CN103502832A

CN103502832A - 使用具有流动敏化梯度的受激回波脉冲序列的黑血mri

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Publication number: CN103502832A
Application number: CN201280019372.8A
Authority: CN
Inventors: J·王; P·博尔纳特; C·袁
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; University of Washington
Current assignee: Koninklijke Philips NV; University of Washington
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: EP2699930A1; RU2013151800A; US9709644B2; US20140043025A1; WO2012143823A1; CN103502832B

Abstract

使用磁共振扫描器执行黑血磁共振成像序列。所述序列包括：施加第一流动敏化梯度；在施加所述第一流动敏化梯度之后施加扰相梯度；在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度，其中，所述第二流动敏化梯度具有等于所述第一流动敏化梯度的，但极性相反的面积；在施加所述扰相梯度之后应用切片选择性射频激励脉冲；并且在施加所述第二流动敏化梯度之后和在施加所述切片选择性射频激励之后执行磁共振读出。所述读出要求磁共振成像数据在由所述切片选择性射频激励脉冲激励的区域中具有血信号抑制。所述磁共振成像数据被适当地重建以生成可以被显示的黑血图像。

Description

使用具有流动敏化梯度的受激回波脉冲序列的黑血MRI

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月21日递交的题为《Local excitation Black BloodImaging（LOBBI）》的美国临时申请No.60/477833的权益。

技术领域

下文涉及磁共振领域、磁共振成像领域、磁共振血管造影邻域，并涉及这些的应用，例如医学成像、兽医学成像等。

背景技术

黑血（BB）磁共振血管造影（MRA）是一种类型的磁共振成像（MRI），其能够可视化并量化动脉粥样硬化斑块的尺寸/组成。两种BB技术为双反转恢复（DIR）和运动致敏驱动平衡（MSDE）。DIR和MSDE两者均采用非选择性自旋激励（或操纵），以实现血抑制。在局部激励的情况中，黑血效应将被大幅度减少或消除，这是因为（1）新的，未准备好的新鲜血液的流入将不带有黑血对比，并导致显著的血流伪影；并且（2）当仅（例如使用局部线圈）激励相对小的区域时，流动血液将可能仅经历整体前置脉冲的一部分。后一种作用针对较长持续时间的前置脉冲被增强，例如，当前置脉冲例如在一些DIR序列中持续超过500ms时。

相比在较低场MR系统上可达到的，例如在为7T或以上的B₀场处的高场磁共振（MR）预示着更高的信噪比（SNR）和额外的对比机制。然而，Bl不均匀性倾向于在更高场强处增大。针对高场MR，仅激励空间受限区域的局部发射/接收（T/R）线圈（与使用用于在较低场处激励的身体线圈相比）更频繁地用于诸如颈动脉成像的应用。

因此，在高场处的BB MRI由于当使用局部T/R线圈时缺乏大体积激励，而一直具有挑战性。这导致显著的血流伪影以及因此不准确的血管壁尺寸量化。下文量化范例说明了这些作用。考虑用于使用局部激励线圈的多切片快速场回波（TFE）BB成像的短MSDE序列。所述MSDE序列中的第一90°射频（RF）脉冲与切片激励RF脉冲之间的平均时间间隙大致为200ms。假设颈动脉中的平均血流速度为33cm/s，则血液自旋需要远离成像片层～6.7cm，以被完全抑制（例如，抑制>90%的血液）的。针对具有约8-10cm的覆盖范围的典型T/R颈线圈，小于30%的区域可用于有效的BB成像。当使用DIR脉冲（通常时长>500ms）和/或多切片快速自旋回波（TSE）采集（时间间隙比这里的300ms长得多）时，该情况还要更具挑战性。

下文预见了克服上文提及的限制以及其他限制的改进的装置和方法。

发明内容

根据一个方面，一种方法包括使用磁共振（MR）扫描器执行局部激励黑血成像（LOBBI）序列。所述LOBBI序列的执行包括：施加第一流动敏化梯度；在施加所述第一流动敏化梯度之后施加扰相梯度；并且在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度，其中，所述第二流动敏化梯度具有等于所述第一流动敏化梯度的，但极性相反的面积。

