CN105283774B - 在不利的心脏条件下改进受试者心脏成像的系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种系统和方法，用于控制磁共振成像(MRI)系统以获得具有心动周期不一致的受试者的受试者图像。该过程包括在受试者心动周期中接收预定点的识别，并随即执行饱和模块，其配置用于从预定点之前的兴趣范围(ROI)中使磁化移相。该过程还包括执行反转模块，其配置用于在ROI中反转自旋并从受试者采集医疗成像数据。在饱和模块的执行和反转模块的执行之间插入延迟，其中通过控制ROI中组织的磁化历史，使用饱和模块将延迟持续期配置为用于控制受试者心动周期中不一致的医疗成像数据中的迹象。
Description
交叉引用
本申请基于美国专利申请，序号13/742,620，申请于2013年1月16日，名为“在不利心脏条件下改进受试者心脏成像的系统与方法”，主张其优先权并将其完整的并入作为参考。
发明背景
本发明的领域是用于磁共振成像(MRI)的系统与方法。更具体的，本发明涉及对具有心律不齐，心率变异性以及其他不利的心脏条件的受试者进行成像的系统与方法。
当物质(例如人类组织)受到均匀磁场(极化域B0)影响时，组织中原子核自旋的独立磁矩试图与极化域对齐，但是在它们的拉莫尔频率特征处是以随机的顺序进行处理的。通常原子核自旋由氢原子组成，但偶尔使用其他NMR活化核。净磁矩Mz在极化域方向上产生，但随机导向的磁性成分在垂直或横向平面(x-y平面)相互抵消。然而，如果物质或组织受到磁场(激励场B1；也称为射频(RF)磁场)影响，该磁场处在x-y平面并在拉莫尔频率附近，净对齐磁矩Mz可旋转或“倾斜”进入x-y平面以产生净横向磁矩Mt，该磁矩在x-y平面中的拉莫尔频率处自旋或绕某点旋转。此现象的实际价值存在于信号中，该信号在激励场B1停止后，由激励的自旋发出。有各种各样的测量序列，利用了这种磁共振(NMR)现象。
当利用这些信号生成图像时，使用了磁场梯度(Gx，Gy，和Gz)。通常，成像的区域经历一系列测量周期，其中这些梯度随着使用的特定定位方法而变化。使用接收器线圈，检测发射的MR信号。然后MRI信号被数字化并处理以使用许多公知的重建技术之一重建图像。
MRI的一个常见临床应用是心脏和心血管成像。晚钆增强(LGE)是现今用于缺血性和非缺血性患者中疤痕和纤维化评估的黄金标准。缺血性心肌病患者的评估中LGE的作用已被广泛研究。LGE成像也已用于房颤(AF)(在老年人中流行的最常见的心律失常)患者、高血压患者和冠状动脉疾病(CAD)患者的左心房和肺静脉疤痕的成像。二维(2D)成像研究通常用于临床LGE成像。三维(3D)成像已引入作为疤痕评估的另一种方法，其比2D成像提供了更好的体积覆盖和更高的信噪比(SNR)。然而，3D采集需要更长的时间才能完成，因此，患者更加费劲。2D图像可以在10-15秒短的屏息中采集，而3D图像通常持续5-10分钟，因此，需要自由呼吸。
在实践中，在注射钆造影剂后，使用T1加权反转恢复脉冲序列采集LGE图像。在使用Look-Locker成像序列执行LGE序列之前，选择反转时间，使得健康心肌信号清零。梗死组织中的异常冲刷动力学使相对于暗的心肌背景，疤痕被描绘成明亮区域。假设在整个扫描中，反转时间不变，LGE成像中两个反转脉冲间隔时间优先选择与之前心跳持续时间相等，使得心脏在每一连续采集期，处于心脏相位的共同部分。不正确的定时采集将导致生成的图像中大量伪影并将降低图像的临床效用。不幸的是，虽然该定时是必要的以避免严重运动伪影，然而该时间(通常750-1000毫秒)太短而不允许心肌组织和大部分包覆组织的横向磁化的完全恢复。因此，LGE信号直接受先前R-R间期的长度影响。
