具有用于脂肪抑制的化学位移编码的对比度增强磁共振血管造影的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种执行对比度增强首次通过磁共振血管造影的方法，所述方法包括：使用单回波或多回波数据采集技术来采集（302）感兴趣区域的磁共振数据集，其中，一个或多个回波的回波时间是灵活的，其中，在进行数据采集时，所述感兴趣区域包括脂肪、水和造影剂，使用一般性Dixon水－脂肪分离技术对数据集进行处理（304），以从背景中消除源自于所述脂肪的信号，以重建图像数据集。
【专利说明】具有用于脂肪抑制的化学位移编码的对比度增强磁共振血管造影
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种执行对比度增强首次通过磁共振血管造影的方法、一种计算机程序产品，以及一种用于执行对比度增强首次通过磁共振血管造影的磁共振成像设备。
[0002]由于针对软组织成像，形成图像的MR方法在很多方面优于其他成像方法，并且不需要电离辐射，而且其通常是非侵入性的，因此，当前尤其是在医疗诊断领域中广泛使用形成图像的MR方法，该方法利用磁场和核自旋之间的相互作用，以便形成二维或三维图像。
【背景技术】
[0003]根据一般的MR方法，被检查的患者身体或一般而言的对象被布置在强的均匀磁场Btl内，该磁场的方向同时定义所述测量所基于的坐标系的轴(一般为z轴)。磁场根据施加的磁场强度为个体核自旋产生不同的能级，能够通过施加具有定义频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的交变电磁场(RF场)激励个体核自旋(自旋共振)。从宏观角度讲，个体核自旋的分布产生总体磁化，通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)能够使总体磁化偏离平衡状态，同时磁场垂直于z轴(也称为纵轴)延伸，使得磁化绕z轴执行进动。
[0004]能够通过接收RF天线探测磁化的变化，所述接收RF天线被布置并且被取向在MR装置的检查体积内，以这种方式在垂直于z轴的方向上测量磁化的变化。
[0005]为了在身体中实现空间分辨率，在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度，导致自旋共振频率的线性空间相关性。在接收天线中拾取的信号则包含能够与身体中不同位置相关联的不同频率的分量。经由接收天线获得的信号数据对应于空间频率域，并且被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集大量样本对每条线进行数字化。例如，通过傅里叶变换将k空间数据样本的集合转换为MR图像。
[0006]磁共振血管造影(MRA)已经表明允许获取患者的动脉和血管的状态。在本发明中，考虑对比度增强MRA (CE-MRA)，其中，在静脉注射之后顺磁造影剂首次通过动脉期间采集MR图像。然而，静脉注射本身并不是本发明的部分。
[0007]在常规的对比度增强MR血管造影中，通过重复的RF脉冲获得背景抑制。通过这种方式，有效地抑制了除脂肪信号以外的大部分背景信号。为了还能对可能使感兴趣的血管结构模糊不清的脂肪信号加以抑制，一般进行两次采集:一次是在注射造影剂之前，即，所谓的“掩模”图像，以及一次是在造影剂的存在期间。之后，从对比度图像中减去掩模图像，以消除脂肪信号。
[0008]尽管上文所述的使用减影的常规CE-MRA已经被使用很多年，但是所述技术仍然存在若干缺陷。首先，这一技术需要2次采集，即，一次在造影剂注射前，以及一次在造影剂注射后，这增加了总的扫描时间。此外，假设在掩模和造影扫描之间发生移动，则由于在一些图像特征的错位，不可能实现得到的图像的减影。在需要屏住呼吸的区域内，这一问题甚至会变得更加严重一在这种情况下，由于没有两次屏息是完全相同的，因此减影很困难。[0009]从图像中减去脂肪信号的备选方案是在采集MRA图像期间执行脂肪抑制。针对脂肪抑制，已知各种类型的方法。例如，能够应用化学位移选择性预饱和(SPIR、SPAIR)或化学位移选择性激励策略来抑制或不激励脂肪信号。然而，由于在首次通过成像中可用的扫描时间非常有限，因此这些脉冲过于耗时，以至于无法构建CE-MRA扫描。
[0010]一种从图像中消除脂肪信号的备选方法是通过狄克松(Dixon)方法使用水一脂肪分离。但是，因为常规的Dixon方法需要采集水和脂肪信号在同相和反相的回波时间上的两个回波，因此其不太适合对比度增强MR血管造影。这导致长的回波时间(TE)，因而导致长的重复时间(TR)，致使在造影剂到达感兴趣区域中的情况下不可能把握采集的时机。因此，因为所述技术太慢，一般常规的Dixon方法不能够用于CE-MRA。
[0011]通过上述内容，可以容易地认识到需要一种改进的MR成像方法。因此，本发明的目的在于通过提供针对首次通过成像具有脂肪抑制的CE-MRA图像能够以快速的方式实现MR成像。此外，由上文可以容易地认识到，需要一种适于执行根据本发明的所述方法的改进的MR成像系统和改进的计算机程序产品。
