COMBINACION DE SEÑALES PROCEDENTES DE UN CONJUNTO DE BOBINAS EN LA FORMACION DE IMAGENES POR RESONANCIA MAGNETICA.

Un procedimiento de formación de imágenes por resonancia magnética que comprende las etapas de:

excitar núcleos activos mediante resonancia magnética (RM) en una zona de interés;

aplicar gradientes de campo magnético de codificación de fase para codificar espacialmente los núcleos activos excitados mediante RM para obtener datos adecuados para generar una imagen unidimensional o bidimensional, respectivamente;

recibir señales de resonancia magnética por medio de un conjunto de al menos dos bobinas de recepción de radiofrecuencias desde dicha zona de interés, de tal modo que cada bobina Ci de dicho conjunto recibe sendas señales si, a partir de las cuales se reconstruye una imagen Si para dicha bobina Ci;

determinar, para cada bobina Ci y para cada dimensión espacial d E {x,z) de dicha imagen un parámetro spi,d mediante la siguiente relación: bi,d(t) ? 0 si |t| =q spi,d; siendo bi la representación del espacio k de la sensibilidad espacial de la bobina Ci para la correspondiente dimensión espacial d;

calcular una sensibilidad estimada Bi' para cada bobina Ci mediante una transformada inversa de Fourier del producto de las señales si recibidas mediante dicha bobina Ci y un filtro fi de aplanamiento diseñado como un filtro triangular del espacio k si se reconstruye una imagen unidimensional o como un filtro piramidal del espacio k en el caso de que se reconstruya una imagen bidimensional, teniendo el filtro, para cada dimensión espacial d, una forma triangular, definida por la siguiente ecuación:

Combinación de señales procedentes de un conjunto de bobinas en la formación de imágenes por resonancia magnética.

La presente invención versa acerca de un procedimiento de formación de imágenes por resonancia magnética que comprende las etapas de:

En particular, la invención se refiere a un diseño óptimo de filtro para una reconstrucción de imágenes de un conjunto en fase usando lo que se denomina algoritmo SUPER que se describe con mayor detalle en "Combination of Signals From Array Coils Using Image-Based Estimation of Coil Sensitivity Profiles" M. Bydder, D. J. Larkman y J. V. Hajnal Magnetic Resonance in Medicine 47: páginas 539-548, 2002, y en la correspondiente solicitud EP 1384088.

Las bobinas de conjuntos en fase se usan en los sistemas de formación de imágenes por resonancia magnética (IRM) para obtener una RSR (relación señal-ruido) elevada y una zona de sensibilidad grande. Se combinan las salidas de los canales receptores, es decir, de las bobinas del conjunto, para construir una única imagen compuesta de los datos de muchas bobinas. Para la construcción de la imagen, normalmente se usa el procedimiento de la suma de cuadrados (SdC), que combina datos sin el conocimiento de la sensibilidad de las bobinas, pero se sabe que proporciona imágenes de bajo contraste.

El uso de bobinas de un conjunto en fase en la formación de imágenes por resonancia magnética (IRM) fue descrito completamente por vez primera en 1990 por Roemer et al. en Roemer PB, Edelstein WA, Hayes CE, Souza SP, Mueller OM. The NMR Phased Array. Magn Reson Med 1990; 16:192-225, confirmando la capacidad de tales sistemas de bobinas receptoras múltiples para mejorar la velocidad de formación de imágenes y la relación señal-ruido (RSR). Se proporciona un buen resumen de esta tecnología en Wright SM, Wald LL. Theory and Application of Array Coils in RM Spectroscopy. NMR in Biomedicine 1997; 10:394-410. El procedimiento de uso más común para la reconstrucción de imágenes es lo que se denomina procedimiento de la "suma de cuadrados" (SdC), en el que el valor de cada píxel de la imagen reconstruida es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los valores del píxel correspondientes a las bobinas individuales del conjunto. Larsson EG, Erdogmus D, Yan R, Principe JC, Fitzsimmons JR. SNR-Optimality of Sum-of-Squares Reconstruction for Phased-Array Magnetic Resonance Imaging. J Magn Reson 2003; 163:121-123. Este procedimiento tiene la ventaja de que no tienen que conocerse los mapas detallados del campo de radiofrecuencia (RF) de la bobina, pero se sabe que introduce polarización de señal en la imagen estimada, causando una disminución en el contraste de la imagen, porque los píxeles no son ponderados por el campo de RF producido por cada bobina. Para aumentar el contraste, los datos de la imagen de los conjuntos deberían combinarse píxel a píxel, siendo ponderada la aportación de cada bobina por su sensibilidad local. Además de la SdC, han aparecido varias técnicas alternativas para la reconstrucción de la imagen con bobinas de un conjunto en fase. Debbins et al. Debbins JP, Felmlee JP, Riederer SJ. Phase Alignment of Multiple Surface Coil Data for Reduced Bandwidth and Reconstruction Requirements. Magn Reson Med 1997; 38:1003-1011 propusieron sumar las imágenes de manera coherente, después de ajustar su fase relativa. Walsh et al. (Walsh DO, Gmitro AF, Marcellin MW. Adaptive Reconstruction of Phased Array RM Imagery. Magn Reson Med 2000; 43:682-690) usaron filtros adaptativos para aumentar la RSR en la imagen reconstruida. En el documento "Combination of Signals From Array Coils Using Image-Based Estimation of Coils Sensitivity Profiles", Bydder M, Larkman DJ, Hajnal JV. Magn Reson Med 2002; 47:539-548 se propuso un algoritmo SUPER (Suma Usando Perfiles Estimados a partir de Relaciones) que calcula las sensibilidades de la bobina a partir de la imagen, produciendo una disminución de la polarización de señal y una RSR más elevada con respecto al procedimiento de la SdC.

