本發(fā)明涉及動脈自旋標(biāo)記中的磁共振成像的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磁共振(MR)成像已經(jīng)示出以無創(chuàng)方式提供關(guān)于腦部血液動力學(xué)信息的能力。由于經(jīng)由MR成像該信息的可用性，MR成像已經(jīng)證明是使得能夠診斷各種疾病的非常有價(jià)值的工具。例如，灌注成像允許以完全無創(chuàng)的方式訪問諸如大腦的器官的血流，所述血流能夠是患有脈管系統(tǒng)改變的患者中的重要信息。最初，造影劑被用于監(jiān)測血流。

近期，動脈自旋標(biāo)記(ASL)被引入，其通過使用磁標(biāo)記的流入的血液自旋來避免對這種造影劑的使用。使用ASL的MR成像能夠提供諸如如腦部血流的血液動力學(xué)參數(shù)的量化估計(jì)結(jié)果，所述血液動力學(xué)參數(shù)的量化估計(jì)結(jié)果在以前只能通過使用造影劑來獲得。ASL通常包括兩個(gè)階段：一個(gè)階段為主動動脈自旋標(biāo)記，一個(gè)為不應(yīng)用標(biāo)記的對照階段。在動脈自旋標(biāo)記的階段中，流進(jìn)感興趣區(qū)域的血液水自旋被射頻(RF)脈沖標(biāo)記，例如，在感興趣區(qū)域附近動脈水的磁化被反轉(zhuǎn)。在經(jīng)標(biāo)記的血液行進(jìn)到感興趣區(qū)域中的所需要的流入時(shí)間之后，采集該區(qū)域的圖像。所采集的信號被已經(jīng)流入組織的標(biāo)記的血液來調(diào)制。在對照階段中，在采集圖像(即，未執(zhí)行標(biāo)記)之前流入的血液水自旋保持未反轉(zhuǎn)。盡管沒有標(biāo)記信息，但是根據(jù)上述標(biāo)記和讀出模塊來執(zhí)行對照階段的模塊，以在沒有標(biāo)記信息的情況下采集MR對照信息。這兩個(gè)階段的數(shù)據(jù)集兩者相減以抵消固態(tài)組織的信號，并且僅僅得到流入血液的信號。所采集的圖像因此敏感于標(biāo)記的自旋與靜態(tài)組織之間的磁性差異。通常，主動動脈自旋標(biāo)記的階段和對照階段彼此交錯(cuò)進(jìn)行。

ASL的另一典型應(yīng)用是生成血管造影加權(quán)圖像。血管造影是指對血管的形態(tài)進(jìn)行成像或在4D或時(shí)間解析的血管造影的情況下是對通過血管的血流進(jìn)行動態(tài)成像。

通常，ASL被用作單個(gè)準(zhǔn)備模塊的序列，所述單個(gè)準(zhǔn)備模塊能夠是如上所述的標(biāo)記模塊或?qū)φ漳K以及單個(gè)類型的讀出模塊。多種技術(shù)被使用在準(zhǔn)備模塊中以實(shí)現(xiàn)對血管的有效的標(biāo)記(也被稱為加標(biāo)簽)，并且多種技術(shù)也被使用在對照狀況中，其依賴于利用動脈血液水自旋作為內(nèi)源性示蹤劑。

通常，ASL能夠取決于血液自旋被如何標(biāo)記而被分成不同的類型，其具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一種類型的ASL(所謂的偽連續(xù)的或脈沖連續(xù)的ASL(pCASL))采用在標(biāo)記模塊期間與同步脈沖梯度場結(jié)合的約0.5ms長度的短的并且離散的RF脈沖的隊(duì)列。該RF脈沖/梯度樣式被施加高至幾秒的持續(xù)時(shí)間并創(chuàng)建成像切片的近端的薄反轉(zhuǎn)平面。流過該標(biāo)記平面的所有血液自旋歸因于被稱為流驅(qū)動絕熱反轉(zhuǎn)的過程而被反轉(zhuǎn)。類似地，通過在標(biāo)記模塊期間與同步脈沖梯度場結(jié)合的非常類似的0.5ms長度的短的并且離散的RF脈沖隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)對照狀況，同時(shí)并不影響磁化。時(shí)間解析的信息能夠通過對準(zhǔn)備模塊進(jìn)行時(shí)間編碼或通過多次重復(fù)類似的讀出模塊來實(shí)現(xiàn)。

在施加準(zhǔn)備模塊之后，調(diào)諧讀出模塊能夠引起具有不同對比度的圖像，即，基于pCASL的血管造影圖像能夠通過采用標(biāo)記與采集之間的短延遲時(shí)間使得所標(biāo)記的自旋仍然保持在血管內(nèi)部來獲得。相反，對于灌注加權(quán)圖像，具有標(biāo)記與圖像采集之間的增加的延遲時(shí)間的高至幾秒的場標(biāo)記劑量被采用，使得磁性標(biāo)記的自旋能夠行進(jìn)到感興趣區(qū)域，從而駐留在微脈管中并且與組織水分子部分地或完全地交換，從而減少總體檢測或測量的磁化。所記錄的信號是像素(體素)中所有不同區(qū)劃的總和(即，組織和微血管磁化的總和)，并且可能是其他區(qū)劃，例如，腦脊髓液(CSF)。在讀出中施加壓制梯度(crusher gradient)能夠抑制血管內(nèi)信號，而從沒有壓制梯度的ASL圖像減去具有壓制梯度的ASL圖像使得能夠測量血管信號(例如，動脈血液體積)或所標(biāo)記的血管的動脈流入曲線。