【发明内容】
[0012]根据本发明，提供一种执行对比度增强首次通过磁共振血管造影的方法，其中，所述方法包括使用单回波或多回波数据采集技术来采集感兴趣区域的磁共振数据集，其中，所述一个或多个回波的回波时间是灵活的，其中，在进行数据采集时，感兴趣区域包括脂肪、水和造影剂。此外，所述方法包括使用一般性Dixon水一脂肪分离技术对所述数据集进行处理，从而从背景中消除源自于脂肪的信号，以重建图像数据集。
[0013]本发明的实施例具有以下优点:能够以快速并且可靠的方式执行具有脂肪抑制的CE-MRA。本发明能够在无需单独的基线扫描的情况下产生仅血管的血管造影图像数据集。此外，高度有效地消除了脂肪信号。
[0014]对于本发明而言，很关键的一点是与常规的Dixon方法相比，能够自由地选择回波时间。由于一个或多个回波的回波时间是灵活的，即，未被固定到水和脂肪信号在同相或反相的时间上，因而能够将这些回波时间选得短得多，从而得到显著缩短的TR。因此，可能在造影剂到达感兴趣区域的情况下容易地把握采集的准确时机。因而，能够在造影剂存在于感兴趣区域内，即，造影剂存在于被检查的对象的动脉内的同时，开始并完成数据采集。由于针对“首次通过”成像，即，在初始注射造影剂期间的仅动脉成像，执行所述方法，由于可用于对动脉进行选择性描绘的时间仅为15秒左右，因而采集的时机至关重要。
[0015]因而，所应用的首次通过成像具有鲜明的对比度，以进行所谓的“稳态”成像，在“稳态”成像中采集的时机不再至关紧要。例如，Invest Radiol.2008S印;43(9):635-41,easibility of gadofosveset-enhanced steady-state magnetic resonance angiographyof the peripheral vessels at3Tesla with Dixon fat saturation，，，Michaely HJ、Attenberger U1、Dietrich 0、Schmitt Nael K、Kramer H、Reiser MF、Schoenberg SO、Walz M.公开了一种对比度增强MRA和Dixon图像重建的组合。然而,这一方案是在礼磷维塞(gadofosveset)注射之后的稳态的50分钟期间执行的，而且并非旨在选择性地描绘动脉血管结构。而是，其既描绘了动脉，又描绘了静脉。因此，在这种情况下，采集的时机不再重要。[0016]相反，如上文所述，由于上述方法是针对“首次通过”成像执行的，因而采集时机至关重要，并且用于完成数据采集的临界最大时间限制比稳态成像的情况小两个数量级。
[0017]由用于执行MRA的梯度系统的最大可用功率给出对上文描述的技术的唯一限制。所述梯度系统的技术特征直接限制所述单回波或多回波数据采集技术中使用的最小回波时间，并且由此限制可实现的图像分辨率。因而，根据本发明的实施例允许在一个TR内的不同相对相位上采集来自脂肪和水(即，具有造影剂的血液)的信号分量。
[0018]根据本发明的实施例，所述方法还包括向感兴趣区域施加针对短Tl化学物质(例如，组织)的稳态磁化脉冲序列，从而额外抑制来自组织的信号分量。
[0019]根据本发明的实施例，在多回波数据采集的情况中，所述多回波数据采集技术是双梯度回波数据采集技术，所述的一般性Dixon水一脂肪分离技术是具有灵活的回波时间的两点Dixon技术。此外，在单回波数据采集的情况中，所述单回波数据采集技术是单梯度回波数据采集技术，所述一般性Dixon水一脂肪分离是单点Dixon技术。[0020]在W02010/113048A1 和 Magn Reson Med.201IJan;65(I):96-107 ^Dual-echoDixon imaging with flexible choice of echo times”，Eggers H, Brendel B,DuijndamA, Herigault G中给出了具有灵活的回波时间的两点Dixon技术的范例,通过引用将所述文献并入本文。这些技术又被称为“mDixon重建技术”。
[0021]根据本发明的实施例，磁共振数据集的采集包括在两个不同的回波时间上采集第一回波数据和第二回波数据，从而得到第一信号数据集和第二信号数据集，其中，在一次重复内采集所述第一回波数据和第二回波数据。通过将使用的回波时间选得短，能够使TR保持短的值。因此，由于省略了在造影剂推注给药之前和之后的数据采集以及基线剪影，甚至能够执行具有更高的时间严格性的CE-MRA。这包括来自具有因(例如)屏息技术导致的潜在移动的感兴趣区域的数据采集，以及来自具有由心脏运动而造成的连续移动的感兴趣区域的采集。
[0022]根据本发明的另一实施例，对数据集的处理包括从所述第一信号数据集和第二信号数据集计算第一分量和第二分量或其比例或分数，从所述第一分量和第二分量导出两个差分相位误差候选，基于干扰场的不均匀性具有平滑性的假设为每一像素选择导出的差分相位误差候选中的一个，以及使用选择的差分相位误差候选重建水图像。