La imagen S_i obtenida de la bobina i en un conjunto de N bobinas, despreciando el ruido producido por la bobina, está dada por:

en la que C es la señal de RM obtenida desde una bobina homogénea ideal y B_i es la sensibilidad espacial de la bobina i. Dado que las B_i generalmente varían en el volumen de la imagen, para la estimación de la sensibilidad de la bobina Bydder et al. sugirieron aplicar un filtro de aplanamiento F_i a la imagen S_i:

en la que ? denota la operación de convolución y B_i' es la estimación de la sensibilidad de la bobina.

Tal como se afirma con claridad en el documento "Combination of Signals From Array Coils Using Image-Based Estimation of Coils Sensitivity Profiles", Bydder M, Larkman DJ, Hajnal JV. Magn Reson Med 2002; 47:539-548, el punto crítico del procedimiento reside en la definición del filtro de aplanamiento F_i necesario para estimar la sensibilidad de las bobinas y, a pesar de algunas sugerencias sobre la configuración de este filtro, hasta ahora no se ha sugerido ningún diseño definitivo ni satisfactorio.

La presente invención tiene el objeto de proporcionar un diseño óptimo de filtro para estimar la sensibilidad de las bobinas para llevar a cabo la reconstrucción de la imagen a partir de las aportaciones de imágenes de las bobinas individuales de un conjunto en fase de bobinas receptoras de IRM, convirtiendo así el procedimiento de IRM que usa dicho algoritmo SUPER en un instrumento efectivo para reconstruir imágenes de resonancia magnética nuclear usando bobinas de un conjunto en fase.

En relación con el objeto anterior, tiene que observarse que una solución no práctica del problema de determinar las sensibilidades de las bobinas podría consistir en llevar a cabo una medición de la sensibilidad de las bobinas antes de cada sesión de formación de imágenes. En este caso, podría determinarse de forma precisa la sensibilidad de las bobinas usando un maniquí apropiado. No obstante, esta manera de proceder no es cómoda y requiere demasiado tiempo. Además, considerando que, para cada sesión de IRM, dependiendo de la zona anatómica que deba ser sometida a la formación de imágenes, tienen que usarse bobinas diferentes y/o que tiene que cambiarse la posición de las bobinas dentro de la estructura magnética del aparato de IRM, la anterior operación de determinación de la sensibilidad de la bobina por medio del maniquí antes de la sesión de formación de imágenes tiene que repetirse para cada bobina y/o para la posición de cada bobina en el aparato. Además, en este caso, tiene que considerarse que podrían generarse efectos de difícil estimación en el campo de la bobina por el propio paciente, de modo que, en cualquier caso, las condiciones de la formación de imágenes podrían variar dependiendo también de las influencias debidas al paciente.

La presente invención...

1. Un procedimiento de formación de imágenes por resonancia magnética que comprende las etapas de:

2. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque las imágenes S_i de cada bobina C_i se combinan añadiendo las referidas imágenes S_i ponderadas por la sensibilidad estimada B_i' de bobina de la correspondiente bobina C_i dividida por la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las sensibilidades estimadas B_i' de cada bobina C_i del conjunto.

3. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5 precedentes caracterizado porque la imagen se produce como sigue:

en las que

S_i es la imagen de cada bobina C_i del conjunto;

S_SUPER es la imagen reconstruida obtenida mediante la combinación de las imágenes S_i de cada bobina C_i del conjunto.