根据另一方面，一种方法包括使用磁共振（MR）扫描器执行黑血磁共振成像序列，所述黑血磁共振成像序列包括：施加第一流动敏化梯度；在施加所述第一流动敏化梯度之后施加扰相梯度；在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度，其中，所述第二流动敏化梯度具有等于所述第一流动敏化梯度的，但极性相反的面积；在施加所述扰相梯度之后施加切片选择性射频激励脉冲；并且在施加所述第二流动敏化梯度之后和在施加所述切片选择性射频激励之后执行磁共振读出，其中，所述读出采集在由所述切片选择性射频激励脉冲激励的区域中具有血信号抑制的磁共振成像数据。所述方法任选地还包括重建在由所述切片选择性射频激励脉冲激励的区域中具有血信号抑制的所述磁共振成像数据，以生成黑血图像。所述方法任选地还包括显示所述黑血图像。

根据另一方面，一种非暂态存储介质存储可由电子数据处理设备执行的指令，所述电子数据处理设备与由所述电子数据处理设备控制的磁共振扫描器联合工作，以执行如前两段之一中所述的方法。根据另一方面，一种装置包括磁共振扫描器和电子数据处理设备，所述电子数据处理设备被配置为执行如前两段之一中所述的方法。

一个优点在于允许当使用局部激励发射/接收（T/R）线圈时有效的黑血成像。

另一优点在于提供了针对源自成像平面/片层内部和外部两者的血液的黑血对比度。

另一优点在于方便了在高静态（B₀）磁场处的黑血成像。

在阅读以下详细描述后，大量额外的优点和益处将对本领域技术人员变得显而易见。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种过程操作和过程操作的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，而不得被解释为对本发明的限制。

图1示意性示出了采用局部激励黑血成像（LOBBI）的磁共振血管造影系统。

图2至图4示意性示出了一些合适的LOBBI脉冲序列。

具体实施方式

本文中公开了被统称为局部激励黑血成像（LOBBI）技术的用于黑血磁共振血管造影（BB-MRA）的技术。所述LOBBI技术不需要全局射频（RF）激励，并且允许当使用局部激励T/R线圈时有效的黑血成像，从而提供针对源自成像平面/片层内部和外部两者的血液的黑血对比度。因此，能够使用相对小面积（例如，在一些实施例中具有小于20厘米的覆盖区域，并且在一些实施例中具有小于10厘米的覆盖区域）的局部激励线圈执行LOBBI序列。

参考图1，说明性磁共振血管造影（MRA）系统包括MR扫描器10，扫描器10由磁共振（MR）控制模块12操作，以从序列存储器14检索LOBBI序列并执行检索到的LOBBI序列，以执行对受试者（例如，人类受试者、兽医学受试者、临床或临床前测试受试者等）的黑血成像。MRI扫描器10能够是任意类型的商业或非商业MRI扫描器，例如（通过说明性举例），Achieva^TM、Ingenia^TM、Intera^TM或Panorama^TMMRI扫描器（可从荷兰艾恩德霍芬的皇家飞利浦有限公司获得）。执行的LOBBI序列生成MR成像数据，MR成像数据被适当地存储在MR成像数据存储器16中。MR图像重建模块18将适当的图像重建算法应用于所述MR成像数据，以生成具有黑血对比度的一个或多个MR图像（亦即，一个或多个黑血MRA图像），所述图像被适当地存储在MR图像存储器20中。图像重建算法的选择依赖于在成像数据采集中采用的空间编码，并且可以例如为基于傅立叶变换的图像重建算法。得到的MRA图像通过图像可视化/分析模块22被适当地显示，图像可视化/分析模块22可以任选地执行血管造影特有的分析，例如由血管腔测量子模块24执行的血管狭窄分析。如在本领域已知的，与基于飞行时间（TOF）的亮血MRA技术相比较，黑血成像对于腔管测量是有利的，这是因为，由于邻近血管壁的血流速度降低，TOF技术倾向于低估腔管。

数据处理和控制部件12、18、22、24适当地由诸如适当编程的说明性计算机30、基于网络的服务器等的电子数据处理设备30实施，电子数据处理设备30包括或具有到显示设备32的操作性访问，可视化模块22经由显示设备32显示图像。在一些实施例中，还可以包括模拟电路或混合电路，例如任选地用于图像重建模块18中的并行重建管线硬件。MR控制模块12被任选地实施为单独的专用MR控制计算机。图像可视化模块22可以被实施为具有高分辨率显示的专用图像处理工作站。

