個(例如身體線圈13)(如果其也能按照接收模式被操作的話)被接收、通過對應的高頻前置放大器27被放大并且通過接收單元29被進一步處理和數字化。

如果既可以按照發送模式也可以按照接收模式操作線圈(例如身體線圈13),則通過在前連接的發送接收開關39調節正確的信號傳遞。

計算單元37控制磁共振設備1的各個組件,特別是在檢查對象中的核自旋的激勵期間和在測量數據的記錄期間。為此,計算單元37與存儲器單元35相連,在該存儲器35中存儲了測量數據(例如原始數據)的處理的中間結果,和對于產生核自旋的激勵要使用的數據,并且又可以被調用。例如關于激勵的種類或用于激勵的脈沖的建模的參數的這樣的數據,也可以例如通過操作控制臺33由應用者輸入并且傳輸到存儲器單元35和/或計算單元37中。

特別地,計算單元37通過脈沖序列控制單元17這樣控制脈沖產生單元15,使得借助計算單元37產生建模的HF脈沖。

在此,這樣構造計算單元37,使得利用該計算單元可以執行按照本發明的方法。為此,例如可以將按照本發明的計算機程序40可執行地安裝到計算單元37中,當該計算機程序在計算單元中被執行時其在計算單元37中執行按照本發明的方法。

示出的單元、例如特別是計算單元37和存儲器單元35在此不一定要理解為一個物理單元,而是也可以由必要時在空間上分離地設置的多個子單元組成。

圖2示出了確定用于HF脈沖的建模的k空間位置的方法的一種實施例的示意性流程圖。在此在N個迭代中確定用于HF脈沖的建模的k空間位置(N≥2)。

在此,首先選擇目標磁化Mt,和作為當前可達到的磁化Mj-1(j=1,...N)的起始磁化M0。

在此,目標磁化Mt相應于在檢查對象中的待檢查的區域中的期望的激勵,例如期望的翻轉角。例如目標磁化Mt可以如在已經引用的Yip等人的文章中那樣是在待檢查的體積中恒定的磁化,也就是說,這樣選擇目標磁化,使得激勵在待檢查的體積中是均勻的。由此,為達到這樣的目標磁化而求的、待建模的HF脈沖在此用于為檢查的體積中的HF分布的均勻化而進行的選擇性激勵。在此,在檢查對象中的待檢查的區域不必相應于檢查對象中的整個激勵的區域,而是也可以是激勵的區域的僅一個子區域,例如待檢查的器官。

起始磁化M0通常等于零(M0=0),因為為了達到另一個磁化還沒有預先給出任何脈沖系數。然而原則上同樣可以考慮,從每個已知的起始磁化M0(例如利用已知的脈沖系數可達到的磁化)出發來開始該方法。

在下一步驟103中,確定當前可達到的磁化Mj-1與目標磁化Mt的偏差。在此特別簡單地通過從當前可達到的磁化Mj-1減去目標磁化Mt(Mj-1-Mt)來進行偏差的確定,特別是通過從當前可達到的磁化的絕對值|Mj-1|減去目標磁化的絕對值|Mt|(|Mj-1|-|Mt|),或通過從復數的當前可達到的磁化Mj-1減去復數的目標磁化Mt。優選地,通過形成提到的差的范數(|||Mj-1|-|Mt|||或||Mj-1-Mt||)來確定所述偏差。

在第一迭代(j=1)中,通過從起始磁化M0=Mj-1減去目標磁化Mt并且形成該差的范數來確定所述偏差。如果起始磁化等于零,則在第一迭代(j=1)中的偏差相應于目標磁化或目標磁化的選擇的范數。

然后(步驟104)從確定的偏差中確定在k空間中的譜作為當前的譜,例如通過進行偏差的傅里葉變換(FT)。

在下一步驟105中在當前譜中定位至少一個最大值。也就是說,確定當前的譜的至少一個最大值的,直到n個最大值的k空間位置。用于定位譜中的最大值的方法是現有技術中公知的。在此有利的是,可以預先給出其k空間位置被定位的多個最大值。