通常，ASL被用作單個(gè)準(zhǔn)備模塊與單個(gè)類型的采集(即，讀出模塊)的組合。各自的模塊的選取和類型取決于要從最終的圖像搜集的信息(例如，取決于圖像應(yīng)當(dāng)存在灌注加權(quán)對比度還是血管造影血管形態(tài)而選取低空間分辨率或高空間分辨率)。這樣的多個(gè)信息只能夠在單獨(dú)的圖像采集中測得，這將顯著延長總體掃描時(shí)間。然而，通常關(guān)于有效的工作流和治療決策要求快速的數(shù)據(jù)收集。例如，在急性腦卒中的情況下，必須盡快執(zhí)行成像以將處置時(shí)間減少到最小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本方面的一個(gè)目的是提供一種用于以動脈自旋標(biāo)記來進(jìn)行磁共振成像的方法、一種用于執(zhí)行以上方法的MR成像系統(tǒng)以及一種用于升級MR成像系統(tǒng)以執(zhí)行以上方法的軟件包，其使得能夠改善臨床例行實(shí)踐中的工作流，提供減少的掃描時(shí)間，并且在短時(shí)間內(nèi)提供增加水平的相關(guān)的血液動力學(xué)信息。

該目的是通過用于使用動脈自選標(biāo)記來對感興趣對象進(jìn)行磁共振(MR)成像的方法來實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：通過向所述感興趣對象施加磁場和/或射頻(RF)場來執(zhí)行用于對所述感興趣對象的至少標(biāo)記區(qū)域中的動脈血進(jìn)行標(biāo)記的標(biāo)記模塊；使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊，以獲得感興趣區(qū)域中的所述感興趣對象的第一MR信息；使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊，以獲得所述感興趣區(qū)域中的所述感興趣對象的第二MR信息；并且基于所述第一MR信息和所述第二MR信息來執(zhí)行所述感興趣區(qū)域的MR圖像生成，其中，所述第一讀出模塊的所述第一參數(shù)和所述第二讀出模塊的所述第二參數(shù)被選取為不同的參數(shù)。

該目的也是通過MR成像系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，所述MR成像系統(tǒng)用于提供被定位在所述MR成像系統(tǒng)的檢查空間中的感興趣對象的感興趣區(qū)域的圖像表示，其中，所述MR成像系統(tǒng)適于執(zhí)行以上的用于使用動脈自旋標(biāo)記的MR成像的方法。

該目的還是通過用于升級MR成像系統(tǒng)的軟件包來實(shí)現(xiàn)的，其中，所述軟件包包含用于根據(jù)以上使用動脈自旋標(biāo)記的用于MR成像的方法來控制MR成像系統(tǒng)的指令。

根據(jù)本發(fā)明，在單個(gè)標(biāo)記模塊之后組合至少兩個(gè)讀出模塊?？偩幋a的磁化歸因于標(biāo)記脈沖而被部分用于第一讀出且被部分用于第二讀出。因此，在單個(gè)標(biāo)記模塊之后能夠提供不同的對比度，從而幾乎在單次掃描中的相同時(shí)刻采集多模態(tài)血液動力學(xué)信息。當(dāng)檢測血液動力學(xué)變化時(shí)能夠克服對單獨(dú)采集的需要，例如，在功能任務(wù)期間或在血液動力學(xué)挑戰(zhàn)期間。當(dāng)需要兩種類型的信息(對此要求具有不同參數(shù)的讀出)時(shí)能夠減少掃描次數(shù)。例如兩個(gè)讀出模塊與單個(gè)標(biāo)記模塊的組合相比于在每個(gè)標(biāo)記模塊之后個(gè)體地執(zhí)行兩個(gè)讀出模塊能夠?qū)呙钑r(shí)間減少幾乎50％。這改善了臨床例行實(shí)踐中的工作流，并且使得能夠得到例如針對急性中風(fēng)患者的應(yīng)用的基于MR成像的時(shí)間緊急的診斷的重要改善。

基于第一讀出模塊和第二讀出模塊的不同參數(shù)，能夠使用單個(gè)標(biāo)記模塊來提供不同的掃描對比度。這使得能夠幾乎在單次掃描中的相同時(shí)刻采集多模態(tài)血液動力學(xué)信息。能夠通過針對兩種類型的采集僅采用一個(gè)標(biāo)記模塊來實(shí)現(xiàn)采集時(shí)間的減少，其中，第一讀出模塊留出足夠的編碼磁化以及時(shí)間以采集針對例如第二掃描對比度的相關(guān)信息。這指的是所標(biāo)記的血液的位置(例如，是否認(rèn)為在第二讀出模塊期間所標(biāo)記的血液存在于相關(guān)的感興趣區(qū)域中)，以及標(biāo)記本身的時(shí)間約束(例如，當(dāng)血液仍然具有足夠強(qiáng)的標(biāo)記以用于在第二讀出模塊期間的采集)。

第一讀出模塊的第一參數(shù)和第二讀出模塊的第二參數(shù)能夠包括如激勵脈沖、回波時(shí)間、k空間填充策略、每個(gè)標(biāo)記模塊的采集的k空間線的數(shù)目、讀出脈沖、脈沖類型、脈沖角、翻轉(zhuǎn)角的參數(shù)，以及其他參數(shù)。第一讀出模塊的第一參數(shù)和第二讀出模塊的第二參數(shù)能夠在至少一個(gè)參數(shù)、多個(gè)參數(shù)或甚至所有參數(shù)上不同，取決于在分別執(zhí)行第一讀出和第二讀出時(shí)要獲得的信息的類型。