如果存在心率不一致或变异性和/或心律不齐，该处理更加复杂。这种变化将导致K-空间线随时间变化的加权，这导致重像伪影。因此，心律失常和心率变异性都属于可影响成像质量的主要因素，特别是进行三维LGE成像研究时，这需要比较长的扫描时间。
尽管LGE通常用于大的、局部疤痕区的检测，但其用于检测弥漫性纤维化，甚至是窦性心律是受限的。心肌T1映射最近作为疤痕和纤维化检测中的补充序列出现。由于它的定量本质，T1映射允许患者之间和患者内部的再现性，并有助于心肌中弥漫性纤维化的诊断。但是，由于心脏和呼吸运动，心肌T1映射依然是挑战性任务。
最近，Messroghli DR，Radjenovic A，Kozerke S，Higgins DM，Sivananthan MU，Ridgway JP在论文“改良look-locker反转恢复(MOLLI)用于心脏高分辨率T1映射”(医学中的磁共振，2004；52(1)：141-146，心肌T1映射方面)中提出改良look-locker反转恢复(MOLLI)序列，并已经用于临床和临床前试验。通过每个准备脉冲后进行3至5个数据读出，MOLLI合并自旋-晶格松弛曲线的有效采样，其最初在Look DC，Locker DR的论文“NMR和EPR弛豫时间的测量的时间节省”，科学仪器述评1970；41(2)：250-251中被提出。为了提供充足数量的曲线采样点，需要三组图像，每组伴随单独反转脉冲。三组分别包含3、3和5个心电图触发图像，其在连续心跳线中采集。多个心动周期的两个休息期每个都分隔这三组，以允许纵向磁化的充分恢复。这些休息期降低了成像效率并需要相对长期的屏气，例如17次心跳。此外，在T1弛豫曲线上的采样点的固定设置通过心电图触发预定义，其影响T1计算，导致短T1时间不好的拟合条件。此外，基于心率，通过成像诱发弛豫曲线的信号扰动变化。对于长T1时间，这导致已计算T1值的显著心率依赖性。
因而，期望有用于改进的磁化准备技术的系统和方法，使能够在存在心律不齐或心率变异性时，评估疤痕和弥漫性纤维化。
发明内容
本发明通过提供一种成像系统和方法，其利用在每次心跳开始附加饱和脉冲，在可变延迟后跟随着反转脉冲来克服上述缺点。饱和脉冲从前一心跳位移磁化并且反转脉冲产生T1-加权图像中增强的对比。饱和准备的使用去除了LGE成像中心率变异性或心律不齐的敏感度，并且通过“清除”磁化历史，可能去除了其他T1加权心脏成像协议。此外，在T1映射中，饱和准备不需要恢复期，并允许每一反转期一个数据读取器的采集，因此，提高了成像效率。此外，它能够自由选择弛豫曲线采样点的分布，其在T1映射中提供较高的灵活性。
根据本发明的一个方面，公开了一种方法，其用于控制磁共振成像(MRI)系统，利用脉冲序列采集心动周期不一致的受试者的受试者图像。该方法包括在受试者一个心动周期中接收预定点的识别，并通过识别心动周期预定点的出现，执行饱和模块，其配置用于在从预定点之前的兴趣范围(ROI)中使磁化移相(dephase)。该方法还包括执行反转模块，其配置用于在ROI中逆旋转并从受试者获取医疗成像数据。在执行饱和模块和执行反转模块之间插入延迟，其中通过饱和模块控制ROI中组织的磁化历史，使得延迟持续期被配置为控制受试者心动周期不一致的医疗成像数据中的迹象(evidence)。
