专利名称：冠状动脉的时间分辨的对比度增强的磁共振投影成像的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于磁共振成像的方法及设备，特别地涉及用于冠状动脉的磁共振成像的方法及设备。
背景技术：
Kim等人的题为“Coronary Magnetic Resonance Angiography forthe Detection of Coronary Stenoses”的论文[New England Journal ofMedicine(2001)，Vol.345，No.26，第1863-1869页]表明，冠状动脉磁共振血管造影术(MRA)可能是对基于选择性x射线管的血管造影术的一种可行的诊断备选方案。通过总体上查看整个动脉，以便防止动脉的弯曲段与狭窄极为相似并因而导致误诊，可改进采用MRA对冠状动脉狭窄的检测，如Weber等人在“Whole-Heart Steady-State FreePrecession Coronary Artery Magnetic Resonance Angiography”[Magnetic Resonance in Medicine，Vol.50(2003)，第1223-1228页]中报道的那样。
冠状动脉数据集往往以电影模式来评估或者采用设计用于消除相邻组织所产生的信号的各种图像处理工具来重新格式化。在Etienne等人的“’Soap-Bubble’Visualization and Quantitative Analysisof 3D Coronary Magnetic Resonance Angiograms”[Magnetic Resonancein Medicine，Vol.48，No.4(2002)，第658-666页]以及Deshpande等人的“Using Contrast-Enhanced 3D Segmented EPI”[Journal of MagneticResonance Imaging，Vol.13，No.5(2001)，第676-681页]中描述了这些技术的实例。由于附近心腔以及冠状动脉的弯曲路径所产生的强信号，这些程序可能是耗时的，而且其中的功效往往极大地依靠用户训练。当相邻组织通常受到磁化预备的极大抑制时，即使对于对比增强的3D冠状MRA，情况也是这样，如Li等人在“Coronary ArteriesMagnetization-Prepared Contrast-Enhanced Three-Dimensional Volume-Targeted Breath-Hold MR Angiography”[Radiology，Vol.1019，No.1(2001)，第270-277页]中所述。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种磁共振成像方法及设备，用于总体上描绘冠状动脉，基本上没有来自邻接组织和心腔的信号，其中不需要图像的大量后处理。
本发明的另一个目的是提供适用于对比增强的磁共振血管造影术的这样一种磁共振成像方法及设备。
根据本发明的原理，这个目的在一种磁共振成像方法及设备中实现，其中，获得厚的二维投影，用于对单切片中的整个冠状动脉成像。少量磁共振对比剂在获取投影之前被注入受检者，使血液在磁共振图像中显得更明亮。由于注射是少量的并且投影成像固有地比三维成像更快，因此当对比剂处于动脉中而不是心腔中时，冠状动脉的图像可在短暂时间段中获得。二维投影的磁共振数据采用具有特殊预备射频(RF)脉冲的脉冲序列来获得，这显著减小了冠状动脉周围的心肌和脂肪的图像强度。因此，来自心肌和脂肪的信号作用(图像强度)小，但对比剂使冠状动脉的图像强度高。由于脉管与周围组织之间的对比度高，以及由于整个冠状动脉在单个成像切片中，因此不需要成像处理技术。
图1说明适用于本创造性方法及设备的、具有多个反转脉冲磁化预备的稳态自由进动(SSFP)脉中序列。
图2表示对于图1所示的磁化预备SSFP序列在T1值的范围内数据获取开始时的纵向磁化。
图3a是在注射对比剂团之前的右冠状动脉(RCA)的磁共振图像；图3b表示在注射对比剂团之后的同一个成像区域，其中右心室和肺动脉得到增强；以及图3c表示当对比剂团首次到达大动脉并激励了心脏右侧时的同一个成像区域，能够清楚地描绘RCA。
