使用具有流動敏化梯度的受激回波脈沖序列的黑血mri的制作方法
【專利摘要】使用磁共振掃描器執(zhí)行黑血磁共振成像序列。所述序列包括：施加第一流動敏化梯度；在施加所述第一流動敏化梯度之后施加擾相梯度；在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度，其中，所述第二流動敏化梯度具有等于所述第一流動敏化梯度的，但極性相反的面積；在施加所述擾相梯度之后應(yīng)用切片選擇性射頻激勵脈沖；并且在施加所述第二流動敏化梯度之后和在施加所述切片選擇性射頻激勵之后執(zhí)行磁共振讀出。所述讀出要求磁共振成像數(shù)據(jù)在由所述切片選擇性射頻激勵脈沖激勵的區(qū)域中具有血信號抑制。所述磁共振成像數(shù)據(jù)被適當(dāng)?shù)刂亟ㄒ陨煽梢员伙@示的黑血圖像。
【專利說明】使用具有流動敏化梯度的受激回波脈沖序列的黑血MRI
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年4月21日遞交的題為《Local excitation Black BloodImaging (LOBBI)))的美國臨時(shí)申請N0.60/477833的權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]下文涉及磁共振領(lǐng)域、磁共振成像領(lǐng)域、磁共振血管造影鄰域，并涉及這些的應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)成像、獸醫(yī)學(xué)成像等。
【背景技術(shù)】
[0004]黑血(BB)磁共振血管造影(MRA)是一種類型的磁共振成像(MRI )，其能夠可視化并量化動脈粥樣硬化斑塊的尺寸/組成。兩種BB技術(shù)為雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)(DIR)和運(yùn)動致敏驅(qū)動平衡(MSDE)。DIR和MSDE兩者均采用非選擇性自旋激勵(或操縱)，以實(shí)現(xiàn)血抑制。在局部激勵的情況中，黑血效應(yīng)將被大幅度減少或消除，這是因?yàn)?I)新的，未準(zhǔn)備好的新鮮血液的流入將不帶有黑血對比，并導(dǎo)致顯著的血流偽影；并且(2)當(dāng)僅(例如使用局部線圈)激勵相對小的區(qū)域時(shí)，流動血液將可能僅經(jīng)歷整體前置脈沖的一部分。后一種作用針對較長持續(xù)時(shí)間的前置脈沖被增強(qiáng)，例如，當(dāng)前置脈沖例如在一些DIR序列中持續(xù)超過500ms時(shí)。
[0005]相比在較低場MR系統(tǒng)上可達(dá)到的，例如在為7T或以上的B。場處的高場磁共振(MR)預(yù)示著更高的信噪比(SNR)和額外的對比機(jī)制。然而，BI不均勻性傾向于在更高場強(qiáng)處增大。針對高場MR，僅激勵空間受限區(qū)域的局部發(fā)射/接收(T/R)線圈(與使用用于在較低場處激勵的身體線圈相比)更頻繁地用于諸如頸動脈成像的應(yīng)用。
[0006]因此,在高場處的BB MRI由于當(dāng)使用局部T/R線圈時(shí)缺乏大體積激勵，而一直具有挑戰(zhàn)性。這導(dǎo)致顯著的血流偽影以及因此不準(zhǔn)確的血管壁尺寸量化。下文量化范例說明了這些作用?？紤]用于使用局部激勵線圈的多切片快速場回波(TFE) BB成像的短MSDE序列。所述MSDE序列中的第一 90°射頻(RF)脈沖與切片激勵RF脈沖之間的平均時(shí)間間隙大致為200ms。假設(shè)頸動脈中的平均血流速度為33cm/s，則血液自旋需要遠(yuǎn)離成像片層?