根据本发明的另一方面，公开了一种磁共振成像(MRI)系统，其包括磁体系统，配置用于生成极化磁场，围绕放置在MRI系统中的受试者的至少一部分并且多个梯度线圈配置用于对极化磁场建立至少一个磁梯度场。MRI系统也包括射频(RF)系统，其配置用于产生RF脉冲并从放置在MRI系统中的受试者采集医疗成像数据，以及包括计算机系统，其配置用于控制磁化系统、多个梯度线圈和RF系统的运行。计算机系统配置成识别受试者心动周期中预定点，并且基于心动周期中预定点的识别，控制RF系统以执行饱和模块，其配置成在兴趣范围(ROI)中使磁化移相。计算机系统还配置成在延迟模块执行之后，反转模块随后执行之间，执行延迟，控制RF系统以执行反转模块，其配置成反转ROI中的自旋。计算机系统进一步配置成控制梯度线圈和RF系统以采集医疗成像数据。延迟的持续期由计算机系统选择，其基于饱和模块的参数，通过控制随着心动周期ROI中组织的磁化历史，控制受试者心动周期内不一致的医疗成像数据中的迹象。
本发明的前述和其他方面及优点在下面的说明中将显而易见。在说明书中，结合形成其一部分的附图作为参考，并且其中以图示的方式，示出了本发明优选实施例。然而，这样的实施例不一定代表本发明的完整范畴，因此对权利要求书作出的参考在此用于解释本发明的范围。
附图说明
图1是示例性MRI系统的框图，配置成根据本发明运行。
图2是脉冲序列的示意图和相关时序图，根据本发明应用于两个示例性临床应用。
图3是一组图表，其示出了在窦性心律和房颤期间的纵向磁化(Mz)。
图4是一张图表，其说明尽管信号弛豫的程度不同，根据本发明的脉冲序列持续执行而传统脉冲序列失效。
具体实施方式
具体的，现在参考图1，示出了磁共振成像(MRI)系统100的例子。MRI系统100包括操作员工作站102，其通常包括显示器104、一个或多个输入设备106，例如键盘和鼠标以及处理器108。处理器108可包括运行商业可用操作系统的商用可编程机器。操作员工作站102提供操作员界面，其能扫描指令以进入磁共振成像系统100。通常，操作员工作站102可以连接到四个服务器：脉冲序列服务器110；数据采集服务器112；数据处理服务器114；以及数据存储服务器116。操作员工作站102和每个服务器110，112，114，116连接以互相通信。例如，服务器110，112，114以及116可通过通信系统117连接，其可以包括任何合适的网络连接，有线、无线或两者的结合。作为例子，通信系统117可包括专有或专用网络，以及开放式网络，诸如互联网。
脉冲序列服务器110功能响应从操作员工作站102下载的指令以操作梯度系统118和射频(“RF”)系统120。产生了需要执行指定扫描的梯度波形并应用于梯度系统118，其在组件122中激励梯度线圈以产生磁场梯度并用于对磁共振信号进行位置编码。梯度线圈组件122构成磁组件124的一部分，其包括极化(polarizing)磁体126和全身射频线圈128。
RF波形通过RF系统120施加在RF线圈128或分离的本地线圈(图1未示出)上，以执行指定的磁共振脉冲序列。通过RF线圈128或分离的本地线圈(图1未示出)检测到的响应的磁共振信号由RF系统120接收，在其中信号被放大、过滤以及在由脉冲序列服务器110产生的命令方向进行数字化。RF系统120包括RF发射器，其用于产生用于MRI脉冲序列的各种RF脉冲。RF发射器响应来自脉冲序列服务器110的扫描指示和方向以产生期望频率、相位和脉冲振幅波形的RF脉冲。产生的RF脉冲可施加到全身RF线圈128或一个或多个本地线圈或线圈阵列(图1未示出)上。
RF系统120也包括一个或多个RF接收器通道。每个RF接收器通道包括RF前置放大器，其放大由其连接的线圈128接收的磁共振信号，以及包括检测器，其检测和数字化已接收磁共振信号的正交分量。因此，接收的磁共振信号的大小可在任意采样点由I和Q分量的平方和的算术平方根确定：
公式(1)；
接收的磁共振信号的相位也可根据如下关系确定：
公式(2)；
脉冲序列服务器110也可选的从生理采集控制器130接收患者的数据。举例而言，生理采集控制器130可以从连接患者的一些不同传感器接收信号，例如电极的心电图机(“ECG”)信号，或呼吸风箱或其他呼吸监测设备的呼吸信号。这种信号通常由脉冲序列服务器110使用以同步或“门控”受试者心跳或呼吸扫描的执行。
