本發(fā)明涉及磁共振成像，尤其是用于執(zhí)行磁共振指紋(magneticresonancefingerprinting)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

磁共振(mr)指紋是一種新技術(shù)，其中，應(yīng)用在時(shí)間上分布的多個(gè)rf脈沖，使得它們導(dǎo)致來自不同材料或組織的信號對測量的mr信號具有獨(dú)特的貢獻(xiàn)。將來自一組物質(zhì)或固定數(shù)量的物質(zhì)的預(yù)先計(jì)算的信號貢獻(xiàn)的限制的詞典與測量的mr信號進(jìn)行比較，并且可以確定在單個(gè)體素內(nèi)的組分。例如，如果已知體素僅含有水、脂肪和肌肉組織，則僅需考慮來自這三種材料的貢獻(xiàn)，并且僅需要幾個(gè)rf脈沖來精確地確定體素的組分。

ma等人的期刊文章“magneticresonancefingerprinting,”nature,vol.495,pp.187to193,doi:10.1038/nature11971中介紹了磁共振指紋技術(shù)。美國專利申請us2013/0271132a1和us2013/0265047a1中也描述了磁性指紋技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供了磁共振成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和方法。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。

ma等人的nature文章介紹了磁共振指紋的基本思想和用于描述這種技術(shù)的術(shù)語，例如詞典(dictionary)，其在本文中被稱為“預(yù)先計(jì)算的磁共振指紋詞典”、“磁共振指紋詞典”和“詞典”。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到的，本發(fā)明的各個(gè)方面可以實(shí)現(xiàn)為裝置、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。相應(yīng)地，本發(fā)明的各個(gè)方面可以采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或組合軟件和硬件方面的實(shí)施例(在本文中總體上全部可以被稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”)的形式。此外，本發(fā)明的各個(gè)方面可以采取實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，所述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有實(shí)現(xiàn)在其上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。

可以利用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的任何組合。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。本文使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”涵蓋任何可以存儲可由計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令的有形存儲介質(zhì)?？梢詫⒂?jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)稱為計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲介質(zhì)。也可以將計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)稱為有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)還可以能夠存儲可以由計(jì)算設(shè)備的處理器訪問的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例包括但不限于：軟盤、磁硬盤驅(qū)動器、固態(tài)硬盤、閃速存儲器、usb拇指驅(qū)動器、隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、光盤、磁光盤以及處理器的寄存器文件。光盤的范例包括壓縮盤(cd)和數(shù)字通用盤(dvd)，例如，cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw或dvd-r盤。術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)還指能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路由計(jì)算機(jī)設(shè)備訪問的各種類型的記錄介質(zhì)。例如，可以在調(diào)制調(diào)解器、因特網(wǎng)或局域網(wǎng)上檢索數(shù)據(jù)?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)介質(zhì)發(fā)送實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，所述任何適當(dāng)介質(zhì)包括但不限于無線的、有線的、光纖線纜的、rf等或者前面的任何合適的組合。

計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)可以包括具有實(shí)現(xiàn)在其中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的傳播的數(shù)據(jù)信號，例如，在基帶中或作為載波的部分。這樣的傳播的信號可以采取任何各種形式，包括但不限于電磁的、光學(xué)的或它們的任何合適的組合。計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)可以是這樣的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)：不是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，并且能夠傳達(dá)、傳播或傳輸由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備結(jié)合使用的程序。

“計(jì)算機(jī)存儲器”或“存儲器”是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲器是任何可由處理器直接訪問的存儲器?！坝?jì)算機(jī)存儲設(shè)備”或“存儲設(shè)備”是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的另外的范例。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備是任何非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備也可以是計(jì)算機(jī)存儲器，或者反之亦然。

如本文中所使用的“處理器”涵蓋能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)行指令或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的電子部件。對包括“處理器”的計(jì)算設(shè)備的引用應(yīng)當(dāng)被解讀為能夠包含多于一個(gè)的處理器或處理核。所述處理器可以例如是多核處理器。處理器也可以指在單個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的或分布在多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的處理器的集合。術(shù)語計(jì)算設(shè)備也應(yīng)當(dāng)被解讀為能夠指每個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)處理器的計(jì)算設(shè)備的集合或網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可以由可以在相同的計(jì)算設(shè)備之內(nèi)或甚至可以分布在多個(gè)計(jì)算設(shè)備之間的多個(gè)處理器來執(zhí)行。

計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可以包括令處理器執(zhí)行本發(fā)明的方面的機(jī)器可執(zhí)行指令或程序。用于執(zhí)行針對本發(fā)明的方面的操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可以以一個(gè)或多個(gè)編程語言的任何組合來編寫并且被編譯為機(jī)器可執(zhí)行指令，所述一個(gè)或多個(gè)編程語言包括諸如java、smalltalk、c++等的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言以及諸如“c”編程語言或相似編程語言的常規(guī)過程性編程語言。在一些實(shí)例中，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可以采取高級語言的形式或者采取預(yù)編譯的形式并且結(jié)合在工作時(shí)生成機(jī)器可執(zhí)行指令的解讀器一起被使用。

所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可以完全在用戶的計(jì)算機(jī)上、部分在用戶的計(jì)算機(jī)上(作為獨(dú)立的軟件包)、部分在用戶的計(jì)算機(jī)上并且部分在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上、或完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上執(zhí)行。在后一種情形下，所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過包括局域網(wǎng)(lan)或廣域網(wǎng)(wan)的任何類型的網(wǎng)絡(luò)連接到用戶的計(jì)算機(jī)，或者可以(例如，通過使用因特網(wǎng)服務(wù)提供商的因特網(wǎng))對外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。