图4a表示采用预对比定位器扫描的RCA的最大强度投影(MIP)；图4b表示注射对比剂之后的RCA的厚切片投影。
图5a表示左前降支(LAD)冠状动脉的预对比SFP定位器，其中动脉的邻近部分保持模糊；以及图5b表示在根据本发明注射对比剂紧密团之后的LAD的厚切片投影图像。
图6是根据本发明的原理构建和工作的磁共振成像设备的框图。
具体实施例方式
图6示意说明一种根据本发明、用于产生受检者的核磁图像的磁共振成像(断层摄影术)设备。核磁共振断层摄影设备的组件对应于传统断层摄影设备的那些组件，但根据本发明来控制它。基本场磁体1产生时间恒定强磁场，用于受检者的检查区域、例如待检查的人体的一部分中的核自旋的极化(对准)。核磁共振测量所需的基本磁场的高同质性在待检查的人体的部位被引入的球形测量体积M中定义。为了支持同质性需要，特别是为了消除时不变影响，在适当位置装上铁磁材料的垫片。时变影响通过由垫片电源15驱动的垫片线圈2来消除。
圆筒梯度线圈系统3内建于基本场磁体l中，系统3由三个子绕组构成。每个子绕组由放大器14提供电流，用于在笛卡尔坐标系的相应方向上产生线性梯度磁场。梯度磁场系统3的第一子绕组产生x方向上的梯度Gx，第二子绕组产生y方向上的梯度Gy，以及第三子绕组产生z方向上的梯度Gz。每个放大器14具有数模转换器DAC，它由用于梯度脉冲的时间控制生成的序列控制器18来驱动。
射频天线4设置在梯度磁场系统3中。天线4将射频功率放大器发出的射频脉冲转换为交变磁场，用于激励核以及对准受检者或者受检者的某个区域的核自旋。射频天线4包括一个或多个RF发射线圈以及组件线圈的配置(最好为线性)形式的多个RF接收线圈。出自进动核自旋、即通常由包含一个或多个射频脉冲和一个或多个梯度脉冲的脉冲序列产生的核自旋回波信号的交变磁场也由射频天线4的RF接收线圈转换成电压，这个电压经由放大器7提供给射频系统22的射频接收通道8。射频系统22还具有发射通道9，其中产生射频脉冲，用于激励核磁共振。相应的射频脉冲作为基于系统计算机20规定的序列控制器18中的脉冲序列的复数序列以数字方式来提供。这个作为实部和虚部的数字序列经由相应输入12提供给射频系统22中的数模转换器DAC，并从其中提供给发射通道9。在发射通道9中，脉冲序列被调制到具有与测量体积中核自旋的共振频率对应的基本频率的射频载波信号上。
从发射模式到接收模式的交换经由发射/接收双工器6随后发生。射频天线4的RF发射线圈根据来自射频放大器16的信号发出射频脉冲，用于将核自旋激励到测量体积M中，并经由RF接收线圈对所得回波信号抽样。所获得的核磁共振信号在射频系统22的接收通道8中经过相位敏感的解调，并经由相应的模数转换器ADC转换成测量信号的实部和虚部，它们分别被提供给输出11。图像计算机17从以这种方式得到的测量数据来重构图像。测量数据、图像数据和控制程序的管理经由系统计算机20随后进行。根据控制程序，序列控制器18监测相应预期的脉冲序列的生成以及k空间的相应抽样。具体来说，序列控制器18控制梯度的精细(tined)交换、具有规定相位和幅度的射频脉冲的发射以及核磁共振信号的接收。射频系统22和序列控制器18的定时信号可通过合成器19来获得。用于产生核磁共振图像的相应控制程序的选择以及所产生核磁共振图像的表示经由具有键盘以及一个或多个图像屏幕的终端21随后进行。
对比剂通过可单独控制的或经由终端21可控制的对比剂注射器23注入患者。
图1所示且在下面更详细描述的SSFP脉冲序列由序列控制器18在经由终端21选择时在图6所示的设备中实现。根据本发明的所得磁共振数据的处理在图6所示的设备中的图像计算机12中进行。
本创造性方法采用具有多个反转脉冲磁化预备的SSFP脉冲序列，如图1所示。由于在注射小对比剂团之后的RCA增强的短时段，采用二维厚切片投影成像序列来获得充分的覆盖，同时将获取时间保持为较短。磁化预备用来防止来自厚二维切片中存在的背景组织(即心肌、脂肪)的信号使RCA模糊。
本创造性方法中实施的磁化预备技术以前已经证明有效地抑制背景组织诊断血管造影术，如Mani的“Background Suppression withMultiple Inversion Recovery NullingApplications to ProjectiveAngiography”[Magnetic Resonance in Medicine，Vol.37，No.6(1997)，第898-905页]中所报道。