選擇在步驟105中應該定位的當前譜的哪個最大值的一種簡單方式,例如是選擇在當前的譜中具有最高能量的最大值。

如果作為目標磁化Mt在待檢查的體積中選擇了均勻的激勵,則自動地在定位最大值時一起確定k空間位置k=0(k空間中心)。由此在該方法中固有地包括上面提到的“RF勻場”,在其基礎上可以進一步構造。

以這種方式在第j個迭代中確定的n個定位的最大值的n個k空間位置{k1...n}j(n≥1)在下一步驟106中被存儲在至此確定的k空間位置的集合{k}j中。由此,在至此確定的k空間位置的集合中包括在j個至此的迭代中定位的最大值的所有k空間位置。

在使用來自至此確定的k空間位置的集合的至少一個k空間位置的條件下,在下一步驟107中確定當前的脈沖系數bj,利用其可以達到最佳的當前磁化Mj(bj)。特別地,在此從至此確定的k空間位置的集合{k}j選擇為確定當前的脈沖系數而應該使用的k空間位置{ki}j。所選擇的k空間位置{ki}j在此是至此確定的k空間位置{k}j的子集并且包含至少一個剛剛在進行的迭代中確定的k空間位置{k1...n}j。后面將更詳細解釋當前的脈沖系數的確定。

對使用的k空間位置{ki}j確定的脈沖系數b{ki}j和/或對應的當前最佳可達到的磁化Mj同樣可以例如作為中間結果對于后面的使用而存儲(未示出)例如在圖1的存儲器單元35中。

接下來至少重復一次(j=j+1)步驟103至107,以便執行k空間位置的迭代確定。在此,重復步驟103至107直到滿足預先給出的中斷標準108,其中,在每個重復中在確定當前的脈沖系數時使用不是在前面確定當前的脈沖系數的情況下使用的至少一個k空間位置。

由此,對于步驟103至107的第一次重復,在下一迭代j=2中在步驟103采用利用在迭代j=1中確定的脈沖系數bj可達到的最佳當前磁化M1,并且確定當前可達到的磁化M1與目標磁化Mt的偏差。從在步驟104中在第二迭代中確定的、當前可達到的磁化M1與目標磁化Mt的偏差的譜中,通過定位該譜的最大值來確定新的k空間位置{k1...n}2(步驟105、j=2),該k空間位置可以在步驟107中被用于確定當前的最佳的脈沖系數。

通過步驟103至107的重復,迭代地優化在該方法中確定的k空間位置。也就是,不需要事先已知、估計或其它方面預先確定k空間位置,而是在該方法的過程中自動地確定最佳的k空間位置。

在步驟103至107的下一個重復(j≥3)進行之前,檢驗預先給出的中斷標準108,并且只有當其沒有被滿足時進行下一個重復。如果滿足中斷標準,則在最后的迭代中更新的k空間位置{ki}j和必要時對應的脈沖系數bj和/或對應的最佳可達到的磁化Mj,例如可以被存儲在存儲器單元35中,用于在圖1的磁共振設備1中產生相應的HF脈沖。

作為中斷標準108例如考慮以下條件的至少一個或一個預先給出的組合:

-當前可達到的磁化與目標磁化的偏差在最后的迭代中低于預先給出的第一閾值,

-在確定當前的脈沖系數時使用的k空間位置的數量達到預先給出的第二閾值,

-當前的脈沖系數的確定的重復數量達到預先給出的第三閾值,即,步驟103至107的迭代的數量達到預先給出的第三閾值。

如果滿足中斷標準,則作為結果可以存儲在當前的脈沖系數的最后的確定中使用的k空間位置{ki}j和/或利用最后確定的脈沖系數bj可達到的磁化Mj和/或最后確定的脈沖系數本身。

對于在步驟107中脈沖系數的確定,例如對于小翻轉角激勵可以使用矩陣形式,例如特別是在Grissom等的文章“Spatial?Domain?Method?for?the?Design?ofRF?Pulses?in?Multicoil?Parallel?Excitation”,Magnetic?Resonance?in?Medicine?56:620-629(2006)中描述的。