脉冲序列服务器110也连接至扫描室接口电路132，其从与患者状况和磁体系统相关的各种传感器接收信号。也通过扫描室接口电路132，患者定位系统134接收命令以在扫描期间将患者移动至期望的位置。
由RF系统120产生的数字化磁共振信号采样通过数据采集服务器112接收。数据采集服务器112响应于从操作员工作站102下载的指令而执行操作，以接收实时磁共振数据并提供缓冲存储器，这样数据超限时，没有数据丢失。在一些扫描中，数据采集服务器112仅仅是为了传递采集的磁共振数据至数据处理服务器114。然而，在扫描中需要来源于采集的磁共振数据的信息以控制扫面的进一步执行时，对数据采集服务器112编成以产生这种信息并将其传递至脉冲序列服务器110。例如，在预扫描期间，采集并使用磁共振数据以校准由脉冲序列服务器110执行的脉冲序列。作为另一例子，采集并使用导航器信号用于调整RF系统120或梯度系统118的运行参数，或控制采样K-空间的视野次序。在又一个例子中，数据采集服务器112也可用于处理磁共振信号，以用于检测磁共振血管造影(MRA)扫描中对比剂的到达。举例来说，数据采集服务器112采集磁共振数据并实时处理它以产生用于控制扫描的信息。
数据处理服务器114从数据采集服务器112接收磁共振数据并依照从操作员工作站102下载的指令处理它。例如，这种处理可包括以下一个或多个：通过执行原始K-空间数据的傅里叶变换重建二维或三维图像；执行其他图像重建算法，如迭代或反投影重建算法；对原始K-空间数据或重建的图像应用滤波器；产生功能性磁共振图像；计算运动或流动图像；等等。
由数据处理服务器114重建的图像传回操作员工作站102，在这存储它们。实时图像存储在数据库存储缓存(图1未示出)中，从其中可输出实时图像至操作员显示器112或显示器136，其位于磁组件124附近由主治医师使用。批处理模式图像或所选实时图像存储在主机数据库或磁盘存储138中。当这种图像已重建并传送至存储器，数据处理服务器114通知操作员工作站102上的数据存储服务器116。操作员工作站102可由操作员使用以归档图像、生成胶片或通过网络发送图像至其他设备。
MRI系统100也包括一个或多个联网工作站142。举例来说，联网工作站142可包括显示器144；一个或多个输入设备146，例如键盘和鼠标，以及处理器148。联网工作站142可位于相同设施中如操作员工作站102，或位于不同设施中，如不同医疗机构或诊所。
联网工作站142，无论存在于相同设施或存在于不同设施如操作员工作站102中，可通过通信系统117远程访问数据处理服务器114或数据存储服务器116。相应的，多个联网工作站142可访问数据处理服务器114和数据存储服务器116。以这种方式，磁共振数据、重建图像或其他数据可在数据处理服务器114或数据存储服务器116与联网工作站142之间交换，使得数据或图像可通过联网工作站142远程处理。此数据可以以任意合适格式交换，例如依据传输控制协议(TCP)、互联网协议(IP)或其他已知或合适的协议。
如将要描述的，本发明提供一种成像系统和方法，其利用在每次心跳开始时附加饱和脉冲，在可变延迟后跟随着反转脉冲：饱和脉冲从前一心跳位移磁化并且反转脉冲产生T1-加权图像中增强的对比。此磁化准备脉冲序列可称为“饱和脉冲准备心率独立反转恢复(SAPPHIRE)”预脉冲。
