核自旋系统的纵向和横向弛豫时间的同时和动态确定技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在DCE或DSE?MRI的语境下同时和动态确定对象的核自旋系统的纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2的磁共振成像方法。对此，本发明专利技术利用了包括EPI读出模块的稳态梯度回波脉冲序列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于同时确定对象的核自旋系统的纵向弛豫特性(behavior)和横向弛豫特性的磁共振成像方法、一种计算机程序产品以及一种磁共振成像设备。
技术介绍
利用磁场与核自旋之间的交互作用以便形成二维或三维图像的MR成像方法在今天被广泛使用，特别是在医学诊断领域中，因为对于软组织的成像而言，它们在许多方面优于其他成像方法，即它们不需要致电离辐射，并且它们通常是无创的。根据一般的MR方法，待检查的患者身体或一般对象被布置在强的均匀磁场Btl中，磁场Btl的方向同时限定了测量所依据的坐标系的轴，通常为z轴。磁场根据所施加的磁场强度针对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)来激励个体核自旋(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轴延伸，使得磁化绕z轴进行进动运动。借助接收RF天线能够检测磁化的任何变化，所述接收RF线圈被布置和定向在MR装置的检查体积之内，从而在垂直于z轴的方向测量磁化的变化。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。然后在接收天线中拾取的信号包含可能与身体中的不同位置相关联的不同频率分量。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。通过收集若干样本对每条线进行数字化。利用傅里叶变换将一组k空间数据样本变换成MR图像。磁共振成像(MRI)的一种特定应用是分别评估脉管渗透性和组织灌注、血液体积和流量。获得这种信息的一种方式是执行动态对比增强的MRI (DCE-MRI)和动态灵敏度增强的MRI (DSE-MRI)。DCE-MRI传递关于脉管渗透性、血管外细胞外空间和灌注的信息。DSE-MRI提供关于血液体积和流量的反馈。因此，通过对注射之后造影剂在组织和血液中随时间的浓度的药动学参数建模来导出生理标记。通过由注射药动学造影剂(通常为钆(Gd))诱发的纵向弛豫率Rl (DCE)或R2* (DSE)的动态变化来确定浓度的动态变化。DCE最常使用稳态3D扰动梯度回波MR序列和短重复和回波时间(TR、TE)，从信号强度的变化来量化Rl0然而，忽略了灵敏度改变(R2*效应)对信号强度的影响，以简化该方法，这导致了不准确。另一方面，DSE通常采用单发(shot) EPI自旋回波或梯度回波序列以及长TR、TE来量化R2%并忽略造影剂的药动学Rl效应。这里必须提到的是，R2*表示自旋系统的横向弛豫率，其包括由于磁场不均匀度的贡献，并且Rl表示自旋系统的纵向弛豫。纵观整个说明书，“自旋系统的弛豫特性”被理解为相应的弛豫率或者是该弛豫率的倒数的弛豫时间。动态氧气或二氧化碳增强的MRI (D (C)02E-MRI)目前正日益获得关注，用以评估组织氧化和血管反应性。存在对癌症处置进行选择的重要参数。例如，辐射治疗的疗效取决于肿瘤的氧化水平。该技术通常施加(多)梯度自旋序列，以用于在氧气或二氧化碳呼吸期间的R2*量化。R2*的变化反映血氧或血液流量或体积的变化。由溶解的氧和流量诱发的Rl的同时变化是生理上感兴趣的，但幅度过低并且难以测量(耗时)以及因此在大多数情况下不予考虑。在那些动态方法中Rl和R2*的同时测量承载着改善生理性输出的准确性(DCE)或特异性(同时生理性测量)的潜质。