6.7cm,以被完全抑制(例如，抑制>90%的血液)的。針對具有約8-lOcm的覆蓋范圍的典型T/R頸線圈，小于30%的區(qū)域可用于有效的BB成像。當(dāng)使用DIR脈沖(通常時(shí)長>500ms)和/或多切片快速自旋回波(TSE)采集(時(shí)間間隙比這里的300ms長得多)時(shí)，該情況還要更具挑戰(zhàn)性。
[0007]下文預(yù)見了克服上文提及的限制以及其他限制的改進(jìn)的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)一個方面，一種方法包括使用磁共振(MR)掃描器執(zhí)行局部激勵黑血成像(LOBBI)序列。所述LOBBI序列的執(zhí)行包括:施加第一流動敏化梯度；在施加所述第一流動敏化梯度之后施加擾相梯度；并且在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度，其中，所述第二流動敏化梯度具有等于所述第一流動敏化梯度的，但極性相反的面積。[0009]根據(jù)另一方面，一種方法包括使用磁共振(MR)掃描器執(zhí)行黑血磁共振成像序列，所述黑血磁共振成像序列包括:施加第一流動敏化梯度；在施加所述第一流動敏化梯度之后施加擾相梯度；在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度，其中，所述第二流動敏化梯度具有等于所述第一流動敏化梯度的，但極性相反的面積；在施加所述擾相梯度之后施加切片選擇性射頻激勵脈沖；并且在施加所述第二流動敏化梯度之后和在施加所述切片選擇性射頻激勵之后執(zhí)行磁共振讀出，其中，所述讀出采集在由所述切片選擇性射頻激勵脈沖激勵的區(qū)域中具有血信號抑制的磁共振成像數(shù)據(jù)。所述方法任選地還包括重建在由所述切片選擇性射頻激勵脈沖激勵的區(qū)域中具有血信號抑制的所述磁共振成像數(shù)據(jù)，以生成黑血圖像。所述方法任選地還包括顯示所述黑血圖像。
[0010]根據(jù)另一方面，一種非暫態(tài)存儲介質(zhì)存儲可由電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行的指令，所述電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備與由所述電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備控制的磁共振掃描器聯(lián)合工作，以執(zhí)行如前兩段之一中所述的方法。根據(jù)另一方面，一種裝置包括磁共振掃描器和電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備被配置為執(zhí)行如前兩段之一中所述的方法。
[0011]一個優(yōu)點(diǎn)在于允許當(dāng)使用局部激勵發(fā)射/接收(T/R)線圈時(shí)有效的黑血成像。
[0012]另一優(yōu)點(diǎn)在于提供了針對源自成像平面/片層內(nèi)部和外部兩者的血液的黑血對t 匕 。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)在于方便了在高靜態(tài)(Btl)磁場處的黑血成像。
[0014]在閱讀以下詳細(xì)描述后，大量額外的優(yōu)點(diǎn)和益處將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種過程操作和過程操作的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不得被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0016]圖1示意性示出了采用局部激勵黑血成像(LOBBI)的磁共振血管造影系統(tǒng)。
[0017]圖2至圖4示意性示出了一些合適的LOBBI脈沖序列。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本文中公開了被統(tǒng)稱為局部激勵黑血成像(LOBBI)技術(shù)的用于黑血磁共振血管造影(BB-MRA)的技術(shù)。所述LOBBI技術(shù)不需要全局射頻(RF)激勵，并且允許當(dāng)使用局部激勵T/R線圈時(shí)有效的黑血成像，從而提供針對源自成像平面/片層內(nèi)部和外部兩者的血液的黑血對比度。因此，能夠使用相對小面積(例如，在一些實(shí)施例中具有小于20厘米的覆蓋區(qū)域，并且在一些實(shí)施例中具有小于10厘米的覆蓋區(qū)域)的局部激勵線圈執(zhí)行LOBBI序列。