在R波的检测之后，施加90°饱和脉中，接着是饱和时间TS。这之后是四个180°反转脉冲的系列，由延迟时间TI1、TI2、TI3和TI4分隔开。在TI4结束时施加线性翻转角(LFA)预备脉冲。TS和TI1至TI4不一定需要相等。在图1所示的实施例中，五个LPA预备脉冲在TI4期间在数据获取之前即时施加，用于减小数据获取期间的信号振荡以及相关的重影伪像。
图2表示对于图1所示的磁化预备SSFP序列在T1值的范围内(50ms至1500ms)的数据获取开始时的纵向磁化。纵向磁化对于对比增强的血液(T1＝50ms)为高(大于其平衡值的50％)，但对于具有T1＞250ms的组织类型，则小于其平衡值的11％，a.u.＝任意单位。
当基于钆(Gd)的对比剂团被静脉注射到健康患者体内时，在右心腔的血液的增强与右冠状动脉(RCA)的增强之间存在大约五秒的时延，如Francois等人的“Analysis of Cardiopulmonary Transmit Times atContrast Material-Enhanced MR Imaging in Patients with HeartDisease”[Radiology，Vol.227(2003)，第447-452页]中所报道。根据本发明，如果注射足够小的对比剂团，则当第一遍Gd被从右心室洗掉时，将存在短时间窗，但RCA仍然会被增强。对于根据本发明的快速成像序列，这个窗口足以获取RCA的图像。
在一般对应于图6所示的设备的Siemens Sonata 1.5T扫描仪上，在六个健康的志愿者(4位男性，2位女性，平均年龄＝41岁，范围＝24-57岁)中进行了研究。研究采用40mT/m的最大梯度幅度和200mT/m/ms的转换速率来进行。要求志愿者在扫描过程中屏住呼吸，心电图触发用来使生理活动的影响最小。对于各志愿者，三维SSFP定位器扫描用来定位RCA的大致取向。一旦定位完成，在图6中由对比剂注射器23示意表示的自动注射系统(可从Medrad，Indianola，PA购买的Spectris)用来进行Gd对比剂(可从Berlex Laboratories，Wayne，NJ购买的Magnevist)的小IV注射(8mL，速率＝4mL/s)。这之后跟随盐水的IV注射(12-16mL，速率＝4mL/s)。RCA采用具有图1所示的磁化预备、分段、厚切片二维SSFP序列的预定RCA定位来扫描。
采用滑动窗重构技术，使得新的图像采用在三个最近的心跳期间收集的数据来重构。典型的成像参数为TR(重复时间)/TE(回波时间)/翻转角＝3.7ms/1.6ms/70°；FOV(视野)＝150×300mm2，获取矩阵＝105×256(相位编码×读出)；平面内空间分辨率＝1.4×1.2mm2；在相位编码方向的中心排序，成像带宽＝400Hz/像素；35行/段；切片厚度＝2cm。不对称抽样用于读出方向以减小TR。为了确定Ts、TI1、TI2、TI3和TI4的适当值，序列的模拟在MatLab中采用布洛赫方程来执行。模拟表明，Ts＝25ms、TI1＝75ms、TI2＝15ms、TI3＝190ms以及TI4＝95ms产生大范围的背景组织、例如心肌(T1＝900ms)和脂肪(T1＝250ms)的均匀抑制，同时保持高的对比度增强的血液信号(T1＝50ms)，如图2所示。
在一位志愿者中，左前降支(LAD)冠状动脉采用厚切片投影SSFP来定位及扫描，以便评估用于描绘左冠状动脉的本创造性方法的有效性。注射和成像参数与以上对于RCA投影成像所述的相同，但切片厚度减小到10mm，以便减小在小对比剂团注射之后左心腔中的对比度增强的血液的信号作用。
为了评估本创造性方法的有效性，对各对比度增强的图像计算信噪比(SNR)、对比度-噪声比(CNR)以及脉管长度。源图像用于所有测量。为了测量SNR和CNR，为各志愿者在RCA的中间部分绘制受关注区域(ROI)。还在与脉管ROI相邻的背景组织以及空气中绘制ROI。通过将脉管信号除以空气信号再乘以1/25来计算SNR，这种技术在Henkelman的“Measurement of Signal Intensities in the Presenceof Noise in MR Images”[Medical Physics，Vol.12，No.2(1985)，第232-233页]中描述。脉管长度通过沿动脉的路线绘制线段并将所有线段的长度求和来测量。这些值在以下作为平均标准误差来论述。