技术实现思路
从上文容易意识到，需要一种经改进的MR成像方法。因此，本专利技术的目的是使得MR图像能够同时精确确定对象的核自旋系统的纵向弛豫特性和横向弛豫特性。根据本专利技术，提供了一种用于同时确定对象的核自旋系统的纵向弛豫特性和横向弛豫特性的磁共振成像方法。所述方法包括通过施加稳态梯度回波脉冲序列来激励核自旋，其中，所述脉冲序列包括一系列通常(但并非约束)小翻转角的RF激励脉冲，用于将核自旋磁化驱动至稳态水平。所述RF激励脉冲中的每个跟随有生成多个梯度回波的多梯度回波读出串。所述方法包括在施加稳态梯度回波脉冲序列的后续RF激励脉冲期间采集所述梯度回波的MR信号数据，并使用这些数据重建多幅图像。这一图像集一在k空间中或在真实图像空间中一表示在稳态多梯度回波序列的RF激励之后的信号衰减，被称为一个动态多梯度回波数据集。此外，所述方法包括采集这些动态多梯度回波数据集中的至少两个以在至少两个时间点执行测量。此外，从利用稳态多梯度回波脉冲序列获得的第一动态多梯度回波数据集，针对第一时间点确定自旋系统的基线横向弛豫特性和自旋系统的基线平衡磁化。从利用稳态多梯度回波序列获得的第二动态多梯度回波数据集，获得针对第二时间点的平衡磁化。此外，从第二动态多梯度回波数据集，确定自旋系统的动态横向弛豫特性。此外，从平衡磁化和基线平衡磁化，确定自旋系统在第二时间点的动态纵向弛豫特性。如针对第二动态多梯度回波数据集的确定过程被用于所有可能的随后的动态多梯度回波数据集。本专利技术的实施例具有这样的优点，两种弛豫特性，S卩，Rl和R2*或者相应的弛豫时间Tl和T2*能够同时或彼此独立地获得。常规动态Rl测量结果的准确度得到改善并且加速了用于获得纵向和横向弛豫特性的总数据采集过程。根据本专利技术的另一实施例，动态纵向弛豫特性的确定还包括将自旋系统的平衡磁化与基线平衡磁化相关联并从所述关联关系确定动态纵向弛豫特性。这样的优点在于，各种系统依赖关系和例如由于所使用的线圈系统的原因造成的相应伪影被消除，由此进一步改善了所得到的所确定的动态纵向弛豫特性的质量。根据本专利技术的另一实施例，稳态多梯度回波脉冲序列是扰动稳态梯度回波脉冲序列，其中，所述序列包括在RF激励脉冲之前的扰动器梯度(梯度扰动)，其中，所述扰动器梯度在每个多梯度回波读出串之后被施加。这具有进一步的优点，即任何剩余的横向磁化被去相，使得其不在后续的信号读出中产生任何信号。结果，再次改善了测量的质量。根据本专利技术的另一实施例，稳态梯度回波脉冲序列是Tl加权的快速场回波脉冲序列(T1FFE)，其使用非恒定RF激励脉冲(RF-扰动)。然而，可以施加任何稳态多梯度回波脉冲序列，例如还可以施加涡(turbo )场回波序列(TFE )。所述T1FFE序列具有这样的优点，即自旋系统的纵向弛豫特性的确定被进一步增强和简化。根据本专利技术的另一实施例，所述方法还包括通过所述系列的RF激励脉冲对动态横向和/或纵向弛豫特性的动态变化进行药动学建模。结果，可以从例如在钆(Gd)注射之后成相同的测量结果获得由此承载关于组织灌注的联合信息的动态R2*和Rl曲线。或者，在氧呼吸期间对R2*和Rl的同时测量传递关于血液和组织氧化的联合信息。根据本专利技术的另一实施例，所述磁共振成像方法包括动态对比增强的或动态灵敏度增强的MRI方法。换言之，为了提高准确度，同时弛豫时间测量(relaxometry)方面支持同时以及因此有效的DCE-DSE生理测量。 根据本专利技术的另一实施例，所述方法还包括确定自旋系统的基线纵向弛豫特性，其描述在不存在稳态多梯度回波脉冲序列的情况下的自旋系统的纵向弛豫特性，其中，所述方法还包括从所述动态磁化数据确定所述动态纵向弛豫特性。这一准确度能够在确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·雷梅尔，刘巍，T·R·福格特，C·施特宁，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：