參考根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖、圖示和/或方框圖來描述本發(fā)明的方面。應(yīng)理解，當(dāng)可應(yīng)用時(shí)，能夠通過采取計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的形式的計(jì)算機(jī)程序指令來實(shí)施流程圖、圖示和/或方框圖的方框的每個(gè)方框或部分。還應(yīng)理解，當(dāng)互不排斥時(shí)，可以組合不同流程圖、圖示和/或方框圖中的方框的組合。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以被提供給通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或產(chǎn)生機(jī)器的其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，使得經(jīng)由計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實(shí)施在流程圖和/或一個(gè)或多個(gè)方框圖框中指定的功能/動作的單元。

這些計(jì)算機(jī)程序指令還可以存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)能夠指引計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其他設(shè)備以特定的方式來工作，使得在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中存儲的指令產(chǎn)生包括實(shí)施在流程圖和/或一個(gè)或多個(gè)方框圖框中指定的功能/動作的指令的制品。

所述計(jì)算機(jī)程序指令還可以加載到計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其他設(shè)備上，以令在計(jì)算機(jī)、其他可編程裝置或其他設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，從而產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)施的過程，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于在流程圖和/或一個(gè)或多個(gè)方框圖框中指定的功能/動作的過程。

如本文所使用的“用戶接口”是允許用戶或操作人員與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的接口?！坝脩艚涌凇边€可以被稱為“人機(jī)接口設(shè)備”。用戶接口可以向操作人員提供信息或數(shù)據(jù)和/或從操作人員接收信息或數(shù)據(jù)。用戶接口可以使得來自操作人員的輸入能夠被計(jì)算機(jī)接收并且可以從計(jì)算機(jī)向用戶提供輸出。換言之，所述用戶接口可以允許操作人員控制或操控計(jì)算機(jī)，并且所述接口可以允許計(jì)算機(jī)指示操作人員的控制或操控的效應(yīng)。顯示器或圖形用戶接口上的數(shù)據(jù)或信息的顯示是向操作人員提供信息的范例。通過鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸板、指點(diǎn)桿、圖形輸入板、操縱桿、游戲手柄、攝像頭、耳機(jī)、踏板、有線手套、遙控器和加速度計(jì)對數(shù)據(jù)的接收全都是實(shí)現(xiàn)對來自操作人員的信息或數(shù)據(jù)的接收的用戶接口部件的全部范例。

如本文所使用的“硬件接口”涵蓋使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器能夠與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交互和/或控制外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置的接口。硬件接口可以允許處理器將控制信號或指令發(fā)送到外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置。硬件接口也可以使得處理器能夠與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行總線、ieee1394端口、并行端口、ieee1284端口、串行端口、rs-232端口、ieee-488端口、藍(lán)牙連接、無線局域網(wǎng)連接、tcp/ip連接、以太網(wǎng)連接、控制電壓接口、midi接口、模擬輸入接口以及數(shù)字輸入接口。

如本文所使用的“顯示器”或“顯示設(shè)備”涵蓋適于顯示圖像或數(shù)據(jù)的輸出設(shè)備或用戶接口。顯示器可以輸出視覺、音頻和/或觸覺數(shù)據(jù)。顯示器的范例包括但不限于：計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視屏幕、觸摸屏、觸覺電子顯示器、盲文屏幕、陰極射線管(crt)、存儲管、雙穩(wěn)態(tài)顯示器、電子紙、矢量顯示器、平板顯示器、真空熒光顯示器(vf)、發(fā)光二極管(led)顯示器、電致發(fā)光顯示器(eld)、等離子體顯示板(pdp)、液晶顯示器(lcd)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(oled)、投影儀和頭戴式顯示器。

磁共振(mr)數(shù)據(jù)在本文中被定義為在磁共振成像掃描期間由磁共振裝置的天線所記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果。磁共振數(shù)據(jù)是醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的范例。磁共振成像(mri)圖像在本文中被定義為磁共振成像數(shù)據(jù)內(nèi)包含的解剖數(shù)據(jù)的經(jīng)重建的二維或三維可視化。能夠使用計(jì)算機(jī)來執(zhí)行這一可視化。

在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種用于從測量區(qū)內(nèi)的對象采集磁共振數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)。該磁共振系統(tǒng)包括用于存儲機(jī)器可執(zhí)行指令的存儲器。該存儲器還存儲脈沖序列指令。該脈沖序列指令包含用于運(yùn)行所謂的脈沖序列的指令。如本文所使用的脈沖序列涵蓋令磁共振成像系統(tǒng)執(zhí)行磁共振技術(shù)的一組指令或控制命令。該脈沖序列指令包括一連串脈沖序列重復(fù)。脈沖序列重復(fù)中的每個(gè)具有從重復(fù)時(shí)間的分布選擇的重復(fù)時(shí)間。每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括從射頻脈沖的分布選擇的射頻脈沖。射頻脈沖的分布可以被用于令磁共振自旋通過不同翻轉(zhuǎn)角的分布而旋轉(zhuǎn)。例如，不同的射頻脈沖可以使用不同的幅度、持續(xù)時(shí)間或形狀來使特定的磁自旋旋轉(zhuǎn)特定的或不同的翻轉(zhuǎn)角。不同的射頻脈沖能夠?qū)Σ煌愋偷拇抛孕哂胁煌男?yīng)，并令其通過不同的翻轉(zhuǎn)角分布來旋轉(zhuǎn)。

每個(gè)脈沖序列重復(fù)還包括其中磁共振信號在脈沖序列重復(fù)的結(jié)束之前的采樣時(shí)間處針對預(yù)定持續(xù)時(shí)間被采樣的采樣事件。采樣時(shí)間是從采樣時(shí)間的分布選擇的。磁共振數(shù)據(jù)是在該采樣事件期間獲取的。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在射頻脈沖與采樣事件之間的第一時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第一180°射頻脈沖，以將磁共振信號重聚焦。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在采樣事件與接下來的脈沖重復(fù)的開始之間的第二時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第二180°射頻脈沖。