基于第一MR信息和第二MR信息對感興趣區(qū)域的MR圖像生成是指至少一幅二維圖像或三維圖像的生成。通常，3D掃描是基于第一MR信息和第二MR信息來生成的。此外，所述方法能夠被執(zhí)行以生成一幅或多幅圖像/3D掃描。

執(zhí)行標(biāo)記模塊通常是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，使得不需要給出額外的細(xì)節(jié)。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，所述方法包括重復(fù)地執(zhí)行以下步驟：執(zhí)行標(biāo)記模塊并且執(zhí)行第一讀出模塊和第二讀出模塊。必須維持這些步驟的序列，使得第一讀出模塊和第二讀出模塊能夠提供第一MR信息和第二MR信息。在基于第一MR信息和第二MR信息執(zhí)行感興趣區(qū)域的MR圖像生成的步驟中，來自所有或多個(gè)重復(fù)的讀出的第一MR信息和第二MR信息能夠被用于生成MR圖像。相應(yīng)地，當(dāng)已經(jīng)采集了足夠的k空間樣本以獲得針對MR圖像的期望分辨率時(shí)能夠停止該重復(fù)。因此，k空間樣本能夠在不同段中被采集，并且能夠被組合以提供所期望的MR圖像。在備選實(shí)施例中，所述方法被連續(xù)地執(zhí)行以使得能夠同時(shí)進(jìn)行成像。在另外的備選實(shí)施例中，第一讀出或第二讀出被重復(fù)地執(zhí)行以填充k空間，并且其他讀出(即，分別為第二讀出或第一讀出)被連續(xù)地執(zhí)行以用于同時(shí)進(jìn)行成像。相應(yīng)地，該連續(xù)執(zhí)行的讀出將根據(jù)第一讀出或第二讀出的重復(fù)而被重復(fù)進(jìn)行，并且隨后能夠被平均化。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，所述方法包括以下額外的步驟：執(zhí)行對照模塊，并且使用第一參數(shù)來執(zhí)行至少第一讀出模塊以獲得感興趣區(qū)域中的感興趣對象的第一MR對照信息或者使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊以獲得感興趣區(qū)域中的感興趣對象的第二MR對照信息。對照模塊是指在至少第一讀出模塊或第二讀出模塊之前的模塊，所述對照模塊被執(zhí)行為以與在執(zhí)行標(biāo)記模塊但未標(biāo)記血液時(shí)盡可能相似的方式來操作MR成像系統(tǒng)，使得所采集的MR對照信息與在標(biāo)記模塊之后采集的MR信息之間的差異為限制到所標(biāo)記的血液的影響的最佳情況。然而，對照模塊在理論上也能夠是其中MR成像系統(tǒng)未被操作的空模塊，或者其中標(biāo)記模塊的僅部分的操作被執(zhí)行的模塊。當(dāng)采集具有ASL標(biāo)記的圖像或?qū)⒕哂蠥SL標(biāo)記的圖像與具有ASL的對照狀況的圖像(即，對照圖像)進(jìn)行比較時(shí)，對照信息能夠例如被用于采集灌注信息。例如，對利用標(biāo)記圖像和控制圖像采集的圖像進(jìn)行相減提供了灌注加權(quán)圖像。因此，在基于第一MR信息和第二MR信息執(zhí)行感興趣區(qū)域的MR圖像生成的步驟中，至少第一MR對照信息和第二MR對照信息也能夠被用于生成MR圖像。取決于第一參數(shù)和第二參數(shù)，控制圖像能夠被用于第一讀出和第二讀出或僅用于它們中的一個(gè)。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行標(biāo)記模塊的步驟和執(zhí)行第一讀出模塊和第二讀出模塊的步驟是與執(zhí)行控制模塊的步驟和執(zhí)行至少第一讀出模塊或第二讀出模塊的步驟交錯(cuò)執(zhí)行的。因此，在標(biāo)記模塊之后采集的MR信息和MR對照信息能夠被獲得，例如備選地還盡可能地限制所標(biāo)記的血液。標(biāo)記模塊和對照模塊與各自的后續(xù)讀出的交錯(cuò)執(zhí)行通常是指交替地執(zhí)行標(biāo)記模塊和對照模塊。盡管如此，也能夠執(zhí)行標(biāo)記模塊和對照模塊與各自的后續(xù)讀出的其他序列。在執(zhí)行感興趣區(qū)域的MR圖像生成的步驟中，來自所有或多個(gè)重復(fù)的讀出的第一MR信息和第二MR信息能夠與來自所有或多個(gè)重復(fù)的讀出的第一MR對照信息和第二MR對照信息一起使用，以生成MR圖像。相應(yīng)地，當(dāng)已經(jīng)采集了足夠的k空間樣本以獲得針對MR圖像的期望分辨率時(shí)，能夠停止該重復(fù)。因此，k空間樣本能夠在不同段中被采集，并且能夠被組合以提供所期望的MR圖像。在備選實(shí)施例中，所述方法被連續(xù)地執(zhí)行以使得能夠同時(shí)進(jìn)行成像。在另外的備選實(shí)施例中，第一讀出或第二讀出分別被連續(xù)地執(zhí)行以同時(shí)進(jìn)行成像。在另外的備選的實(shí)施例中，所述第一讀出和所述第二讀出被連續(xù)地執(zhí)行以填充k空間，并且另一讀出(即，所述第二讀出或所述第一讀出)分別被連續(xù)執(zhí)行用于即時(shí)成像。相應(yīng)地，連續(xù)執(zhí)行的讀出將根據(jù)第一讀出或第二讀出的重復(fù)而被重復(fù)進(jìn)行，并且之后能夠被平均化。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行標(biāo)記模塊的步驟包括采用偽連續(xù)的或脈沖連續(xù)的ASL。偽連續(xù)的或脈沖連續(xù)的ASL(pCASL)采用與同步脈沖的梯度場協(xié)同使用的約0.5ms的短的并且離散的RF脈沖的隊(duì)列。該RF脈沖/梯度樣式被施加高至幾秒的持續(xù)時(shí)間，并且創(chuàng)建成像切片的近端的薄反轉(zhuǎn)平面。流過該標(biāo)記平面的所有血液自旋歸因于被稱為流驅(qū)動絕熱反轉(zhuǎn)而被反轉(zhuǎn)。因此，能夠通過對所述標(biāo)記模塊進(jìn)行時(shí)間編碼來獲得時(shí)間反轉(zhuǎn)的信息。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行標(biāo)記模塊的步驟包括采用時(shí)間編碼的標(biāo)記隊(duì)列，例如，Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列。所述Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列是指對標(biāo)記子模塊和對照子模塊進(jìn)行交錯(cuò)的標(biāo)記模塊，所述標(biāo)記模塊使得能夠在血液磁化狀態(tài)之間進(jìn)行區(qū)別。因此，使用Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列允許以非常有效的方式采集時(shí)間系列，這是因?yàn)樗袦y得的數(shù)據(jù)集都被用于對每個(gè)單個(gè)時(shí)間步驟的重建。尤其地，所述Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列提供子模塊的系列，所述子模塊的系列能夠執(zhí)行對動脈血的標(biāo)記，并且所述Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列提供用于對照的子模塊，所述用于對照的子模塊并不標(biāo)記血液。