所公开的采用LOBBI序列的MRA成像技术还能够被具体实现为存储指令的非暂态存储介质（未示出），例如为硬盘或其他磁性存储介质、光盘或其他光学存储介质、随机存取存储器（RAM）、闪速存储器或其他电子存储介质等，所述指令可由电子数据处理设备30执行，以执行所公开的MRA技术。

参考图2，示出了LOBBI序列的说明性脉冲图。在图2中使用以下符号：标记为“RF脉冲”的顶部绘图示意性示出了所施加的射频脉冲；标记为“G”的底部绘图示意性示出了所施加的磁场梯度；FSG梯度为针对平面/片层中的流动敏化的流动敏化梯度；S为扰相梯度；FSG-S梯度作为针对平面中组织/血液的重新定相梯度和针对源自外部的血液的扰相；ACQ为采集梯度。所述FSG-S梯度和所述ACQ梯度的负叶被示为单独的梯度脉冲，但被任选地组合。图2的各绘图的示于大括号{...}_n中的部分为能够被重复n次的采集模块（ACQ模块），其中n≥1。

图2中所示的LOBBI序列的脉冲图抑制了源自平面中和平面外两者的血信号，并且如下工作。

对于源自平面内部的血液，这些血液颗粒经历FSG和FSG-S梯度两者。将在翻转90°脉冲之后，存储自旋的相位编码状态。两个梯度的自合（双极性）敏化移动的颗粒，并破坏相位相干性，如MSDE序列所做的那样，从而导致血液抑制。

针对平面中的静态组织（例如，血管壁），来自这些组织的MR信号将保持为未被抑制的，因为它们的相位将被双极性梯度完全重新聚焦。

针对源自平面外部的血液，血液颗粒仅经历FSG-S梯度，FSG-S梯度之后将起扰相梯度的作用，并抑制由α脉冲激励的所有血液。这将消除可能以其他方式造成血流伪影的流入效应。

为了避免α脉冲与ACG梯度之间的流入效应，优选使得这两者之间的时间间隙尽可能短。例如，在典型的颈动脉成像应用中，这两者之间的时间间隙适当地约为10ms。针对该10ms时间间隙并考虑33cm/s的说明性血流速度，仅围绕线圈灵敏度区域的周围3mm区域将受所述流入效应的影响。这是超越针对使用局部激励线圈的多切片快速场回波（TFE）黑血成像的说明性短MSDE序列的显著改进，对于说明性短MSDE序列，估计有67mm区域将包含伪影。

LOBBI序列能够仅利用局部激励实现黑血成像，并且任选地使用这样的切片选择性RF脉冲。然而，非选择性RF脉冲实现更大的黑血效应区域。

参考图3，示出另一种适当的LOBBI脉冲序列。图3的脉冲序列为LOBBI序列的自旋回波实施例。在该实施例中，任选地将180°脉冲增加到LOBBI前置脉冲中，以校正因B0场不均匀性（被成为“T2*效应”）造成的信号下降。也就是说，所述180°脉冲校正T2*衰减，否则T2*衰减将造成不期望的信号下降。在图3的序列中，三个RF脉冲之间的时间间隙应相同。

在图3中所示的LOBBI序列中，FSG-S梯度（参见图2）被任选地分裂成两个或多个梯度，即图3中所示的梯度FSG_A和FSG_B。两个梯度FSG_A和FSG_B的面积都应与原始FSG-S梯度（参见图2）的相同，并且还应与梯度FSG相同。梯度FSG-S到较小组分梯度的任选的分裂允许在所述ACQ模块（其在图3中被再次用大括号{...}_n标记出，并且被适当地重复n次，其中n≥1）中使用较小的梯度（图3的实施例中的FSG_B），这将缩短α脉冲与ACQ梯度之间的持续时间，从而减少因流入造成的流动伪影。

参考图4，示出了针对局部黑血抑制的LOBBI序列。不同于传统的双反转恢复（DIR）或运动敏化驱动平衡（MSDE）序列，LOBBI序列不依赖于全局血液置零以克服流入效应。而是，LOBBI序列仅在信号被RF脉冲激励之后抑制血液。视场（FOV）外部的血液被完整保留，从而防止了随后的与亮血图像的任何干扰。

LOBBI序列被适当地用于在其中有利地利用BB成像的任何应用。其即使当不能实现全局RF激励时也实现鲁棒的血液抑制。一种在其中不能实现全局RF激励的情形是当使用局部激励线圈时。