使用兩個(gè)180°射頻脈沖的益處可能在于這可以減少在測量區(qū)中使用的磁場中的不均勻性的效應(yīng)。

磁共振系統(tǒng)還包括用于控制磁共振系統(tǒng)的處理器。對機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行令處理器通過利用脈沖序列指令控制磁共振系統(tǒng)來采集磁共振數(shù)據(jù)。對機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行還令處理器通過將磁共振數(shù)據(jù)與磁共振指紋詞典進(jìn)行比較來計(jì)算預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)的豐度。該磁共振指紋詞典包含響應(yīng)于用于預(yù)定物質(zhì)的集合的脈沖序列指令的運(yùn)行而計(jì)算的磁共振信號的列表。

當(dāng)運(yùn)行脈沖序列指令時(shí)，逐個(gè)運(yùn)行脈沖序列重復(fù)。這導(dǎo)致在采樣時(shí)間期間針對每個(gè)脈沖序列重復(fù)采集數(shù)據(jù)。磁共振指紋詞典包含針對特定物質(zhì)的預(yù)期磁共振信號。采樣時(shí)間中的全部中的實(shí)際測量的磁共振信號是來自不同物質(zhì)的磁共振信號的組合。在磁共振指紋技術(shù)中考慮了不同物質(zhì)的可能組分。將針對每種物質(zhì)的可能指紋與實(shí)際測量的物質(zhì)進(jìn)行比較，并且可以使用磁共振指紋詞典對物質(zhì)的組分進(jìn)行去卷積。

總的來說，磁共振指紋技術(shù)可用于利用被采集的減少量的數(shù)據(jù)或磁共振數(shù)據(jù)來確定對象的組分。這能夠使該技術(shù)比常規(guī)磁共振技術(shù)更快。使用兩個(gè)180°射頻脈沖使得該技術(shù)更準(zhǔn)確，并且可以減少需要采集的數(shù)據(jù)量。通常，當(dāng)計(jì)算磁共振指紋詞典時(shí)，需要考慮磁場的不均勻性。如果體素尺寸與空間場變化相比較是小的，則包括針對大量不同磁場的計(jì)算的信號響應(yīng)的詞典可以提供足夠好的匹配。較大的體素尺寸能夠?qū)е箩槍︻A(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)基本上模糊的指紋。使用兩個(gè)180°射頻脈沖可以簡化磁共振指紋詞典的計(jì)算，并且可以使結(jié)果更準(zhǔn)確。

在另一個(gè)實(shí)施例中，脈沖序列指令令磁共振成像系統(tǒng)根據(jù)磁共振指紋技術(shù)采集磁共振數(shù)據(jù)。脈沖序列指令可以包含用于每個(gè)脈沖重復(fù)以變化的重復(fù)時(shí)間、變化的翻轉(zhuǎn)角和變化的測量時(shí)間來執(zhí)行磁共振數(shù)據(jù)的測量的指令。這可以提供脈沖時(shí)間的有用分布，其提供良好的采樣并且允許不同成分與磁共振指紋詞典的匹配。

rf脈沖的(翻轉(zhuǎn)角)的序列、重復(fù)時(shí)間等可以是隨機(jī)的或偽隨機(jī)的。在rf脈沖的偽隨機(jī)序列或從可能的rf脈沖的分布選擇的rf脈沖中，rf脈沖的序列可以被選擇為使得其最大化其編碼功率以實(shí)現(xiàn)不同物類的潛在mr響應(yīng)之間的最高分集(diversity)。一個(gè)要點(diǎn)是脈沖序列包括重復(fù)時(shí)間和翻轉(zhuǎn)角的范圍，而不是單個(gè)值。這可以以所得到的磁共振信號對于不同組織和類似指紋而言不同的方式來選擇。

k空間采樣可以變化。例如，在一個(gè)維度上的均勻k空間采樣，在一個(gè)維度上的不均勻k空間采樣，以及在一個(gè)維度上的隨機(jī)k空間采樣。當(dāng)使用一維切片選擇時(shí)，例如在沒有x和y梯度的情況下的z切片選擇和采樣(即一次一整個(gè)z切片)，可以說，僅對k空間中的單個(gè)點(diǎn)(原點(diǎn))采樣?？梢栽谕瑯記]有x和y梯度的情況下使用不用于切片選擇但用于在z方向上對k空間進(jìn)行采樣的z梯度。在這種情況下，k空間可以是一維的，并且可以使用k空間中的均勻或不均勻點(diǎn)分布來執(zhí)行采樣。在另一個(gè)實(shí)施例中，脈沖序列包括一連串脈沖重復(fù)。這一連串脈沖重復(fù)中的每個(gè)脈沖重復(fù)具有隨機(jī)分布、來自持續(xù)時(shí)間的分布的預(yù)選的持續(xù)時(shí)間或者偽隨機(jī)持續(xù)時(shí)間?？梢詮脑摲植贾羞x擇該預(yù)選的持續(xù)時(shí)間，使得所得到的一連串rf脈沖看起來是隨機(jī)的或偽隨機(jī)的，但是也可以進(jìn)行選擇以優(yōu)化其他性質(zhì)。例如，如上所述，可以選擇rf脈沖，使得它們將序列的編碼功率最大化，以在針對不同物類的潛在mr響應(yīng)之間實(shí)現(xiàn)最高的分集。

在另一個(gè)實(shí)施例中，磁共振系統(tǒng)是nmr光譜儀。

在另一個(gè)實(shí)施例中，磁共振系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，測量區(qū)是成像區(qū)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，磁共振成像系統(tǒng)還包括用于在成像區(qū)內(nèi)生成磁場的磁體。磁共振成像系統(tǒng)還包括磁場梯度系統(tǒng)，用于在成像區(qū)內(nèi)生成梯度磁場以對磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行空間編碼。主磁場常常也被稱為b0磁場。脈沖序列指令還包括控制磁場梯度系統(tǒng)以在采集磁共振數(shù)據(jù)期間執(zhí)行磁共振數(shù)據(jù)的空間編碼的指令。該空間編碼將磁共振數(shù)據(jù)劃分成離散體素。該實(shí)施例可以是有益的，因?yàn)槠淇梢蕴峁┯糜诟焖俚卮_定對象的空間結(jié)果組分的單元。