在不同的重復(fù)上，所述子模塊的順序能夠變化，使得通過靈活地對測量結(jié)果進(jìn)行相加或相減，能夠執(zhí)行有效的對照狀況減去標(biāo)記狀況。使用時(shí)間編碼的標(biāo)記隊(duì)列使得能夠組合標(biāo)記階段和對照階段，使得在采用時(shí)間編碼的標(biāo)記隊(duì)列的標(biāo)記模塊之后的讀出克服了對采集單獨(dú)的對照模塊的需要。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，所述方法包括將標(biāo)記區(qū)域與感興趣區(qū)域選取為不同的區(qū)域。所述標(biāo)記區(qū)域和所述感興趣區(qū)域能夠是分離的區(qū)域或部分交疊的區(qū)域。因此，能夠在大多數(shù)合適區(qū)域(例如，當(dāng)感興趣區(qū)域是指感興趣對象的腦部時(shí)為頸部的動脈)中標(biāo)記血液。盡管如此，腦部本身是針對MR掃描最為相關(guān)的感興趣區(qū)域，使得讀出模塊覆蓋腦部以提供腦部的MR信息。在備選實(shí)施例中，標(biāo)記模塊和讀出模塊能夠在相同區(qū)域中被執(zhí)行，即，感興趣區(qū)域和標(biāo)記區(qū)域是相同的，或者感興趣區(qū)域包括標(biāo)記區(qū)域，或者標(biāo)記區(qū)域包括感興趣區(qū)域。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行第一讀出模塊的步驟包括使用用于血管造影加權(quán)圖像的第一參數(shù)。血管造影是指對血管的形態(tài)學(xué)進(jìn)行成像或在4D或時(shí)間解析的血管造影的情況下對通過血管的血流進(jìn)行動態(tài)成像。血管造影成像能夠針對流入時(shí)間測量結(jié)果被解碼，其能夠針對后續(xù)的第二讀出(例如，灌注加權(quán)讀出)留下足夠的信號。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行第二讀出模塊的步驟包括使用用于灌注加權(quán)圖像的第二參數(shù)。灌注信息是指例如器官中的血流的空間分布。因此，灌注信息對于確定諸如腦部的器官的血流是否使足夠的或者是否處于器官中的特定位置或整個(gè)器官中是有價(jià)值的。對于灌注加權(quán)圖像，采用具有標(biāo)記與圖像采集之間的增加的延遲時(shí)間的高至幾秒的長的標(biāo)記劑量，使得所標(biāo)記的動脈血能夠行進(jìn)到感興趣區(qū)域并且與組織水分子進(jìn)行交換，從而減少總體組織磁化。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行第一讀出模塊或第二讀出模塊的步驟包括分別使用第一參數(shù)和第二參數(shù)以采集非脈管壓制(crush)的圖像數(shù)據(jù)。在讀出模塊中應(yīng)用壓制梯度能夠抑制脈管內(nèi)信號，而從沒有壓制梯度的ASL圖像減去具有壓制梯度的ASL圖像使得能夠測量脈管信號(例如，動脈血體積)或所標(biāo)記的血液的動脈流入曲線。通過范例的方式，如果該參數(shù)是指第一參數(shù)，則該參數(shù)能夠被設(shè)定為在45°激勵脈沖之后采集非脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)，如果該參數(shù)是指第二參數(shù)，則該參數(shù)能夠被設(shè)定為在90°激勵脈沖之后采集非脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，執(zhí)行第一讀出模塊或第二讀出模塊的步驟包括分別使用第一參數(shù)或第二參數(shù)以采集脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)。在讀出模塊中施加壓制梯度能夠抑制血管內(nèi)信號，而從不具有壓制梯度的ASL圖像減去具有壓制梯度的ASL圖像使得能夠測量脈管信號(例如，動脈血體積)或所標(biāo)記的血液的動脈流入曲線。通過范例的方式，如果該參數(shù)是指第一參數(shù)，則該參數(shù)能夠被設(shè)定為在45°激勵脈沖之后采集非脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)，如果該參數(shù)是指第二參數(shù)，則該參數(shù)能夠被設(shè)定為在90°激勵脈沖之后采集非脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，所述方法包括在執(zhí)行第二讀出模塊之后執(zhí)行第三讀出模塊，以基于所標(biāo)記的血液來獲得感興趣對象的第三MR信息，其中，所述第三讀出模塊是利用與第一讀出模塊和第二讀出模塊相比不同的參數(shù)來執(zhí)行的。因此，能夠在具有單個(gè)標(biāo)記模塊的一個(gè)序列中采集感興趣對象的再另外的信息。這使得能夠在執(zhí)行MR成像方法時(shí)有效地得到另外的增加。相應(yīng)地，執(zhí)行感興趣區(qū)域的MR圖像采集的步驟能夠基于第一MR信息、第二MR信息和第三MR信息來執(zhí)行。在原理上，在單個(gè)標(biāo)記模塊之后能夠執(zhí)行甚至更高數(shù)目的讀出模塊，使得能夠采集再另外的MR信息并將該MR信息用于MR圖像生成。讀出模塊的數(shù)目僅僅受限于在標(biāo)記模塊之后的用于讀出的可用時(shí)間。以上關(guān)于執(zhí)行第一讀出模塊和第二讀出模塊所討論的原理也應(yīng)用于第三讀出模塊以及任何另外的讀出模塊。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明的各方面可以被實(shí)施為設(shè)備、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的各方面可以采用以下形式：完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例(包括固件、駐留軟件、微代碼等)或組合了軟件方面和硬件方面的實(shí)施例，在本文中全部被通稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，本發(fā)明的各方面可以采用被實(shí)施在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，所述(一個(gè)或多個(gè))計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有被實(shí)施在其上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可以被存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)能夠指示計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其他設(shè)備來以具體方式運(yùn)行，使得被存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令產(chǎn)生制品，所述制品包括實(shí)施在流程圖和/或一個(gè)或多個(gè)方框圖方框中指定的功能/動作的指令。