在該矩陣形式中,在像素{r}的集合中的利用脈沖系數產生的磁化Mr被表示為矩陣A和脈沖系數的矢量b的乘積:

Mr=Ar{c}{k}b{c}{k},]]>

其中,矩陣A和脈沖系數都取決于k空間位置{k},必要時也取決于對于發送脈沖系數使用相應HF脈沖的高頻發送線圈{c},在此特別是取決于高頻發送線圈的發送靈敏性。詳細的請參見例如提到的Grissom等的文章。

為了HF脈沖的建模,可以使用矩陣形式,以便通過優化問題的解獲得最佳的脈沖系數b。在此,優化問題利用待優化的脈沖系數或其矢量b來使得可達到的磁化Mr接近給定的目標磁化Mt。

例如,作為優化問題可以根據目標磁化的同一函數的脈沖系數,使用可達到的磁化的函數的偏差的范數||·||的最小值的幅角(Argument)(arg?min):

b{c}{k}=argb?min||f(Mr(b{c}{k});Mt)||,

作為對于f(Mr)和f(Mt)的函數,例如考慮可達到的磁化Mr或目標磁化Mt的各個絕對值,其中成立:

f(Mr(b{c}{k});Mt)=|Mr(b{c}{k})-Mt|和f(Mt)=|Mt|

同樣可以考慮,作為對于f(Mr)和f(Mt)的函數,不是使用絕對值,而是例如使用可達到的磁化Mr或目標磁化Mt的各個復數值,在這種情況下不僅期望的目標磁化Mt的絕對值而且其相位可以一并給出,并且成立:

f(Mr(b{c}{k});Mt)=Mr(b{c}{k})-Mt和

同樣可以考慮其它函數。以下為清楚起見作為對于優化問題的函數分別給出絕對值函數。

然而,在公知的方法中為此必須分別一次預先給出k空間位置{k}。相反地在按照本發明的方法中具有優勢地迭代地優化k空間位置{k}。

為此,在每個迭代時在步驟107中在確定當前的脈沖系數bj時,使用來自至此確定的k空間位置的集合{k}j的k空間位置{ki}j,其中,在確定當前的脈沖系數時使用至少一個k空間位置,該k空間位置不是在前面確定當前的脈沖系數時被使用的,而是才作為在當前迭代中定位的最大值的k空間位置{k1...n}j被確定的。

特別是在使用多個高頻發送線圈時具有優勢的是,在確定脈沖系數時也考慮其與使用的高頻發送線圈的關系,例如在Grissom等的已經引用的文章中進行的。因此,以下為了解釋該關系并且為了解釋,對于每個使用的高頻線圈c確定脈沖系數,引入下標{c}到脈沖系數。

在第一實施例中在每個迭代j=1...N中在步驟105分別正好定位各個當前的譜中的一個最大值,并且其k空間位置kj被用于確定各個當前的脈沖系數kj∈{ki}j。由此,至此確定的k空間位置的數量在每個迭代中增加一個,即,在N個迭代之后確定N個k空間位置。

在此,例如在每個迭代中作為其它脈沖系數可以分別僅對于剛確定的k空間位置kj確定脈沖系數并且保留在前面的迭代中已經確定的脈沖系數以便獲得當前的脈沖系數

由此,例如在使用在優化中的絕對值函數的條件下如下地進行脈沖系數的確定:

b{c}kj=argbmin{|||Ar{c}kjb{c}kj+Mj-1|-M||},]]>

其中Mj-1=Ar{c}(k1...kj-1)b{c}{k1...kj-1}.]]>

在此,最佳的當前可達到的磁化Mj由此等于利用在前面的迭代中已經確定的脈沖系數可達到的磁化Mj-1與根據剛確定的k空間位置kj優化的、新確定的脈沖系數的可達到的磁化的疊加。