在另一個(gè)實(shí)施例中，磁共振系統(tǒng)還包括用于在測量區(qū)內(nèi)生成主磁場的磁體。

在另一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行還令處理器通過利用針對離散體素中的每個(gè)的bloch方程將預(yù)定物質(zhì)中的每各建模為單個(gè)自旋來計(jì)算磁共振指紋詞典。例如，在離散體素中的每個(gè)中，假設(shè)的自旋可以使用bloch方程以及使用脈沖序列指令的磁共振系統(tǒng)的仿真來建模。在采樣時(shí)間中的每個(gè)處計(jì)算的磁共振數(shù)據(jù)然后是針對被建模的特定類型自旋的磁共振指紋詞典。對于其中測量區(qū)僅被劃分成單個(gè)體素的情況，這將工作特別良好。其也適于沒有用于空間編碼的梯度磁場的情況。例如，該磁共振系統(tǒng)可以是用于對樣品進(jìn)行化學(xué)分析的所謂的nmr系統(tǒng)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括通過使用針對離散體素中的每個(gè)的bloch方程將預(yù)定物質(zhì)中的每個(gè)建模為在5與1個(gè)自旋之間來計(jì)算磁共振指紋詞典。

在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括通過利用針對離散體素中的每個(gè)的bloch方程對預(yù)定物質(zhì)中的每個(gè)進(jìn)行建模來計(jì)算磁共振指紋詞典。

在另一個(gè)實(shí)施例中，空間編碼是一維的。離散體素是離散切片的集合。該方法還包括將磁共振數(shù)據(jù)劃分成切片的集合的步驟。通過將針對切片的集合中的每個(gè)切片的磁共振詞典與磁共振指紋詞典進(jìn)行比較來計(jì)算在切片的集合中的每個(gè)切片中的預(yù)定切片的集合中的每個(gè)切片的豐度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，通過控制磁場梯度系統(tǒng)在脈沖序列的運(yùn)行期間在僅一個(gè)預(yù)定方向上產(chǎn)生磁場梯度來執(zhí)行空間編碼。這能夠?qū)е略趦H一個(gè)方向上逐個(gè)切片對磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。然后這可以用于制作所謂的磁共振指紋圖。在磁共振指紋圖中，沿著一維延伸計(jì)算預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)的豐度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，通過控制磁場梯度系統(tǒng)在采樣時(shí)間期間至少部分地產(chǎn)生一維讀出梯度來執(zhí)行空間編碼。例如，這可以用于沿作為位置的函數(shù)的維度生成物質(zhì)中的每個(gè)的分布。這也可用于生成磁共振指紋圖。

在另一個(gè)實(shí)施例中，空間編碼是三維的。通過控制磁場梯度系統(tǒng)在采樣時(shí)間內(nèi)至少部分地產(chǎn)生三維梯度來執(zhí)行空間編碼。這可能是有益的，因?yàn)榭梢砸钥臻g上分辨的方式為對象確定預(yù)定物質(zhì)中的每個(gè)的三維分布。

在另一個(gè)實(shí)施例中，空間編碼被執(zhí)行為多切片編碼。通過控制磁場梯度系統(tǒng)在射頻脈沖期間產(chǎn)生切片選擇梯度來執(zhí)行空間編碼。還可以通過控制磁場梯度系統(tǒng)在第一180°射頻脈沖期間產(chǎn)生相位或切片選擇梯度來執(zhí)行空間編碼。還通過控制磁場梯度系統(tǒng)在采樣時(shí)間期間產(chǎn)生讀出梯度來執(zhí)行空間編碼。

在另一個(gè)實(shí)施例中，空間編碼被執(zhí)行為非笛卡爾空間編碼。通過控制磁場梯度系統(tǒng)在以非笛卡爾順序?qū)-空間進(jìn)行采樣的采樣事件期間產(chǎn)生讀出梯度來執(zhí)行空間編碼。

在另一個(gè)實(shí)施例中，通過將針對離散體素中的每個(gè)的磁共振數(shù)據(jù)與預(yù)先計(jì)算的磁共振指紋詞典進(jìn)行比較來計(jì)算離散體素中的每個(gè)內(nèi)的預(yù)定組織類型中的每個(gè)的豐度是通過以下步驟執(zhí)行的。首先是通過將磁共振數(shù)據(jù)的每個(gè)磁共振信號表達(dá)為來自預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)的信號的線性組合。下一步驟是通過使用最小化技術(shù)求解該線性組合來確定預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)的豐度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，可以修改最小二乘法以使得特定物質(zhì)的負(fù)值被拒絕。

在另一個(gè)實(shí)施例中，指令的運(yùn)行還令處理器重復(fù)對至少一個(gè)校準(zhǔn)體模的磁共振數(shù)據(jù)的測量。所述至少一個(gè)校準(zhǔn)體模包括預(yù)定物質(zhì)的集合中的至少一個(gè)預(yù)定物質(zhì)的已知體積。

當(dāng)與沿著一個(gè)維度測量磁共振數(shù)據(jù)的系統(tǒng)一起使用時(shí)，校準(zhǔn)體模中的每個(gè)可以具有校準(zhǔn)軸。在這種情況下，當(dāng)校準(zhǔn)軸與預(yù)定方向?qū)R時(shí)，至少一個(gè)校準(zhǔn)體模包括預(yù)定物質(zhì)的集合中的至少一個(gè)預(yù)定物質(zhì)的已知體積。在其他情況下，例如當(dāng)校準(zhǔn)體模被用在其中進(jìn)行三維或二維成像的系統(tǒng)中時(shí)，預(yù)定物質(zhì)可以在校準(zhǔn)體模內(nèi)以已知濃度均勻分布。