計(jì)算機(jī)程序指令可以被加載到計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其他設(shè)備上，以引起要在計(jì)算機(jī)、其他可編程裝置或其他設(shè)備上執(zhí)行的一系列操作步驟，以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)施的過程，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上運(yùn)行的指令提供用于實(shí)施在流程圖和/或一個(gè)或多個(gè)方框圖方框中指定的功能/動作的過程。

附圖說明

參考下文所述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些方面和其他方面將是明顯的并且得到闡明。然而這樣的實(shí)施例并不一定表示本發(fā)明的全部范圍，并且因此參考權(quán)利要求和本文進(jìn)行來解釋本發(fā)明的范圍。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁共振(MR)成像系統(tǒng)的部分的示意性圖示，

圖2是指示根據(jù)第一實(shí)施例的用于使用動脈自旋標(biāo)記的磁共振(MR)成像的通用方法的流程圖，

圖3是是指根據(jù)第一實(shí)施例的用于使用動脈自旋標(biāo)記的磁共振(MR)成像的通用方法的流程圖，

圖4包含根據(jù)本發(fā)明的如在圖3中一般性示出的第三實(shí)施例、第四實(shí)施例和第五實(shí)施例的三種方法的三個(gè)時(shí)序圖，

圖5包含基于第一讀出的時(shí)間解析的血管造影加權(quán)圖像的圖示，并且

圖6包含基于第二讀出的灌注加權(quán)圖像的圖示。

附圖標(biāo)記列表

110 磁共振(MR)成像系統(tǒng)

112 磁共振(MR)掃描器

114 主磁體

116 RF檢查空間

118 中心軸

120 感興趣對象

122 磁梯度線圈系統(tǒng)

124 RF屏蔽

126 MR成像系統(tǒng)控制單元

128 監(jiān)測單元

130 MR圖像重建單元

132 控制線

134 RF發(fā)射器單元

136 RF切換單元

138 控制線

140 射頻(RF)天線設(shè)備

142 感興趣區(qū)域

144 標(biāo)記區(qū)域

200 標(biāo)記模塊

202 第一讀出模塊

204 第二讀出模塊

208 對照模塊

210 用于標(biāo)記的子模塊

212 用于對照的子模塊

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的磁共振(MR)成像系統(tǒng)110的實(shí)施例的示意性圖示。MR成像系統(tǒng)110能夠是本領(lǐng)域已知的MR成像系統(tǒng)，其被如稍后詳細(xì)描述地操作以執(zhí)行使用動脈自旋標(biāo)記的MR成像。

MR成像系統(tǒng)110包括MR掃描器112。所述MR成像系統(tǒng)110還包括主磁體114，所述主磁體114被提供用于生成靜態(tài)磁場。所述主磁體114具有中心膛，所述中心膛提供用于要被定位在其中的通常為患者的感興趣對象120的圍繞中心軸118的檢查空間116。在該實(shí)施例中，主磁體114的中心膛以及因此靜態(tài)磁場具有根據(jù)中心軸118的水平取向。在備選實(shí)施例中，主磁體114的取向能夠是不同的以例如提供具有垂直取向的靜態(tài)磁場。另外，MR成像系統(tǒng)110包括磁梯度線圈系統(tǒng)122，所述磁梯度線圈系統(tǒng)112被提供用于生成被疊加到靜態(tài)磁場的梯度磁場。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，磁梯度線圈系統(tǒng)122被同軸地布置在主磁體114的膛內(nèi)。