在所有志愿者中，RCA在采用厚切片磁化预备SSFP、少量注射Gd之后被可视化。由于注射了小团(8mL)对比剂，因此Gd增强在对比剂注射的时程中局限于心脏的特定区域。对于采用滑动窗重构技术在每次心跳重构的新图像，能够在对比剂团进入右心房(RA)、右心室(RV)、肺动脉(PA)以及最后进入RCA时对它进行监测。图3a表示注射之前的图像，其中图像大部分是暗的。图3b表示紧密Gd团的IV注射之后的情况，其中对比剂增强了RV和PA。图3c表示当第一遍Gd到达大动脉并因而已经激励心脏右侧时的情况，能够清楚地描绘RCA，如箭头所示。磁化预备成功地抑制了来自相邻心腔的血液信号。在预对比定位器中模糊的RCA的分段在注射小对比剂团之后是可见的。图4a表示采用预对比定位器扫描的RCA的最大强度投影(MIP)。
图4b表示注射对比剂之后的RCA的厚切片投影，其中可以看到，按照箭头，RCA的远侧部在图4a中被背景组织影响而变模糊，但在图4b中清楚地描绘。
在研究中，在50％的志愿者中，定位器扫描中不可见的RCA的远端分支在对比度增强的扫描中是可见的。
在每个志愿者中，至少5cm的RCA是可见的。RCA的平均可视化长度为7.10.9cm。平均SNR为11.80.7。平均CNR为6.10.6。在一个志愿者中，投影SSFP用来对LAD可视化。图5a表示LAD的预对比SSFP定位器，由箭头表示，其中可以看到，箭头指示的动脉的最近部分保持模糊。图5b表示注射Gd紧密团之后的LAD的厚切片投影成像。虽然切片厚度减小到10mm以便使来自重叠LAD的左心腔中的增强后血液最小，但7.26cm的脉管仍然可见，而且动脉的最近和较远侧部分也是可见的。
虽然本领域的技术人员可能提出修改和变更，但本发明人的目的是在此保证的专利中包含合理地且适当地落入它们对本领域的贡献的范围内的全部变更和修改。
权利要求
1.一种用于患者的右冠状动脉的对比度增强的磁共振(MR)血管造影术的方法，包括以下步骤选择一定大小的MR对比剂团，使所述对比剂团在注入患者之后，从右冠状心室中洗掉，同时仍然增强来自所述右冠状动脉的MR信号；将所述对比剂团注入患者；在所述对比剂团已经从所述右冠状心室中洗掉并仍然增强所述右冠状动脉中的MR信号之后的时间窗中在患者中产生MR信号并从患者获取MR信号；以及仅采用在所述时间窗中得到的MR信号来产生所述右冠状动脉的MR图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述时间窗中在患者中产生MR信号并从患者获取MR信号的步骤包括采用二维厚切片投影成像在所述时间窗中在患者中产生所述MR信号并从患者获取所述MR信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用二维厚切片投影成像的步骤包括采用二维厚切片磁化预备投影成像。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用二维厚切片磁化预备投影成像的步骤包括采用二维厚切片磁化预备稳态自由进动成像。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用二维厚切片磁化预备稳态自由进动成像的步骤包括发出90°饱和脉冲，然后是时延，然后再跟随四个180°反转脉冲的序列，每个反转脉冲由相应的反转时间分隔开。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于包括采用25ms作为所述时延。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于包括采用75ms作为所述反转时间的第一个，15ms作为所述反转时间的第二个，190ms作为所述反转时间的第三个，以及95ms作为所述反转时间的第四个。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在时间窗中在患者中产生MR信号并从患者获取MR信号的步骤包括在由患者的三次心跳组成的时间窗中在患者中产生所述MR信号并从患者获取所述MR信号。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括将所述对比剂团的所述大小选择为8mL，并以4mL/s的注射速率将所述对比剂团注入患者。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括在将所述对比剂团注入患者之前，进行患者的MR定位扫描，用于定位患者中的右冠状动脉的大致取向，以及根据所述取向在所述时间窗中在患者中产生所述MR信号并从患者获取所述MR信号。