在另一方面中，本發(fā)明提供一種包括由控制磁共振系統(tǒng)的處理器運(yùn)行的機(jī)器可執(zhí)行指令和脈沖序列指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該磁共振系統(tǒng)可以用于從測量區(qū)內(nèi)的對象采集磁共振數(shù)據(jù)。脈沖序列指令使得磁共振系統(tǒng)根據(jù)磁共振指紋技術(shù)采集磁共振數(shù)據(jù)。脈沖序列指令包括一連串脈沖序列重復(fù)。每個(gè)脈沖序列重復(fù)具有從重復(fù)時(shí)間的分布選擇的重復(fù)時(shí)間。每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括從射頻脈沖的分布選擇的射頻脈沖。

射頻脈沖的分布使得磁自旋通過翻轉(zhuǎn)角的分布而旋轉(zhuǎn)。每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括其中磁共振信號在脈沖序列重復(fù)的結(jié)束之前的采樣時(shí)間處針對預(yù)定持續(xù)時(shí)間被采樣的采樣事件。采樣時(shí)間是從采樣時(shí)間的分布選擇的。磁共振數(shù)據(jù)是在采樣事件期間采集的。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在射頻脈沖和采樣事件之間的第一時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第一180°射頻脈沖，以重聚焦磁共振信號。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在采樣事件和接下來的脈沖重復(fù)的開始之間的第二時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第二180°射頻脈沖。

對機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行令處理器通過使用或利用脈沖序列指令控制磁共振系統(tǒng)來采集磁共振數(shù)據(jù)。對機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行還令處理器通過將磁共振數(shù)據(jù)與磁共振指紋詞典進(jìn)行比較來計(jì)算預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)的豐度。磁共振指紋詞典包含響應(yīng)于用于預(yù)定物質(zhì)的集合的脈沖序列指令的運(yùn)行而計(jì)算的磁共振信號的列表。

在另一方面中，本發(fā)明提供了一種操作用于從測量區(qū)中的對象采集磁共振數(shù)據(jù)的磁共振系統(tǒng)的方法。該磁共振系統(tǒng)包括用于存儲脈沖序列指令的存儲器。脈沖序列指令令磁共振系統(tǒng)根據(jù)磁共振指紋技術(shù)采集磁共振數(shù)據(jù)。脈沖序列指令包括一連串脈沖序列重復(fù)。每個(gè)脈沖序列重復(fù)具有從重復(fù)時(shí)間的分布選擇的重復(fù)時(shí)間。每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括從射頻脈沖的分布選擇的射頻脈沖。

射頻脈沖的分布使得磁自旋通過翻轉(zhuǎn)角的分布而旋轉(zhuǎn)。每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括其中磁共振信號在脈沖序列重復(fù)的結(jié)束之前的采樣時(shí)間處針對預(yù)定持續(xù)時(shí)間被采樣的采樣事件。該采樣時(shí)間是從采樣時(shí)間的分布選擇的。該磁共振數(shù)據(jù)是在該采樣事件期間采集的。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在射頻脈沖與采樣事件之間的第一時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第一180°射頻脈沖，以重聚焦磁共振信號。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在采樣事件與接下來的脈沖重復(fù)的開始之間的第二時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第二180°射頻脈沖。

該方法包括通過利用脈沖序列指令控制磁共振成像系統(tǒng)來采集磁共振數(shù)據(jù)的步驟。該方法還包括通過將磁共振數(shù)據(jù)與磁共振指紋詞典進(jìn)行比較來計(jì)算預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)預(yù)定物質(zhì)的豐度的步驟。該磁共振指紋詞典包含響應(yīng)于預(yù)定物質(zhì)的集合的脈沖序列指令的運(yùn)行而計(jì)算的磁共振信號列表。

應(yīng)當(dāng)理解,可以組合本發(fā)明的上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)，只要組合的實(shí)施例不是相互排斥的。

附圖說明

在下文中將僅通過范例，并且參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中：

圖1圖示了磁共振成像系統(tǒng)的范例；

圖2圖示了操作圖1的磁共振成像系統(tǒng)的方法；

圖3示出了脈沖序列的范例；并且

圖4示出了脈沖序列的另一范例。

附圖標(biāo)記列表

100磁共振系統(tǒng)

104磁體

106磁體的膛

108測量區(qū)或成像區(qū)

110磁場梯度線圈

112磁場梯度線圈電源

114射頻線圈

116收發(fā)器

118對象

120對象支撐體

122致動器

124預(yù)定方向

125切片

126計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

128硬件接口

130處理器

132用戶接口

134計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備

136計(jì)算機(jī)存儲器

140脈沖序列指令

142磁共振數(shù)據(jù)

144磁共振指紋詞典

146磁共振圖像

150控制模塊

152磁共振指紋詞典生成模塊

154圖像重建模塊

300脈沖序列指令

302第一脈沖序列重復(fù)

304第二脈沖序列重復(fù)

306rf脈沖

308第一180度重聚焦脈沖

309第二180度重聚焦脈沖

310測量結(jié)果或射頻信號

400脈沖序列

402rf脈沖時(shí)間線

402磁場梯度時(shí)間線

404讀出時(shí)間線

408時(shí)間段a

410時(shí)間段b

412時(shí)間段c

具體實(shí)施方式

在這些附圖中相似編號的元件或?yàn)榈葍r(jià)元件或執(zhí)行相同的功能。如果功能等價(jià)，則先前已經(jīng)論述的元件將不必要在后面的附圖中論述。

圖1示出了具有磁體104的磁共振成像系統(tǒng)100的范例。磁體104是具有從其中穿過的膛106的超導(dǎo)圓柱型磁體104。使用不同類型的磁體也是可能的；例如也可以使用分裂式圓柱形磁體和所謂的開放式磁體兩者。分裂式圓柱形磁體類似于標(biāo)準(zhǔn)圓柱形磁體，不同之處在于低溫恒溫器已經(jīng)被分成兩部分以允許進(jìn)入磁體的等平面，這樣的磁體可以例如與帶電粒子束治療結(jié)合使用。開放式磁體具有兩個(gè)磁體部分，一個(gè)在另一個(gè)上方，其間具有足夠大的空間以接收對象：兩個(gè)部分區(qū)域的布置類似于亥姆霍茲線圈。開放式磁體是受歡迎的，因?yàn)閷ο筝^少受限制。在圓柱形磁體的低溫恒溫器內(nèi)部有一組超導(dǎo)線圈。在圓柱形磁體104的膛106內(nèi)，存在成像區(qū)108，其中，磁場足夠強(qiáng)且均勻以執(zhí)行磁共振成像。