另外，MR成像系統(tǒng)110包括射頻(RF)天線設(shè)備140，所述RF天線設(shè)備140被設(shè)計(jì)為具有管狀體的全身線圈。RF天線設(shè)備140被提供用于在RF發(fā)射階段向檢查空間116施加RF磁場以激勵感興趣對象120的原子核，尤其是感興趣區(qū)域142的原子核，其將被MR圖像所覆蓋。RF天線設(shè)備140也被提供為在RF接收階段接收來自所激勵的原子核的MR信號。在MR成像系統(tǒng)110的操作階段中，RF發(fā)射階段和RF接收階段以相繼的方式發(fā)生。RF天線設(shè)備140被同軸地布置在主磁體114的膛內(nèi)。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，同軸金屬RF屏蔽124被同軸地布置在磁梯度線圈系統(tǒng)122與RF天線設(shè)備140之間。

此外，MR成像系統(tǒng)110包括MR圖像重建單元130和具有監(jiān)測器單元128的MR成像系統(tǒng)控制單元126，其中，所述圖像重建單元130被提供用于根據(jù)所采集的MR信號來重建MR圖像，所述MR成像系統(tǒng)控制單元126被提供為控制MR掃描器112的功能，如現(xiàn)有技術(shù)中通常已知的?？刂凭€132被安裝在MR成像系統(tǒng)控制單元126與RF發(fā)射器單元134之間，所述RF發(fā)射器單元134被提供為在RF發(fā)射期間經(jīng)由RF切換單元136向RF天線設(shè)備140饋送MR無線電頻率的RF功率。RF切換單元136繼而也受MR成像系統(tǒng)控制單元126的控制，并且另一控制線138被安裝在MR成像系統(tǒng)控制單元126與RF切換單元136之間，以服務(wù)于該目的。在RF接收階段期間，RF切換單元136在前置放大之后將來自RF天線設(shè)備140的MR信號導(dǎo)向MR圖像重建單元。

圖2指示根據(jù)第一實(shí)施例的使用動脈自旋標(biāo)記成像的用于磁共振(MR)的通用方法。

在步驟S100中，提供以上的MR成像系統(tǒng)110。此外，感興趣對象120被定位在檢查空間116中。

在步驟S110中，使用MR成像系統(tǒng)110來執(zhí)行標(biāo)記模塊200，所述MR成像系統(tǒng)110向感興趣對象120施加磁場和/或射頻(RF)場以在標(biāo)記區(qū)域144中標(biāo)記動脈血。在該實(shí)施例中，標(biāo)記區(qū)域144是指感興趣對象120的頸部區(qū)域。相應(yīng)地，流過頸部的動脈的血液在標(biāo)記模塊200期間被標(biāo)記。標(biāo)記模塊200也能夠關(guān)于圖4而看到，其中，描繪了所述方法的三個(gè)不同的實(shí)施例。

在步驟S120中，使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊202，以基于標(biāo)記的血液來獲得感興趣對象120的第一MR信息。

在步驟S130中，使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊204，以基于標(biāo)記的血液來獲得感興趣對象120的第二MR信息。

第一讀出模塊202的第一參數(shù)和第二讀出模塊204的第二參數(shù)被選取為不同的參數(shù)，這能夠關(guān)于在圖4中描繪的實(shí)施例而看到。基于第一讀出模塊和第二讀出模塊的不同參數(shù)，能夠使用單個(gè)標(biāo)記模塊來提供不同的掃描對比度。

如圖2中能夠看出，模塊200、202、204被重復(fù)地執(zhí)行，即，步驟S110、S120和S130以此順序進(jìn)行重復(fù)，直到已經(jīng)采集了足夠的k空間樣本以針對期望的MR圖像獲得足夠的信息。

在步驟S170中，執(zhí)行基于第一MR信息和第二MR信息的感興趣區(qū)域142的生成。因此，在重復(fù)的第一讀出模塊202和第二讀出模塊204中采集的k空間樣本被組合以提供感興趣區(qū)域142的MR圖像。感興趣區(qū)域142的MR圖像被提供為3D掃描。在該實(shí)施例中，感興趣區(qū)域142為感興趣對象120的腦部。

圖3指示根據(jù)第二實(shí)施例的使用動脈自旋標(biāo)記的用于磁共振(MR)的通用方法。方法步驟(其不同于第一實(shí)施例中的那些方法步驟)被分配相同的步驟編號。對這些方法步驟的各自的說明進(jìn)行引用。

在步驟S100中，提供以上MR成像系統(tǒng)110。此外，感興趣對象120被定位在檢查空間116中。

在步驟S110中，使用MR成像系統(tǒng)110來執(zhí)行標(biāo)記模塊200，所述MR成像系統(tǒng)110向感興趣對象120施加磁場和/或射頻(RF)場以對標(biāo)記區(qū)域144中的動脈血進(jìn)行標(biāo)記。在該實(shí)施例中，標(biāo)記區(qū)域144是指感興趣對象120的頸部區(qū)域。相應(yīng)地，流過頸部的動脈的血液在標(biāo)記模塊200期間被標(biāo)記。標(biāo)記模塊200也能夠關(guān)于圖而被看出，其中，描繪了所述方法的三個(gè)不同的實(shí)施例。