[0023]提供下述说明，以针对接受MR扫描的治疗对象体内的脂肪(例如，脂质)和水(处于非脂肪组织内)的具体范例进一步解释使用经修改的Dixon技术的分离算法的函数。这一描述依照了 W02010/113048A1 和 Magn Reson Med.2011Jan; 65 (I): 96-107。使用所述经修改的Dixon技术，对在两个不同回波时间上测得的两个信号Il和12的数学描述如下:
[0024]
I1 = W广 I(1)
[0025]
I2=(W + Fe^)e^(2)
[0026]其中，W和F分别是水和脂肪对整个/[目号的贡献(因而，V? -ru r'是正实数)，.I和.2是两个回波时间上的已知水一脂肪角，并且.I和.2表示因系统缺陷(诸如，主磁场不均匀性等)导致的相位误差(例如，针对相应信号)。由于相位误差的值是未知的，因而从方程(I)和(2)直接确定W和F是不可能的。因而，在这一点上，处理器由方程(I)和(2)估算相应信号的“大”分量B和“小”分量S。信号分量B和S可以被存储到存储器16，作为中间数据40。分量B和S中的一个表不W,另一个表不F,但是在做进一步处理之前,所述映射是未知的。因此，确定相位误差，以解决这一映射问题。
[0027]在对于两点Dixon水一脂肪分离的常规方法中，相位误差的估算是基于所述相位误差是空间平滑函数(即，它们仅在视场上缓慢变化)这一假设。这一假设在何种程度上成立取决于相位误差的大小。由于*2能够被拆分为相位误差*1和较小的差分相位误差--，所述? ?能够比? 2更好地满足平滑性假设，因而通过选择? 1=0简化估算，其使得方程(I)和(2)被修改如下:
[0028]
【权利要求】
1.一种执行对比度增强首次通过磁共振血管造影的方法，所述方法包括: 使用单回波或多回波数据采集技术来采集(302)感兴趣区域的磁共振数据集，其中，一个或多个回波的回波时间是灵活的，其中，在进行数据采集时，所述感兴趣区域包括脂肪、水和造影剂， 使用一般性Dixon水一脂肪分离技术对数据集进行处理(304)，以从背景中消除源自于所述脂肪的信号，以重建图像数据集。
2.根据权利要求1所述的方法，其中， 在多回波数据采集的情况中，所述多回波数据采集技术是双梯度回波数据采集技术，并且所述一般性Dixon水一脂肪分离技术是具有灵活的回波时间的两点Dixon技术， 在单回波数据采集的情况中，所述单回波数据采集技术是单梯度回波数据采集技术，并且所述一般性Dixon水一脂肪分离是单点Dixon技术。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁共振数据集的所述采集包括在两个不同的回波时间上采集第一回波数据和第二回波数据，从而得到第一信号数据集和第二信号数据集，其中，在一次重复内采集所述第一回波数据和第二回波数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述数据集的所述处理包括: 从所述第一信号数据集和所述第二信号数据集计算第一分量和第二分量或其比率或分数， 从所述第一分量和所述第二分量导出两个差分相位误差候选， 基于对干扰场不均匀性的平滑度的假设，为每个像素选择导出的差分相位误差候选中的一个； 使用选择的差分相位误差候选来重建水图像。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，第一回波信号数据集和第二回波数据集是第一采集到的复数据集和第二采集到的复数据集，其中，对采集到的磁共振数据集的所述处理包括: 通过采用脂肪的谱信号模型对所述第一采集到的复数据集和第二采集到的复数据集进行建模，所述建模得到第一经建模的复数据集和第二经建模的复数据集，所述第一经建模的复数据集和所述第二经建模的复数据集包括第一相位误差和第二相位误差以及针对水和脂肪的单独信号数据集， 从所述第一采集到的复数据集和所述第二采集到的复数据集以及所述第一经建模的复数据集和所述第二经建模的复数据集来确定针对水的所述单独信号数据集。
6.一种计算机程序产品，其包括用于执行根据前述权利要求1到5中的任何一项所述的方法步骤中的任何一个的计算机可执行指令。
7.一种用于执行对比度增强首次通过磁共振血管造影的磁共振成像设备(1)，扫描器能够操作用于: 使用单回波或多回波数据采集技术来采集(302)感兴趣区域的磁共振数据集，其中，一个或多个回波的回波时间是灵活的，其中，在进行数据采集时，所述感兴趣区域包括脂肪、水和造影剂， 使用一般性Dixon水一脂肪分离技术对数据集进行处理(304)，以从背景中消除源自于所述脂肪的信号，以重建图像数据集。
【文档编号】G01R33/54GK103608693SQ201280030184
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年4月17日 优先权日:2011年4月21日
【发明者】L·海尔茨-奥塞伍尔特, H·科艾曼, E·阿尔贝茨, H·埃格斯 申请人:皇家飞利浦有限公司