[0019]參考圖1，說明性磁共振血管造影(MRA)系統(tǒng)包括MR掃描器10，掃描器10由磁共振(MR)控制模塊12操作，以從序列存儲器14檢索LOBBI序列并執(zhí)行檢索到的LOBBI序列，以執(zhí)行對受試者(例如，人類受試者、獸醫(yī)學(xué)受試者、臨床或臨床前測試受試者等)的黑血成像。MRI掃描器10能夠是任意類型的商業(yè)或非商業(yè)MRI掃描器，例如(通過說明性舉例)，Achieva?、Ingenia?、Intera?或Panorama?MRI掃描器(可從荷蘭艾恩德霍芬的皇家飛利浦有限公司獲得)。執(zhí)行的LOBBI序列生成MR成像數(shù)據(jù)，MR成像數(shù)據(jù)被適當(dāng)?shù)卮鎯υ贛R成像數(shù)據(jù)存儲器16中。MR圖像重建模塊18將適當(dāng)?shù)膱D像重建算法應(yīng)用于所述MR成像數(shù)據(jù)，以生成具有黑血對比度的一個或多個MR圖像(亦即，一個或多個黑血MRA圖像)，所述圖像被適當(dāng)?shù)卮鎯υ贛R圖像存儲器20中。圖像重建算法的選擇依賴于在成像數(shù)據(jù)采集中采用的空間編碼，并且可以例如為基于傅立葉變換的圖像重建算法。得到的MRA圖像通過圖像可視化/分析模塊22被適當(dāng)?shù)仫@示，圖像可視化/分析模塊22可以任選地執(zhí)行血管造影特有的分析，例如由血管腔測量子模塊24執(zhí)行的血管狹窄分析。如在本領(lǐng)域已知的，與基于飛行時(shí)間(TOF)的亮血MRA技術(shù)相比較，黑血成像對于腔管測量是有利的，這是因?yàn)?，由于鄰近血管壁的血流速度降低，TOF技術(shù)傾向于低估腔管。
[0020]數(shù)據(jù)處理和控制部件12、18、22、24適當(dāng)?shù)赜芍T如適當(dāng)編程的說明性計(jì)算機(jī)30、基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器等的電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備30實(shí)施，電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備30包括或具有到顯示設(shè)備32的操作性訪問，可視化模塊22經(jīng)由顯示設(shè)備32顯示圖像。在一些實(shí)施例中，還可以包括模擬電路或混合電路，例如任選地用于圖像重建模塊18中的并行重建管線硬件。MR控制模塊12被任選地實(shí)施為單獨(dú)的專用MR控制計(jì)算機(jī)。圖像可視化模塊22可以被實(shí)施為具有高分辨率顯示的專用圖像處理工作站。
[0021]所公開的采用LOBBI序列的MRA成像技術(shù)還能夠被具體實(shí)現(xiàn)為存儲指令的非暫態(tài)存儲介質(zhì)(未示出)，例如為硬盤或其他磁性存儲介質(zhì)、光盤或其他光學(xué)存儲介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、閃速存儲器或其他電子存儲介質(zhì)等，所述指令可由電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備30執(zhí)行，以執(zhí)行所公開的MRA技術(shù)。
[0022]參考圖2，示出了 LOBBI序列的說明性脈沖圖。在圖2中使用以下符號:標(biāo)記為“RF脈沖”的頂部繪圖示意性示出了所施加的射頻脈沖；標(biāo)記為“G”的底部繪圖示意性示出了所施加的磁場梯度；FSG梯度為針對平面/片層中的流動敏化的流動敏化梯度；S為擾相梯度；FSG-S梯度作為針對平面中組織/血液的重新定相梯度和針對源自外部的血液的擾相；ACQ為采集梯度。所述FSG-S梯度和所述ACQ梯度的負(fù)葉被示為單獨(dú)的梯度脈沖，但被任選地組合。圖2的各繪圖的示于大括號{...}n中的部分為能夠被重復(fù)η次的采集模塊(ACQ模塊)，其中η > I。
[0023]圖2中所示的LOBBI序列的脈沖圖抑制了源自平面中和平面外兩者的血信號，并且如下工作。
[0024]對于源自平面內(nèi)部的血液，這些血液顆粒經(jīng)歷FSG和FSG-S梯度兩者。將在翻轉(zhuǎn)90°脈沖之后，存儲自旋的相位編碼狀態(tài)。兩個梯度的自合(雙極性)敏化移動的顆粒，并破壞相位相干性，如MSDE序列所做的那樣，從而導(dǎo)致血液抑制。
[0025]針對平面中的靜態(tài)組織(例如，血管壁)，來自這些組織的MR信號將保持為未被抑制的，因?yàn)樗鼈兊南辔粚⒈浑p極性梯度完全重新聚焦。
[0026]針對源自平面外部的血液，血液顆粒僅經(jīng)歷FSG-S梯度，F(xiàn)SG-S梯度之后將起擾相梯度的作用，并抑制由α脈沖激勵的所有血液。這將消除可能以其他方式造成血流偽影的流入效應(yīng)。
[0027]為了避免α脈沖與ACG梯度之間的流入效應(yīng)，優(yōu)選使得這兩者之間的時(shí)間間隙盡可能短。例如，在典型的頸動脈成像應(yīng)用中，這兩者之間的時(shí)間間隙適當(dāng)?shù)丶s為10ms。針對該IOms時(shí)間間隙并考慮33cm/s的說明性血流速度,僅圍繞線圈靈敏度區(qū)域的周圍3mm區(qū)域?qū)⑹芩隽魅胄?yīng)的影響。這是超越針對使用局部激勵線圈的多切片快速場回波(TFE)黑血成像的說明性短MSDE序列的顯著改進(jìn)，對于說明性短MSDE序列，估計(jì)有67mm區(qū)域?qū)瑐斡啊?br> [0028]LOBBI序列能夠僅利用局部激勵實(shí)現(xiàn)黑血成像，并且任選地使用這樣的切片選擇性RF脈沖。然而，非選擇性RF脈沖實(shí)現(xiàn)更大的黑血效應(yīng)區(qū)域。