参照图2，依照本发明，脉冲序列的示意性结构图包括磁化准备预脉冲或准备模块200，其设计成在LGE脉冲序列202和T1映射脉冲序列204中使用。特别地，预脉冲模块200包括非选择性饱和脉冲206其基于ECG触发点208施加，例如，紧随ECG的R波。饱和脉冲206清零整个磁化的体积并擦除任何前述ECG间隔的依赖，例如R-R间隔。非选择性反转脉冲210被施加在饱和脉冲206之后的时间Tsat减Tinv处，其中Tinv是反转脉冲210与数据采样212之间的时间，以及Tsat是饱和脉冲206与数据采样212之间的时间。
SAPPHIRE增大的LGE序列202可配置成导航门控三维LGE序列，其中SAPPHIRE预脉冲模块200应用于每个心跳214，具有同样的时间Tsat-Tinv，选择清零健康心肌组织。在脉冲序列202应用期间的纵向磁化的特征信号曲线214在下面的脉冲图202中示出。
在LGE脉冲序列202范围内，反转脉冲210之后时间t的信号可用布洛赫方程描述为：
SLGE(t)＝M0(1-(1+Mh)e-t/T1) 公式3；
其中M0是自旋密度，T1是观察的组织的纵向弛豫时间，以及Mh是反转之前的磁化并包含关于磁化历史的信息。上一心跳的磁化完全恢复对应于Mh＝1。在这种情况下具有纵向驰豫时间T1的组织将是反转时间之后清零的T′＝T1·log(2)。
SAPPHIRE LGE序列的反转脉冲之后时间t处的信号可从布洛克方程式推导出：
公式4；
其中M0是自旋密度，T1是观察的组织的纵向驰豫时间，Tsat和Tinv如上所定义。利用反转时间T，如果组织在具有充分弛豫的常规反转恢复序列中清零，则对T1＝T/log(2)执行SSAPPHiRE(Tinv)＝0将确保使用SAPPHIRE LGE序列将清零同样的组织。SAPPHIRE LGE序列的Tinv时间可由此方程式推导出，如：
公式5。
方程式5以及这样的事实即Tsat与饱和脉冲的持续时间的总和等于心脏触发时间，对于任何给定的T’，允许Tsat和Tinv的唯一确定。方程式5的反转时间转换可集成至临床扫描软件，使得SAPPHIRE LGE序列所需的反转时间从通常用于常规LGE序列的用户指定的反转时间自动计算。
再次参照图2，SAPPHIRE T1映射脉冲序列204可作为多个2D，单脉冲图象采集与不同Tinv执行以创建不同的T1-加权图像，其通过使用每个像素曲线拟合信号强度用于T1时间的计算。再次，在脉冲序列204应用期间的纵向磁化的特征信号曲线216在脉冲图204下面示出。
T1映射脉冲序列204包括一些单脉冲图像，其具有在连续心跳上获得的SAPPHIRE预脉冲。Tinv在不同影像中不同以创建不同T1加权的对比。心跳起始处的饱和度移除磁化历史上的依赖并消除休息周期的必要性。这增加成像效率。此外，自由选择Tinv使得能够进行T1弛豫曲线的早期部分的密集采样。在一个屏气中每个胶片可获得九个SAPPHIRE图像。基于预期的由用户输入的最大T1时间，有效反转时间可线性的分布在适用范围内。此外，可以改进脉冲序列204以允许SAPPHIRE准备模块200在一个心动周期中，并在随后的一个心动周期中成像以允许更长的反转时间。
为了提高拟合条件，第一心动周期可以执行而没有任何磁化准备。在这种情况下，纵向磁化假定为完全恢复，允许T1曲线的随后部分的抽样而不会延长屏气持续期。
方程式5的两个参数模型可拟合每个像素至信号密度以生成T1映射图。由于相比于诸如梯度回波(GRE)或其他合适脉冲序列更好的信噪比，SAPPHIRE T1映射方案可与稳态自由精度(SSFP)成像读出一起使用。
饱和206和反转脉冲210的上述组合为LGE和T1映射序列提供有利的磁化准备。如将要描述的，测量已显示SAPPHIRE LGE序列对心律不齐或心率改变是不变的，并且体内数据显示了心律失常患者的LGE图像中健壮的图像质量。SAPPHIRE T1映射序列也显示以提供心率不变性用于T1评估。此外，已经表明，相比于MOLLI和类似脉冲序列，在短的屏气时，此序列提供高质量的T1映射图。