在磁體的膛106內(nèi)，還有一組磁場梯度線圈110，其用于采集磁共振數(shù)據(jù)以在空間上編碼磁體104的成像區(qū)108內(nèi)的磁自旋。磁場梯度線圈110連接到磁場梯度線圈電源112。磁場梯度線圈110旨在是代表性的。典型地，磁場梯度線圈110包含三組獨(dú)立的線圈，用于在三個(gè)正交的空間方向上進(jìn)行空間編碼。磁場梯度電源向磁場梯度線圈提供電流。提供給磁場梯度線圈110的電流被控制為時(shí)間的函數(shù)并且可以被斜坡化或脈沖化。

與成像區(qū)108相鄰的是射頻線圈114，用于操縱成像區(qū)108內(nèi)的磁自旋的取向并且用于從也在成像區(qū)108內(nèi)的自旋接收無線電發(fā)送。射頻天線可以包含多個(gè)線圈元件。射頻天線也可以被稱為信道或天線。射頻線圈114連接到射頻收發(fā)器116。射頻線圈114和射頻收發(fā)器116可以由獨(dú)立的發(fā)射線圈和接收線圈以及獨(dú)立的發(fā)射器和接收器代替。應(yīng)理解，射頻線圈114和射頻收發(fā)器116是代表性的。射頻線圈114也旨在表示專用發(fā)射天線和專用接收天線。類似地，收發(fā)器116也可以表示獨(dú)立的發(fā)射器和接收器。射頻線圈114也可以具有多個(gè)接收/發(fā)射元件，并且射頻收發(fā)器116可以具有多個(gè)接收/發(fā)射信道。

對象支撐體120附接到能夠移動通過成像區(qū)108的對象支撐體和對象118的任選致動器122。以這種方式，對象118的較大部分或整個(gè)對象118可以被成像。收發(fā)器116、磁場梯度線圈電源112和致動器122全部被看作連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)126的硬件接口128。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備134被示為包含用于執(zhí)行磁共振指紋技術(shù)的脈沖序列指令140。

脈沖序列指令包括一連串脈沖序列重復(fù)。每個(gè)脈沖序列重復(fù)具有從重復(fù)時(shí)間的分布中選擇的重復(fù)時(shí)間。每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括從射頻脈沖的分布中選擇的射頻脈沖。射頻脈沖的分布可以用于使磁共振自旋旋轉(zhuǎn)到不同翻轉(zhuǎn)角的分布。例如，不同的射頻脈沖可以使用不同的幅度、持續(xù)時(shí)間或形狀來使特定的磁自旋旋轉(zhuǎn)到特定的或不同的翻轉(zhuǎn)角。不同的射頻脈沖可能對不同類型的磁自旋具有不同的效應(yīng)，并使它們旋轉(zhuǎn)到不同的翻轉(zhuǎn)角的分布。每個(gè)脈沖序列重復(fù)還包括其中磁共振信號在脈沖序列重復(fù)的結(jié)束之前的采樣時(shí)間處針對預(yù)定持續(xù)時(shí)間被采樣的采樣事件。采樣時(shí)間是從采樣時(shí)間的分布中選擇的。磁共振數(shù)據(jù)是在該采樣事件期間采集的。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在射頻脈沖和采樣事件之間的第一時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第一180°射頻脈沖，以重聚焦磁共振信號。脈沖序列指令的每個(gè)脈沖序列重復(fù)包括在所述采樣事件和接下來的脈沖重復(fù)的開始之間的第二時(shí)間中點(diǎn)處執(zhí)行的第二180°射頻脈沖。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備134還被示出為包含使用脈沖序列指令140控制磁共振成像系統(tǒng)100采集的磁共振數(shù)據(jù)142。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備134還被示出為包含磁共振指紋詞典144。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備還被示出為包含使用磁共振數(shù)據(jù)142和磁共振指紋詞典144重建的磁共振圖像146。

計(jì)算機(jī)存儲器136包含控制模塊150，所述控制模塊包含諸如操作系統(tǒng)或其他指令的代碼，其使處理器130能夠控制磁共振成像系統(tǒng)100的操作和功能。

計(jì)算機(jī)存儲器136被還被示出為包含磁共振指紋識典生成模塊152。識別生成模塊152可以使用針對每個(gè)體素的bloch方程來對一個(gè)或多個(gè)自旋建模以構(gòu)建磁共振指紋詞典144。計(jì)算機(jī)存儲器136被還被示出為包含使用磁共振數(shù)據(jù)142和磁共振指紋詞典144來重建磁共振圖像146的圖像重建模塊。例如，磁共振圖像146可以是對象118內(nèi)的預(yù)定物質(zhì)中的一種或多種的空間分布的繪制。

圖1的范例可以被修改，使得磁共振成像系統(tǒng)或裝置100等同于核磁共振(nmr)光譜儀。在沒有梯度線圈110和梯度線圈電源112的情況下，裝置100將在成像區(qū)108中執(zhí)行0維測量。

圖2示出了圖示操作圖1的磁共振成像系統(tǒng)100的方法的流程圖。首先在步驟200中，通過利用脈沖序列指令140控制磁共振成像系統(tǒng)來采集磁共振數(shù)據(jù)142。接下來在步驟202中，通過將磁共振數(shù)據(jù)142與磁共振指紋詞典144進(jìn)行比較來計(jì)算預(yù)定物質(zhì)的集合中的每個(gè)的豐度。例如，豐度可以被繪制或顯示在磁共振圖像146中。