[0029]參考圖3，示出另一種適當(dāng)?shù)腖OBBI脈沖序列。圖3的脈沖序列為LOBBI序列的自旋回波實(shí)施例。在該實(shí)施例中，任選地將180°脈沖增加到LOBBI前置脈沖中，以校正因BO場不均勻性(被成為“T2*效應(yīng)”)造成的信號下降。也就是說，所述180°脈沖校正T2*衰減，否則T2*衰減將造成不期望的信號下降。在圖3的序列中，三個RF脈沖之間的時(shí)間間隙應(yīng)相同。
[0030]在圖3中所示的LOBBI序列中，F(xiàn)SG-S梯度(參見圖2)被任選地分裂成兩個或多個梯度，即圖3中所示的梯度FSGa和FSGb。兩個梯度FSGa和FSGb的面積都應(yīng)與原始FSG-S梯度(參見圖2)的相同，并且還應(yīng)與梯度FSG相同。梯度FSG-S到較小組分梯度的任選的分裂允許在所述ACQ模塊(其在圖3中被再次用大括號{...}n標(biāo)記出，并且被適當(dāng)?shù)刂貜?fù)η次，其中η > I)中使用較小的梯度(圖3的實(shí)施例中的FSGb),這將縮短α脈沖與ACQ梯度之間的持續(xù)時(shí)間，從而減少因流入造成的流動偽影。
[0031]參考圖4,示出了針對局部黑血抑制的LOBBI序列。不同于傳統(tǒng)的雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)(DIR)或運(yùn)動敏化驅(qū)動平衡(MSDE)序列，LOBBI序列不依賴于全局血液置零以克服流入效應(yīng)。而是，LOBBI序列僅在信號被RF脈沖激勵之后抑制血液。視場(FOV)外部的血液被完整保留，從而防止了隨后的與亮血圖像的任何干擾。
[0032]LOBBI序列被適當(dāng)?shù)赜糜谠谄渲杏欣乩肂B成像的任何應(yīng)用。其即使當(dāng)不能實(shí)現(xiàn)全局RF激勵時(shí)也實(shí)現(xiàn)魯棒的血液抑制。一種在其中不能實(shí)現(xiàn)全局RF激勵的情形是當(dāng)使用局部激勵線圈時(shí)。
[0033]當(dāng)不能有效實(shí)現(xiàn)均勻的RF激勵時(shí)，也能夠使用LOBBI序列。例如，當(dāng)使用具有長持續(xù)時(shí)間和窄帶寬的RF脈沖，例如，使用雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)(DIR)中的絕熱脈沖時(shí)，RF激勵在存在劇烈BO位移的區(qū)域中可能是不夠的。LOBBI序列不受所述BO位移的限制，并且仍能實(shí)現(xiàn)令人滿意的BB效應(yīng)。
[0034]已參考優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯然，其他人在閱讀和理解前面的詳細(xì)描述后將做出修改和變化。本發(fā)明旨在被解釋為包括所有這樣的修改和變化，只要它們落入權(quán)利要求書或其等價(jià)要件的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 使用磁共振(MR)掃描器(10)執(zhí)行局部激勵黑血成像(LOBBI)序列，所述LOBBI序列的執(zhí)行包括: 施加第一流動敏化梯度， 在施加所述第一流動敏化梯度之后施加擾相梯度，并且 在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度，其中，所述第二流動敏化梯度具有等于所述第一流動敏化梯度的，但極性相反的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述LOBBI序列的執(zhí)行還包括執(zhí)行采集模塊，所述采集模塊包括: 在施加所述擾相梯度之后施加的切片選擇性射頻激勵脈沖；并且 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之后施加的所述第二流動敏化梯度的至少一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述采集模塊包括小于整個的所述第二流動敏化梯度。
4.如權(quán)利要求2至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述LOBBI序列包括執(zhí)行所述采集模塊的η次重復(fù)，其中η>1。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其`中，所述LOBBI序列的執(zhí)行還包括: 在施加所述擾相梯度之后施加切片選擇性射頻激勵脈沖。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二流動敏化梯度的施加包括: 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之前，施加所述第二流動敏化梯度的第一部分；并且 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之后，施加所述第二流動敏化梯度的第二部分；其中，所述第二流動敏化梯度的所述第一部分與所述第二部分的組合面積等于所述第一流動敏化梯度的面積。