在步驟S120中，使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊202，以基于所標(biāo)記的血液來獲得感興趣對象120的第一MR信息。

在步驟S130中，使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊204，以基于所標(biāo)記的血液來獲得感興趣對象120的第二MR信息。

第一讀出模塊202的第一參數(shù)和第二讀出模塊204的第二參數(shù)被選取為不同的參數(shù)，如關(guān)于在圖4中描繪的實(shí)施例能夠詳細(xì)看出?；诘谝蛔x出模塊和第二讀出模塊的不同參數(shù)，能夠使用單個(gè)標(biāo)記模塊200來提供不同的掃描對比度。

在步驟S140中，使用MR成像系統(tǒng)110來執(zhí)行對照模塊208。所述對照模塊208是指這樣的模塊：其被執(zhí)行為盡可能與當(dāng)執(zhí)行標(biāo)記模塊200時(shí)相似的方式來操作MR成像系統(tǒng)110，但不標(biāo)記標(biāo)記區(qū)域144中的血液。相應(yīng)地，所采集的MR對照信息與所采集的MR信息之間的差異是受限于所標(biāo)記的血液的影響的最佳情況。

在步驟S150中，使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊202，以獲得感興趣對象120的第一MR對照信息。在步驟S120和S150中的第一讀出模塊202的第一參數(shù)被選取為是相同的。

在步驟S160中，使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊204，以獲得感興趣對象120的第二MR對照信息。在步驟S130和S160中的第二讀出模塊202的第二參數(shù)被選取為是相同的。

如在圖3中能夠看出，模塊200、202、204、208如上所述在序列中被重復(fù)地執(zhí)行，即，步驟S110、S120、S130、S140、S150和S160以此順序被重復(fù)，直到已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了足夠的k空間樣本以針對期望的MR圖像獲得足夠的MR信息和MR對照信息。

在步驟S170中，執(zhí)行基于第一MR信息和第二MR信息以及第一MR對照信息和第二MR對照信息的感興趣對象142的MR圖像生成。因此，在所重復(fù)的第一讀出模塊202和第二讀出模塊204中采集的k空間樣本被組合以提供感興趣區(qū)域142的MR圖像。感興趣區(qū)域142的MR圖像被提供為3D掃描。在該實(shí)施例中，感興趣區(qū)域142為感興趣對象120的腦部?；贛R對照信息，通過對利用標(biāo)記模塊200采集的MR圖像和利用對照模塊208采集的對照圖像進(jìn)行相減來提供灌注信息，以提供灌注加權(quán)圖像。因此，在執(zhí)行感興趣區(qū)域142的MR圖像生成的步驟中，基于第一MR圖像和第二MR圖像以及第一MR對照信息和第二MR對照信息。

現(xiàn)在將參考圖4a(即，圖4的上圖)描述對應(yīng)于第三實(shí)施例的另外的方法。所述方法基于根據(jù)在圖3中示出的第二實(shí)施例的方法，使得僅在要求時(shí)提供細(xì)節(jié)。

根據(jù)第三實(shí)施例的方法，在步驟S110中，采用偽連續(xù)的或脈沖連續(xù)的ASL來執(zhí)行標(biāo)記模塊200。偽連續(xù)的或脈沖連續(xù)的ASL(pCASL)采用與同步脈沖的梯度場協(xié)同使用的約0.5ms長度的短的并且離散的RF脈沖的隊(duì)列。該RF脈沖/梯度樣式被施加高至幾秒的持續(xù)時(shí)間，并且創(chuàng)建成像切片的近端的薄反向平面。流過該標(biāo)記平面的所有血液自旋歸因于被稱為流驅(qū)動絕熱反轉(zhuǎn)而被反轉(zhuǎn)。

再另外，根據(jù)第三實(shí)施例的方法，在步驟S120的第一讀出模塊包括使用用于血管造影加權(quán)圖像的第一參數(shù)。血管造影是指對血管的形態(tài)進(jìn)行成像或在4D或時(shí)間解析的血管造影的情況下對流過血管的血液進(jìn)行動態(tài)成像。血管造影成像能夠針對流入時(shí)間測量結(jié)果而被解碼，其能夠針對后續(xù)的第二讀出模塊204(例如，灌注加權(quán)讀出)留出足夠的信號。如第一參數(shù)，第一讀出模塊202被設(shè)置為執(zhí)行一系列的小的翻轉(zhuǎn)角快速場回波(TFE)脈沖，例如，30次7°翻轉(zhuǎn)角，區(qū)設(shè)定為血管造影3D體積的讀出部分。

第二讀出模塊204包括使用用于灌注加權(quán)圖像的第二參數(shù)。灌注成像允許以完全無創(chuàng)的方式評估諸如腦部的器官的血流，其能夠是具有改變的脈管的患者的重要信息。灌注信息是指例如器官中的血流的空間分布。因此，灌注信息對于確定在器官的特定位置處或器官整體中的器官的血流是否足夠是有價(jià)值的。對于灌注加權(quán)圖像，關(guān)于具有標(biāo)記與圖像采集之間的增加的延遲時(shí)間的標(biāo)記模塊200采用高至幾秒的長標(biāo)記劑量，使得所標(biāo)記的動脈血能夠行進(jìn)到感興趣區(qū)域142并且與組織水分子交換，從而減少總體組織磁化。作為第二參數(shù)，第二讀出模塊204被設(shè)定為執(zhí)行90°多切片EPI讀出以采集灌注加權(quán)圖像。