磁共振(mr)指紋是一種新的非常有前景的技術(shù)，其用于通過將mr測量結(jié)果與多個(gè)預(yù)先計(jì)算的詞典條目進(jìn)行比較來確定組織類型。

本發(fā)明建立在mr指紋結(jié)合復(fù)雜度降低的掃描儀的mr和專用序列及重建算法的思想基礎(chǔ)上，以開辟非常有效的癌癥篩選或定量大容量測量的新機(jī)會。

磁共振指紋具有很高的準(zhǔn)確組織表征的潛力。然而，當(dāng)前技術(shù)基于mr圖像的逐體素分析，因此既耗時(shí)又昂貴。

一些范例可以提供一種有效地檢測和量化特定組織類型的存在的方式，同時(shí)：

1.降低硬件成本和能耗

2.增加患者吞吐量

這可能實(shí)現(xiàn)早期癌癥檢測或身體脂肪定量的新應(yīng)用。

范例可能具有以下特征中的一個(gè)或多個(gè)：

1.具有降低的硬件要求的mri系統(tǒng)：低性能x線圈和y線圈是可能的；這些線圈甚至可以被完全省去(z梯度線圈可以被設(shè)計(jì)成非常有效)。

2.專用的圖像采集序列，其用于獨(dú)立于b0的磁共振指紋。

3.專用的重建算法，其確定不同組織類型的相對和絕對體積。

4.用于將發(fā)現(xiàn)可視化的顯示設(shè)備。

代替于產(chǎn)生和分析基于體素的醫(yī)學(xué)圖像，此處描述的一些范例方法產(chǎn)生整個(gè)z切片的組織成分分析。在不采用平面(x、y)內(nèi)梯度的情況下執(zhí)行單個(gè)專用指紋測量(幾秒的持續(xù)時(shí)間)。從所得到的信號自動確定整個(gè)切片的組織組分和組織成分的相對豐度。

要使用的mr序列優(yōu)選滿足兩個(gè)要求：首先，它對組織特異性參數(shù)(例如，t1和t2值，其他也是可以想到的)是敏感的，以對感興趣組織進(jìn)行編碼并且通過將測量信號與詞典(mr指紋)進(jìn)行匹配來允許定量組織表征。其次，信號獨(dú)立于非組織特異性參數(shù)變化(例如，b0變化)，使得在整個(gè)切片上匹配組織成分是可能的。

圖4示出了這種序列的一個(gè)范例，其對t1和t2敏感，但獨(dú)立于b0變化。序列基于翻轉(zhuǎn)角αi和延遲時(shí)間ti的隨機(jī)或其他方式自由選擇的列表。在具有翻轉(zhuǎn)角α1的第一rf脈沖之后，回波在2t1的延遲之后產(chǎn)生并且信號(adc1)被記錄。具有長度2t1b的另一回波步驟確保在指紋序列的下一部分以翻轉(zhuǎn)角α2和延遲t2開始之前再次消除失相(dephasing)。

測量點(diǎn)adci之后的額外回波可以被保持為盡可能短，其中，t1b＝t2b＝…。使用z梯度線圈為每個(gè)rf脈沖打開切片選擇梯度。

圖3示出了示范性脈沖序列300的一部分。脈沖序列300可用于生成或計(jì)算脈沖序列指令140。在該定時(shí)圖中，示出了第一脈沖序列重復(fù)302，并示出了第二脈沖序列重復(fù)304。每個(gè)脈沖重復(fù)以射頻脈沖306開始。脈沖重復(fù)的持續(xù)時(shí)間隨脈沖重復(fù)的不同而變化。存在其中射頻信號被測量的持續(xù)時(shí)間310。射頻脈沖306與測量持續(xù)時(shí)間310之間的時(shí)間也隨著特定射頻脈沖306的幅度和/或形狀而變化。該脈沖序列300還示出了每次重復(fù)302、304的兩個(gè)180°重聚焦脈沖308、309。第一重聚焦脈沖308位于射頻脈沖306與測量持續(xù)時(shí)間310之間的時(shí)間中點(diǎn)處。第二射頻脈沖309位于測量持續(xù)時(shí)間310的中點(diǎn)和接下來的脈沖306的開始之間。第一重聚焦脈沖308使得在進(jìn)行測量310時(shí)重聚焦射頻信號。第二重聚焦脈沖309使得在接下來的脈沖304開始時(shí)重聚焦該信號。

如同在常規(guī)mrf序列中，每個(gè)采樣點(diǎn)adci可以實(shí)際上包括k空間的多個(gè)采樣的非?？焖俚南盗?。這可以是笛卡爾的、螺旋的或任何其他種類的k空間采樣。

該序列背后的思想如下：重聚焦180度脈沖308、309確保在αi脈沖的時(shí)間處并且在采樣adci的時(shí)間處所有自旋被重聚焦。因此，在αi脈沖和adci采樣的時(shí)間點(diǎn)處消除了由b0變化引起的失相，致使測量信號獨(dú)立于b0。另外，當(dāng)不需要考慮失相效應(yīng)時(shí)，信號的預(yù)先計(jì)算是簡單的。在這種情況下，可以對單個(gè)自旋的行為進(jìn)行建模，并且針對每個(gè)時(shí)間步長t1、t1b、t2、t2b等，自旋的演化可以通過時(shí)間常數(shù)t1和t2的簡單函數(shù)來描述。

使用兩個(gè)重聚焦脈沖308和309的效應(yīng)是減小或最小化磁場中的任何不均勻性的效應(yīng)。這可以減少最終磁共振指紋圖中的信噪比，并且還使得更容易制作預(yù)先計(jì)算的磁共振指紋詞典。如果沒有這種補(bǔ)償，可能需要在用于制作預(yù)先計(jì)算的磁共振指紋詞典的計(jì)算中包括不均勻性的效應(yīng)。