11.一种用于患者的右冠状动脉的对比度增强的磁共振(MR)血管造影术的设备，包括对比剂注射器，适合与患者交互，用于将MR对比剂团注入患者，所述对比剂团具有一定的大小，使所述对比剂团在注入患者之后，从右冠状心室中洗掉，同时仍然增强来自所述右冠状动脉的MR信号；MR扫描仪，适合与患者交互，用于在患者中产生MR信号并从患者获取MR信号；序列控制器，用于利用脉冲序列操作所述扫描仪，以便在所述对比剂团已经从所述右冠状心室中洗掉并仍然增强所述右冠状动脉中的MR信号之后的时间窗中从患者获取所述MR信号；以及被供给所述MR信号的图像计算机，用于仅采用在所述时间窗中得到的所述MR信号来产生所述右冠状动脉的MR图像。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述序列控制器采用用于二维厚切片投影成像的脉冲序列来操作所述MR扫描仪，以便在所述时间窗中从患者获取所述MR信号。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述序列控制器采用用于二维厚切片磁化预备投影成像的脉冲序列来操作所述MR扫描仪。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述序列控制器采用用于二维厚切片磁化预备稳态自由进动成像的脉冲序列来操作所述MR扫描仪。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述序列控制器操作所述MR扫描仪时采用二维厚切片磁化预备稳态自由进动成像，其中包括90°饱和脉冲，然后是时延，然后再跟随四个180°反转脉冲的序列，每个反转脉冲由相应的反转时间分隔开。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述序列控制器采用25ms作为所述脉冲序列中的所述时延。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述序列控制器在所述脉冲序列中，采用75ms作为所述反转时间的第一个，15ms作为所述反转时间的第二个，190ms作为所述反转时间的第三个，以及95ms作为所述反转时间的第四个。
18.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述序列控制器在由患者的三次心跳组成的时间窗中操作所述MR扫描仪，用于从患者获取所述MR信号。
19.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述对比剂注射器将所述对比剂团的所述大小设置为8mL，并以4mL/s的注射速率将所述对比剂团注入患者。
20.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述序列控制器在所述对比剂团注入患者之前进行所述患者的MR定位扫描，用于定位所述患者中的右冠状动脉的大致取向，以及所述图像计算机根据所述取向在所述时间窗中在患者中产生所述MR信号并从患者获取所述MR信号。
全文摘要
在患者的右冠状动脉的对比度增强磁共振(MR)血管造影术所用的方法及设备中，MR对比剂团被选择成具有将使对比剂团在注入患者之后从右冠状心室洗掉、同时仍然增强来自右冠状动脉的MR信号的尺寸。MR对比剂团被注入患者，以及在对比剂团已从右冠状心室洗掉并仍然增强右冠状动脉中的MR信号之后的时间窗中在患者中产生MR信号并从患者获取MR信号。右冠状动脉的MR图像仅采用在时间窗中得到的MR信号来产生。
文档编号A61B5/05GK1698537SQ20051007589
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者D·李, J·D·格林 申请人:西北大学