当不能有效实现均匀的RF激励时，也能够使用LOBBI序列。例如，当使用具有长持续时间和窄带宽的RF脉冲，例如，使用双反转恢复（DIR）中的绝热脉冲时，RF激励在存在剧烈B0位移的区域中可能是不够的。LOBBI序列不受所述B0位移的限制，并且仍能实现令人满意的BB效应。

已参考优选的实施例描述了本发明。显然，其他人在阅读和理解前面的详细描述后将做出修改和变化。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和变化，只要它们落入权利要求书或其等价要件的范围内。

Claims

1.一种方法，包括：

使用磁共振（MR）扫描器（10）执行局部激励黑血成像（LOBBI）序列，所述LOBBI序列的执行包括：

施加第一流动敏化梯度，

在施加所述第一流动敏化梯度之后施加扰相梯度，并且

在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度，其中，所述第二流动敏化梯度具有等于所述第一流动敏化梯度的，但极性相反的面积。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述LOBBI序列的执行还包括执行采集模块，所述采集模块包括：

在施加所述扰相梯度之后施加的切片选择性射频激励脉冲；并且

在施加所述切片选择性射频激励脉冲之后施加的所述第二流动敏化梯度的至少一部分。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述采集模块包括小于整个的所述第二流动敏化梯度。

4.如权利要求2至3中任一项所述的方法，其中，所述LOBBI序列包括执行所述采集模块的n次重复，其中n>1。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述LOBBI序列的执行还包括：

在施加所述扰相梯度之后施加切片选择性射频激励脉冲。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第二流动敏化梯度的施加包括：

在施加所述切片选择性射频激励脉冲之前，施加所述第二流动敏化梯度的第一部分；并且

在施加所述切片选择性射频激励脉冲之后，施加所述第二流动敏化梯度的第二部分；

其中，所述第二流动敏化梯度的所述第一部分与所述第二部分的组合面积等于所述第一流动敏化梯度的面积。

7.如权利要求5至6中任一项所述的方法，其中，所述LOBBI序列的执行还包括：

在施加所述切片选择性射频激励脉冲之后执行磁共振读出采集。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述执行包括：

使用所述MR扫描器（10）和具有小于20厘米的覆盖区域的局部激励线圈，执行所述LOBBI序列。

9.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述执行包括：

使用所述MR扫描器（10）和具有小于10厘米的覆盖区域的局部激励线圈，执行所述LOBBI序列。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述LOBBI序列的执行采集磁共振成像数据，并且所述方法还包括：

重建所述磁共振成像数据以生成具有黑血对比的图像。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：

显示具有黑血对比度的所述图像。

12.一种方法，包括：

使用磁共振（MR）扫描器（10）执行黑血磁共振成像序列，所述黑血磁共振成像序列包括：

施加第一流动敏化梯度，

在施加所述第一流动敏化梯度之后施加扰相梯度，

在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度，其中，所述第二流动敏化梯度具有等于所述第一流动敏化梯度的，但极性相反的面积，

在施加所述扰相梯度之后施加切片选择性射频激励脉冲，并且

在施加所述第二流动敏化梯度之后且在施加所述切片选择性射频激励之后执行磁共振读出，其中，所述读出采集在由所述切片选择性射频激励脉冲激励的区域中具有血信号抑制的磁共振成像数据。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度包括：

在施加所述切片选择性射频激励脉冲之后施加整个的所述第二流动敏化梯度。

14.如权利要求12所述的方法，其中，在施加所述扰相梯度之后施加第二流动敏化梯度包括：

在施加所述切片选择性射频激励脉冲之前，施加所述第二流动敏化梯度的第一部分，并且

其中，所述第二流动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动敏感梯度的面积的合并面积。

15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述黑血磁共振成像序列为自旋回波序列。

16.如权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，在施加所述切片选择性射频激励脉冲与执行所述磁共振读出之间的时间间隔小于或约为10ms。

17.如权利要求12至16中任一项所述的方法，还包括：

重建在由所述切片选择性射频激励脉冲激励的区域中具有血信号抑制的所述磁共振成像数据，以生成黑血图像。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

显示所述黑血图像。

19.一种存储了指令的非暂态存储介质，所述指令可由电子数据处理设备（30）执行以执行如权利要求1至18中任一项所述的方法，所述电子数据处理设备（30）与由所述电子数据处理设备控制的磁共振扫描器（10）联合工作。

20.一种装置，包括：

磁共振扫描器（10）；以及

电子数据处理设备（30），其被编程为执行如权利要求1至18中任一项所述的方法。