利用磁場梯度，圖3中圖示的脈沖序列300例如對于零維測量可以是有用的，其中，整個(gè)測量區(qū)或成像區(qū)具有立即全部采集的數(shù)據(jù)。例如，代替于磁共振成像系統(tǒng)，零維測量可用于nmr光譜儀?？梢詷?gòu)造更復(fù)雜的脈沖序列，其包括用于執(zhí)行空間編碼的磁場梯度。

圖4示出了脈沖序列400的另一范例。在該范例中，示出了三種不同的時(shí)間線。第一時(shí)間線402標(biāo)注射頻脈沖時(shí)間線。時(shí)間線404示出何時(shí)應(yīng)用磁場梯度。被標(biāo)注406的第三時(shí)間線示出何時(shí)實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果310。在梯度時(shí)間線404上，標(biāo)注有三種類型的框。標(biāo)有a的框408，標(biāo)有b的框410和標(biāo)有c的框412。標(biāo)有a的框408與射頻脈沖306交疊。標(biāo)有b的框與180°射頻脈沖308、309交疊。標(biāo)有c的框412與測量結(jié)果310交疊。框中的每個(gè)表示在其期間根據(jù)不同實(shí)施例的描述設(shè)置或變化磁場梯度的時(shí)間段。原則上，射頻時(shí)間線402可以與大多數(shù)磁共振技術(shù)和k空間采樣方案一起使用，從而使得能夠使用各種磁共振模態(tài)或技術(shù)來應(yīng)用磁共振指紋技術(shù)。

例如，如果在梯度時(shí)間線404期間應(yīng)用恒定的磁場梯度，則沿著應(yīng)用磁場梯度的方向的平板中將存在空間編碼。在另一范例中，可以僅在框c412期間應(yīng)用讀出梯度。例如，可以應(yīng)用一維或三維讀出梯度以獲得一維或三維磁共振指紋。在另一個(gè)范例中，可以使用多切片編碼?？梢栽谏漕l脈沖306期間的時(shí)間段a408期間應(yīng)用切片選擇梯度。還可以通過控制磁場梯度系統(tǒng)在第一180°射頻脈沖180期間產(chǎn)生相位或切片選擇來執(zhí)行空間編碼。然后可以在時(shí)間段c412期間應(yīng)用讀出梯度。使用圖4所示的范例，個(gè)體技術(shù)人員可以看出時(shí)間線402中圖示的基礎(chǔ)射頻脈沖可以如何以在一般意義上應(yīng)用于大多數(shù)磁共振成像采樣技術(shù)。

可以將測量的mr信號(所有adci值的列表)與要在體積中預(yù)期的t1和t2的所有組合的預(yù)先計(jì)算的詞典進(jìn)行比較。通過求解上述針對t1和t2的不同組合描述的指紋序列的bloch方程來創(chuàng)建該詞典。

為了確定整個(gè)切片的組織組分，信號被表達(dá)為n個(gè)詞典條目的(復(fù)合)線性組合，

其中s是信號向量，而dk是詞典條目。系數(shù)ak≥0由重建算法確定。這是通過求解最小二乘問題來實(shí)現(xiàn)的：

對于ak≥0，最小化‖da-s‖2

其中，d是以詞典條目dk為列的詞典矩陣，而a是描述個(gè)體潛在的組織成分/組織類型對檢測信號的貢獻(xiàn)的系數(shù)的向量。

每個(gè)詞典條目被分配給特定組織類型。因此，系數(shù)ak根據(jù)每個(gè)成分所涉及的“自旋數(shù)”產(chǎn)生針對不同組織成分的相對豐度的估計(jì)值。

在另一步驟中，如果不同組織類型的自旋密度是已知的，則這些相對“自旋數(shù)”可以是組織成分的相對體積或相對質(zhì)量的轉(zhuǎn)換的估計(jì)。

在一些范例中，系統(tǒng)不產(chǎn)生空間分辨圖像。通過以切片選擇的方式應(yīng)用圖4所示的rf脈沖，來在z方向(或其它單個(gè)方向)上實(shí)現(xiàn)僅空間分辨率。然而，對于每個(gè)切片，組織類型的組分被確定并且可以被可視化為數(shù)字、條形圖等。在多切片掃描的情況下，不同成分的豐度可以被顯示為z位置的函數(shù)。

在其他范例中，系統(tǒng)可以以這種方式被編程：使得如果發(fā)現(xiàn)特定類型的組織(例如，可疑腫塊、潛在的腫瘤)，則會提醒操作者。其也可以以這種方式被編程：使得其顯示指定組織的總體積/相對豐度，例如特定種類的轉(zhuǎn)移酶或脂肪分?jǐn)?shù)。

在一個(gè)范例中，mri系統(tǒng)不包含x或y梯度線圈。僅提供z梯度線圈。

在一個(gè)范例中，mri系統(tǒng)完全不包含梯度線圈。靜態(tài)z梯度由具有不對稱繞組的專用mr磁體提供。

在一個(gè)范例中，可以通過使用靠近身體表面放置的空間敏感的局部接收線圈來實(shí)現(xiàn)略高的空間分辨率，優(yōu)選在平面內(nèi)。

在一個(gè)范例中，執(zhí)行多次測量，同時(shí)患者桌臺自動逐步移動。以這種方式，身體的大部分或整個(gè)身體可以被掃描。

在另一個(gè)范例中，使用移動桌臺技術(shù)，患者被移動通過敏感接收陣列(“洗車方法”)，以改進(jìn)空間分辨率和snr，并降低過多接收器的成本。

在一個(gè)范例中，使用已知物質(zhì)的已知體積的量規(guī)測量被執(zhí)行一次以確定將物質(zhì)的體積/質(zhì)量與通過測量確定的相對體積/質(zhì)量的值鏈接的比例的因子。以這種方式，所有隨后測量的相對體積/質(zhì)量可以被轉(zhuǎn)換為絕對組織體積/質(zhì)量。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認(rèn)為是說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。

本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，在實(shí)踐要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，量詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以滿足權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定元件并不指示不能有利地使用這些元件的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲和/或分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，所述介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但計(jì)算機(jī)程序也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不得被解釋為對范圍的限制。