7.如權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述LOBBI序列的執(zhí)行還包括: 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之后執(zhí)行磁共振讀出采集。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述執(zhí)行包括: 使用所述MR掃描器(10)和具有小于20厘米的覆蓋區(qū)域的局部激勵線圈，執(zhí)行所述LOBBI序列。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述執(zhí)行包括: 使用所述MR掃描器(10)和具有小于10厘米的覆蓋區(qū)域的局部激勵線圈，執(zhí)行所述LOBBI序列。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述LOBBI序列的執(zhí)行采集磁共振成像數(shù)據(jù)，并且所述方法還包括: 重建所述磁共振成像數(shù)據(jù)以生成具有黑血對比的圖像。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 顯示具有黑血對比度的所述圖像。
12.—種方法,包括: 使用磁共振(MR)掃描器(10)執(zhí)行黑血磁共振成像序列，所述黑血磁共振成像序列包括: 施加第一流動敏化梯度， 在施加所述第一流動敏化梯度之后施加擾相梯度， 在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度，其中，所述第二流動敏化梯度具有等于所述第一流動敏化梯度的，但極性相反的面積， 在施加所述擾相梯度之后施加切片選擇性射頻激勵脈沖，并且在施加所述第二流動敏化梯度之后且在施加所述切片選擇性射頻激勵之后執(zhí)行磁共振讀出，其中，所述讀出采集在由所述切片選擇性射頻激勵脈沖激勵的區(qū)域中具有血信號抑制的磁共振成像數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度包括: 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之后施加整個的所述第二流動敏化梯度。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在施加所述擾相梯度之后施加第二流動敏化梯度包括: 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之前，施加所述第二流動敏化梯度的第一部分，并且 在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖之后，施加所述第二流動敏化梯度的第二部分；其中，所述第二流動敏感梯度的所述第一部分和第二部分具有等于所述第一流動敏感梯度的面積的合并面積。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述黑血磁共振成像序列為自旋回波序列。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在施加所述切片選擇性射頻激勵脈沖與執(zhí)行所述磁共振讀出之間的時(shí)間間隔小于或約為10ms。
17.如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 重建在由所述切片選擇性射頻激勵脈沖激勵的區(qū)域中具有血信號抑制的所述磁共振成像數(shù)據(jù)，以生成黑血圖像。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 顯示所述黑血圖像。
19.一種存儲了指令的非暫態(tài)存儲介質(zhì)，所述指令可由電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備(30)執(zhí)行以執(zhí)行如權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，所述電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備(30)與由所述電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備控制的磁共振掃描器(10)聯(lián)合工作。
20.一種裝置,包括: 磁共振掃描器(10);以及 電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備(30)，其被編程為執(zhí)行如權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號】G01R33/563GK103502832SQ201280019372
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】J·王, P·博爾納特, C·袁 申請人:皇家飛利浦有限公司, 華盛頓大學(xué)