在步驟S140中，使用MR成像系統(tǒng)110來執(zhí)行對照模塊208，其中，MR成像系統(tǒng)110以與當(dāng)執(zhí)行標(biāo)記模塊200時(shí)盡可能相似的方式被執(zhí)行，但沒有在標(biāo)記區(qū)域144中標(biāo)記血液。

在步驟S150中，使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊202，以獲得感興趣對象120的第一MR對照信息。在步驟S120和S150中的第一讀出模塊202的第一參數(shù)被選取為相同的。

在步驟S160中，使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊204，以獲得感興趣對象120的第二MR對照信息。在步驟S130和S160中的第二讀出模塊202的第二參數(shù)被選取為相同的。

在步驟S170中，在該實(shí)施例中，MR圖像被生成為包含血管造影信息和灌注信息的3D掃描。關(guān)于灌注信息，將利用先前的標(biāo)記模塊200的基于第二讀出204的圖像數(shù)據(jù)與利用先前的對照模塊208的基于第二讀出204的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。尤其地，從利用先前的對照模塊208采集的圖像減去利用先前的標(biāo)記模塊200采集的圖像。在備選實(shí)施例中，生成2D掃描。

現(xiàn)在將參考圖4b(即，圖4的中間圖)來描述對應(yīng)于第四實(shí)施例的另外的方法。所述方法基于根據(jù)在圖3中示出的第一實(shí)施例的方法，使得僅在要求時(shí)提供細(xì)節(jié)。額外地，根據(jù)第四實(shí)施例的方法關(guān)于讀出模塊202、204(即，步驟S120和S130)與根據(jù)第三實(shí)施例的方法是相同的。此外，生成MR圖像的步驟S170也是相同的。相應(yīng)地，如以下所述，僅關(guān)于標(biāo)記模塊200(即，步驟S110)存在差異。

根據(jù)第四實(shí)施例的方法，在步驟S110中采用時(shí)間編碼的標(biāo)記隊(duì)列(在該實(shí)施例中為Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列)來執(zhí)行標(biāo)記模塊200。Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列是指對標(biāo)記子模塊210和對照子模塊212進(jìn)行交錯(cuò)的標(biāo)記模塊200，其使得能夠在血液磁化狀態(tài)之間進(jìn)行區(qū)別。相應(yīng)地，Hadamard編碼的標(biāo)記隊(duì)列提供一系列的子模塊210和用于對照的子模塊212，其中，所述子模塊210能夠執(zhí)行對動脈血的標(biāo)記，并且所述用于對照的子模塊212并不標(biāo)記血液。因此，利用相同的讀出模塊202、204來獲得第一MR對照信息和第二MR對照信息，其被后續(xù)執(zhí)行以采集第一MR信息和第二MR信息。如在圖4中的中間圖能夠看到的，子模塊210、212的順序在標(biāo)記模塊200的不同重復(fù)上變化。

現(xiàn)在將參考圖4c(即，圖4的下圖)來描述對應(yīng)于第五實(shí)施例的更加詳細(xì)的方法。所述方法基于在圖3中所示的方法，從而僅在要求時(shí)提供細(xì)節(jié)。額外地，根據(jù)第五實(shí)施例的方法關(guān)于在步驟S110和S140中的標(biāo)記模塊200和對照模塊S208與根據(jù)第三實(shí)施例的方法是相同的。

根據(jù)第五實(shí)施例的方法，在步驟S110中，采用偽連續(xù)的或脈沖連續(xù)的ASL來執(zhí)行標(biāo)記模塊200。

在步驟S120中，使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊202。作為第一參數(shù)，第一讀出模塊202被設(shè)定為執(zhí)行讀出以在45°激勵脈沖之后采集第一非脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)。

在步驟S130中，使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊204。作為第二參數(shù)，第二讀出模塊204被設(shè)定為執(zhí)行讀出以在90°激勵脈沖之后采集脈管壓制的圖像數(shù)據(jù)。

在步驟S140中，使用MR成像系統(tǒng)110來執(zhí)行對照模塊208，其中，MR成像系統(tǒng)110以與在執(zhí)行標(biāo)記模塊200時(shí)盡可能相似的方法被操作，但沒有對標(biāo)記區(qū)域144中的血液進(jìn)行標(biāo)記。

在步驟S150中，使用第一參數(shù)來執(zhí)行第一讀出模塊202，以獲得感興趣對象120的第一MR對照信息。在步驟S120和S150中的第一讀出模塊202的第一參數(shù)被選取為是相同的。

在步驟S160中，使用第二參數(shù)來執(zhí)行第二讀出模塊204，以獲得感興趣對象120的第二MR對照信息。在步驟S130和S160中的第二讀出模塊202的第二參數(shù)被選取為是相同的。

在步驟S170中，在該實(shí)施例中MR圖像被生成為3D掃描。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了諸如存儲設(shè)備、軟盤、光盤CD、數(shù)字通用盤、DVD藍(lán)光碟或隨機(jī)存取存儲器RAM的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含令MR成像系統(tǒng)110的控制單元126執(zhí)行以上方法的一組指令。

相應(yīng)地，提供了包含包括計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，計(jì)算機(jī)可用程序代碼適于運(yùn)行以上方法。

在另外的實(shí)施例中，軟件包被提供用于升級MR成像系統(tǒng)110，其中，軟件包包含用于控制MR成像系統(tǒng)110執(zhí)行以上方法的指令。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是圖示性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求，在實(shí)踐請求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解并實(shí)現(xiàn)對所公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。