在此,還可以考慮,作為根據剛確定的k空間位置kj優化的可達到的磁化和利用至此確定的脈沖系數的僅一個子集可達到的磁化的疊加給出當前可達到的磁化Mj。在這種情況下在上面的公式中

Mj-1=Ar{c}{ki}j-1b{c}{ki}j-1.]]>

在此,當前的脈沖系數包括至此確定的脈沖系數的子集和在進行的迭代中確定的其它脈沖系數

通過保留已經在前面的迭代中確定的脈沖系數,雖然限制了對于優化問題的解空間,但是以這種方式為此獲得其它脈沖系數的減少的權重。即,在步驟103至107重復時,也就是在迭代時,確定的其它脈沖系數幾乎分別僅是對前面確定的當前脈沖系數的修正。在該方法中斷之后通過最后確定的脈沖系數定義的HF脈沖的復雜性,可以直接與修正的階數、即,在該方法中的重復的數量關聯。由此,可以簡單地在考慮重復的數量的條件下,得到在期望達到的精度(例如利用HF脈沖可達到的、對由HF場引起的非均勻性的均勻化),與HF脈沖的魯棒性之間的權衡。

替換地,在每個迭代中在確定當前的脈沖系數的情況下使用所有至此確定的k空間位置{k}j-1和剛剛在最后的迭代中確定的k空間位置kj,以便優化所有的脈沖系數

由此,例如在使用優化中的絕對值函數的條件下如下地進行脈沖系數的確定:

b{c}{k1...kj}=argbmin{||Mj-Mt||},]]>

其中Mj=Ar{c}{k1...kj}b{c}{k1...kj}.]]>

在此,可用于優化的解空間大于已經確定的脈沖系數的在上面描述的保留。由此可以更自由地并且由此更有效地進行優化。由此可以獲得“更優化的”結果。然而,此處優選也將已經確定的脈沖系數作為用于優化的開始值。由此同樣產生迭代地確定的脈沖系數的權重,但是其比在保留已經確定的脈沖系數的條件下的上面描述的方法中明顯更小。

在確定當前的脈沖系數時的其它替換方案例如從描述的變形的混合中得出。例如,通過保留至此已經確定的脈沖系數的可選的子集并且至少在使用至少一個至此還未使用的k空間位置的條件下確定其它脈沖系數。

在另一個實施例中,在每個迭代j=1...N在步驟105分別定位在各個當前的譜中的預先給出的數量n個最大值,并且其k空間位置{k1...kn}j被用于利用至少一個剛剛確定的k空間位置{k1...kn}j∈{ki}j確定各個當前的脈沖系數至此確定的k空間位置的數量由此可以在每個迭代中以一個大于1的值、最大以值n增加。以這種方式在幾個迭代中就可以確定更大數量的k空間位置和對應的脈沖系數。

在該實施例中還可以應用在確定脈沖系數時的關于第一實施例提到的替換方案。即,或者可以保留在每個迭代中已經確定的脈沖系數和在使用至少一個在當前的運行的迭代中確定的k空間位置的條件下確定其它脈沖系數,或者可以保留在每個迭代中已經確定的脈沖系數的僅一個子集和在使用至少一個在當前的運行的迭代中確定的k空間位置的條件下確定其它脈沖系數,或者在使用已經在前面的迭代中確定的k空間位置的至少一個子集和至少一個在當前的運行的迭代中確定的k空間位置的條件下在每個迭代中重新確定所有當前待確定的脈沖系數。

由此,利用這樣的方法可以獲得用于脈沖系數的確定、即用于HF脈沖的建模的迭代的k空間位置。在此,特別是可以考慮對于產生HF脈沖所使用的高頻發送線圈。如果采用具有單獨的發送靈敏性和單獨的發送信道的高頻發送線圈,則在HF脈沖的建模的情況下和在選擇對于HF脈沖的建模所使用的k空間位置的情況下一起引入高頻發送線圈是具有優勢的。該方法由此特別也適用于具有多個高頻發送線圈和多個發送信道的多信道發送系統。

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本文標題:確定K空間位置的方法以及執行該方法的磁共振設備.pdf
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