特别地，在常规LGE的反转脉冲之后，不充分恢复在心律不齐或其他R-R间隔长度改变存在的条件下，导致重像伪像。显示的重像伪影显著降低图像质量，导致图像无法用于诊断。它们经常不能与解剖特征区别开，或边缘覆盖并使得它很难描绘图像中的间隔区域。
图3描绘了窦性心律和房颤期间的纵向磁化(Mz)。在窦性心律期间，在每个心跳中，磁化弛豫至相同信号水平用于常规LGE脉冲序列和SAPPHIRE LGE脉冲序列。然而，在心律不齐存在的条件下，反转脉冲前的信号电平显示了用于常规LGE的主要变化。另一方面，反转脉冲前的SAPPHIRE LGE脉冲序列信号没有变化，因为使用饱和脉冲重置了磁化历史。图4示出了组织的真实信号，其试图清零(T1＝560ms)。这表明，尽管信号弛豫程度不同，SAPPHIRE LGE脉冲序列确保了组织的可靠清零。但是，心律不齐期间，常规LGE期间真实信号相对于适当清零偏离40％的自旋密度。
因此，R-R间隔长度的这种改变中，SAPPHIRE LGE脉冲序列是健壮的，因为增加饱和脉冲准备到反转恢复序列在每个心跳处无效磁化历史。因此，利用SAPPHIRE LGE脉冲序列采集的图像，当与利用常规LGE脉冲序列获得的图像比较时，免于重像伪影，其建立AF患者中脉冲序列的效用用于高质量LGE成像。
可以预期的是，饱和恢复而不是反转恢复，可用作预脉冲模块，作为确保从磁化历史独立的方法。然后，这具有固有缺陷，健康心肌信号的清零是不可能的，其阻碍了疤痕对心肌背景的区分。
SAPPHIRE LGE脉冲序列结合了饱和恢复的优点和反转恢复优良的对比特性，提供适当的CNR和健康心肌组织的清零。这允许与常规临床用LGE图像类似的可视性。
与常规LGE对比的SAPPHIRE LGE中改变的纵向弛豫需要Tinv的明确计算以清零同样的组织。此定时唯一依赖于组织T1和所选心脏触发延迟。根据本发明，用于SAPPHIRE LGE序列的定时方程式从描述T1弛豫的布洛克方程式推导出。为了便于SAPPHIRELGE脉冲序列的临床应用，集成了自动反转时间转换。这允许操作员指定常规LGE脉冲序列的反转时间。
相对于常规LGE，所有实验SAPPHIRE LGE导致关注的组织之间降低的CNR。这是由于这样的事实，初始饱和脉冲之后的恢复时间短于常规LGE序列的两个反转脉冲之间的恢复时间。CNR的损失量取决于心率和触发延迟时间之间的关系。长的触发延迟允许SAPPHIRELGE序列中饱和脉冲之后更多恢复，但不以任何方式影响常规LGE信号。相反，较长的心动周期允许常规LGE中前一个反转脉冲之后更多信号再生，但不影响SAPPHIRE LGE序列。
在T1映射中，参数拟合的条件决定了T1映射图的质量。拟合条件取决于采样弛豫曲线时，点的数量和时间。在MOLLI脉冲序列中，有效反转时间由R-R间隔长度确定，这样只有三个图像，对应于每个图像组的第一幅图像，其获得的反转时间短于R-R间隔长度，而其他八幅图像比反转时间长。在T1映射中接着注射造影剂，其中T1时间范围从100毫秒至600毫秒，由于反转时间比R-R间隔长度长得多，磁化很大程度上恢复。因此，这些采样点大多数对实际的T1参数不敏感，因此，并不改善T1值优化评估的拟合条件。
在SAPPHIRE T1映射中，反转时间可在使用范围自由选择。因此，易受到T1参数影响的弛豫曲线起始的密集采样启用并产生高质量的T1映射图。因此，反转时间可在适用范围线性分布。基于估计的T1值，这转换成在相同心动周期执行的准备和成像。对于非常高的心率(＞90bpm)或更长T1值估计，此方案不能够进行精确T1映射。在这种情况下，成像在SAPPHIRE预脉冲模型的应用之后随后的心跳中执行，这个功能已经内置在脉冲序列中。
在基于Look Locker方法的T1映射方案中，磁化弛豫在单一准备之后采样多次。每个成像激发引起信号干扰，使得采样损坏的曲线。在最好的情况下，已经尝试对这些数值上的损坏进行回顾性校正。因为在SAPPHIRE T1映射中采样不受干扰的弛豫曲线，没有必要在T1参数拟合后数值校正，其可以解释为相对于自旋回波T1映射序列，估计T1时间中减少的偏差。
除了心率的依赖性，心肌T1映射还存在其他的问题。呼吸或心脏运动将对T1拟合产生不利影响，导致体素测量不准确。这将影响成像序列的定量性质，其中T1的片段分析用于在每个心肌片段中弥漫性纤维化的评估。此外，切片面和翻转角度将直接影响T1的测量。使用SSFP成像的读出也使此成像序列极易受到各种成像伪影的影响，其在提高T1测量中的精度时会考虑到。例如，两个方面包括心率变化敏感性的消除和通过增强拟合条件提高T1映射图的质量。
SAPPHIRE成像脉冲序列减少了疤痕和心肌之间的CNR。研究表明，心肌中T1映射图更同质，则伪影更少且屏息时间更短。
因此本发明提供了一种用于成像的系统和方法，在此称为SAPPHIRE，其结合饱和度和反转脉冲并对LGE和T1映射脉冲特别有用。本发明提供了改进的心脏MRI中疤痕和纤维化的评估。SAPPHIRE LGE中饱和准备大幅减少扫描持续期R-R间隔长度中变化的效用，并因此，控制生成图像中的重像伪影。因此，本发明在心律失常和心率变异性存在的情况下，能够基本上无伪影LGE成像。在SAPPHIRE T1映射中，此准备方案降低了对休息周期的需要，允许更短更均匀的T1映射图，同时能够心率不变的评估T1值。因此，SAPPHIRE LGE和SAPPHIRET1映射序列潜在用于改进疤痕或纤维化的描述，甚至在心律失常和心率变异性存在的情况下。
本发明已在一个或多个优选实施例中进行了描述，并且应该理解的是，除了那些明确陈述，许多等同物，替换，变化和修改是可能的并且在本发明的范围之内。
Claims (20)
1.一种用于控制磁共振成像(MRI)系统以利用在受试者的心动周期期间执行的成组的脉冲序列来获取具有心动周期不一致的所述受试者的图像的方法，所述方法包括以下步骤：
接收受试者的心动周期中预定点的识别；
一旦在心动周期中识别所述预定点的出现，使用MRI系统执行饱和脉冲序列，所述饱和脉冲序列被配置用于在兴趣范围(ROI)中使来自对应于先前心动周期且在所述预定点之前的间期的磁化移相；
使用所述MRI系统执行反转脉冲序列，其配置用于反转ROI中的自旋；
使用所述MRI系统从受试者获取医疗成像数据；并且
在所述饱和脉冲序列的执行和所述反转脉冲序列的执行之间插入延迟，其中通过控制ROI中的磁化信号，使用所述饱和脉冲序列将所述延迟的持续期配置为用于控制因心动周期不一致导致的医疗成像数据中的伪影。
2.权利要求1的方法，进一步包括：执行导航器成像采集以识别受试者的心动周期中的预定点。
3.权利要求1的方法，其中所述反转脉冲序列包括非选择性反转脉冲并且所述延迟等于饱和时间Tsat减去反转时间Tinv，其中Tsat从所述饱和脉冲序列的完成延至采集所述医疗成像数据，而Tinv从所述反转脉冲序列的完成延至采集所述医疗成像数据。
4.权利要求3的方法，其中所述饱和脉冲序列、反转脉冲序列和延迟在具有一致Tsat和Tinv的心动周期中预定点的每个出现处重复。
5.权利要求3的方法，其中所述成组的脉冲序列包括晚钆增强(LGE)脉冲序列并且其中当在所述反转脉冲序列之后的时间t处采集医疗成像数据时所采集的信号被描述为：
SLGE(t)＝M0(1-(1+Mh)e-t/T1)
其中M0是自旋密度，T1是观察的组织的纵向弛豫时间，Mh是立即执行所述反转脉冲序列之前组织的磁化并包含ROI中关于组织的磁化历史的信息，并且先前心动周期中磁化的全恢复对应Mh＝1。
6.权利要求5的方法，其中基于假设ROI中组织的T1在Tinv之后的T'＝T1·log(2)处清零，来选择延迟。
7.权利要求5的方法，其中在饱和脉冲准备心率独立反转恢复(SAPPHIRE)序列之后的时间t处的信号描述为：
其中选择延迟使得对于T1＝T'/log(2),SSAPPHIRE(Tinv)＝0。
8.权利要求5的方法，其中Tinv描述为：
9.权利要求1的方法，其中ROI包括受试者的心脏，并且选择所述饱和脉冲序列、反转脉冲序列和延迟以清零ROI中健康心肌组织。
10.权利要求3的方法，其中所述成组的脉冲序列包括T1映射脉冲序列并且配置所述饱和脉冲序列和延迟以控制心动周期之间恢复周期的需要。
11.一种磁共振成像(MRI)系统，包括：
磁体系统，被配置以产生极化磁场，围绕放置在MRI系统中的受试者的至少一部分；
多个梯度线圈，配置成给极化磁场建立至少一个磁场梯度；
射频(RF)系统，配置成产生RF脉冲并通过在所述受试者的心动周期期间执行成组的脉冲序列来从安置在MRI系统中的受试者采集医疗成像数据；
计算机系统，配置成控制磁体系统、多个梯度线圈和RF系统的运行，以：
识别受试者的所述心动周期内的预定点；
基于心动周期中所述预定点的识别，控制所述RF系统以执行饱和脉冲序列，所述饱和脉冲序列被配置成在兴趣范围(ROI)中使来自对应于先前心动周期且在所述预定点之前的间期的磁化移相；
在随后的反转脉冲序列的执行之间执行延迟；
在所述延迟的执行后，控制所述RF系统以执行反转脉冲序列，其配置成在ROI中反转自旋；
控制梯度线圈和RF系统以从ROI中采集医疗成像数据；并且
其中基于所述饱和脉冲序列的参数选择延迟的持续期，以通过控制心动周期内ROI中的磁化信号来控制因心动周期不一致导致的医疗成像数据中的伪影。
12.权利要求11的系统，其中计算机系统进一步配置成执行导航器成像采集以识别受试者的心动周期中的预定点。
13.权利要求11的系统，其中所述反转脉冲序列包括非选择性反转脉冲并且延迟等于饱和时间Tsat减去反转时间Tinv，其中Tsat从所述饱和脉冲序列的完成延至采集所述医疗成像数据，而Tinv从所述反转脉冲序列的完成延至采集所述医疗成像数据。
14.权利要求13的系统，其中所述饱和脉冲序列、反转脉冲序列和延迟在具有一致Tsat和Tinv的心动周期中预定点的每个出现处重复。
15.权利要求13的系统，其中所述成组的脉冲序列包括晚钆增强(LGE)脉冲序列并且其中当在所述反转脉冲序列之后的时间t采集医疗成像数据时所采集的信号被描述为：
SLGE(t)＝M0(1-(1+Mh)e-t/T1)
其中M0是自旋密度，T1是观察的组织的纵向弛豫时间，Mh是立即执行所述反转脉冲序列之前组织的磁化并包含关于ROI中的组织的磁化历史的信息，并且先前心动周期中磁化的全恢复对应于Mh＝1。
16.权利要求15的系统，其中计算机系统配置成基于假设ROI中组织的T1在Tinv之后的T'＝T1·log(2)处清零来选择延迟。
17.权利要求15的系统，其中在饱和脉冲准备心率独立反转恢复(SAPPHIRE)序列之后的时间t处的信号描述为：
其中选择延迟使得对于T1＝T'/log(2),SSAPPHIRE(Tinv)＝0。
18.权利要求13的系统，其中Tinv描述为：
19.权利要求11的系统，其中所述成组的脉冲序列包括T1映射脉冲序列并且配置所述饱和脉冲序列和延迟以控制心动周期之间恢复周期的需要。
20.权利要求11的系统，其中ROI包括受试者的心脏，并且选择所述饱和脉冲序列、反转脉冲序列和延迟以清零ROI中健康心肌组织。
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