專利名稱：磁共振成像系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振(MR)成像系統(tǒng)和方法。
使用1H原子核(質(zhì)子)的MR成像技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。在過去幾年中，人們已經(jīng)注意到了使用源自除了質(zhì)子之外的原子核例如13C或31P的磁共振信號(hào)的MR成像技術(shù)。非質(zhì)子原子核的MR成像中的一個(gè)重要問題是，用于成像這種原子核的較低信噪比(SNR)。該低SNR的原因是，在其他因素中，與質(zhì)子相比，這種原子核具有低得多的自然豐度(natural abundance)、它們的更低的旋磁比和濃縮物質(zhì)的低濃度。為了克服這個(gè)問題和獲得足夠的SNR，可以通過多種方法增強(qiáng)原子核的極化。
這些方法中的一個(gè)是使這些原子核超極化。然而，應(yīng)用到該磁場(chǎng)中的第一個(gè)射頻(RF)脈沖將顯著減少超極化程度，從而限制了MR信號(hào)讀出(回波)的總數(shù)量。該限制數(shù)量的MR回波信號(hào)又導(dǎo)致所得到磁共振成像的受限的空間分辨率。在過去，已經(jīng)應(yīng)用了單脈沖技術(shù)來克服這些困難。
另一個(gè)方面是，在該MR信號(hào)的采集期間，超極化的磁化強(qiáng)度回迅速衰減。這種衰減將引起點(diǎn)傳播函數(shù)(point-spread function)的加寬，該函數(shù)是該信號(hào)衰減的傅里葉變換。這進(jìn)一步限制了使用非質(zhì)子原子核成像的分辨率。
對(duì)于非質(zhì)子原子核，其旋磁比小于質(zhì)子，例如其對(duì)質(zhì)子的比率對(duì)于19F和3He等于70％，而對(duì)于13C和129Xe則分別等于25％。這意味著對(duì)于給定梯度強(qiáng)度，k-空間遍歷的效率減少。因而，對(duì)于給定分辨率和給定梯度振幅，其重復(fù)時(shí)間必須是13C和129Xe的四倍長。對(duì)于典型的梯度系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)于質(zhì)子，用于以足夠分辨率如2mm分辨率對(duì)整體目標(biāo)成像的重復(fù)時(shí)間，總計(jì)等于2.5到3ms。對(duì)于其他原子核例如13C，該重復(fù)時(shí)間將是10到15ms。這意味著即使極化MR信號(hào)的較慢衰減也會(huì)被該MR信號(hào)固有的較慢讀出所抵消。
作為該事實(shí)的結(jié)果，僅有有限的時(shí)間采集該超極化核素(hyperpolarized species)的MR圖像，并且重復(fù)時(shí)間相對(duì)較長，圖像的分辨率被固有限制。舉例來說，在400mm的視場(chǎng)(FOV)中，2mm的標(biāo)定分辨率需要200個(gè)相位編碼步驟，即對(duì)于k-空間的單個(gè)平面需要2到3秒讀出。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)物的足夠覆蓋，必須對(duì)k-空間中的多個(gè)切片或平面進(jìn)行采樣，典型地為40-100個(gè)。這就導(dǎo)致了100-300秒的讀出時(shí)間。在這種情況下，圖像會(huì)非常模糊以致于根本不能達(dá)到2mm的分辨率。以更高的分辨率例如0.5-1.0mm的分辨率成像時(shí)，考慮到對(duì)于單個(gè)切片所需的300-500個(gè)相位編碼步驟和7-10ms的標(biāo)定重復(fù)時(shí)間，問題會(huì)更加嚴(yán)重。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可以得知，組合采集技術(shù)提供了對(duì)于含水核素(aqueous species)獲得足夠的時(shí)間分辨率和/或空間分辨率的一些優(yōu)點(diǎn)。這種采集技術(shù)在US 6400151中公開。其中使用不同序列的高頻脈沖和磁場(chǎng)梯度脈沖來從水質(zhì)子中采集不同組MR信號(hào)。這些水質(zhì)子MR信號(hào)被組合以構(gòu)成k-空間，從而對(duì)于k-空間的不同頻帶使用不同組。然而，所給出的這種方法沒有提供一種對(duì)于使用有限時(shí)間來采集非質(zhì)子MR信號(hào)的解決方案。
本發(fā)明的目的是提供一種磁共振成像系統(tǒng)和方法，能夠根據(jù)除了水之外的核素對(duì)于原子核進(jìn)行高分辨率成像。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過一種MR成像系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括采集模塊，用于使用第一共振頻率對(duì)k-空間的中心部分采集第一磁共振信號(hào)和使用第二共振頻率對(duì)k-空間的周邊部分采集第二磁共振信號(hào)，數(shù)據(jù)模塊，用于將對(duì)應(yīng)于該第一磁共振信號(hào)的第一k-空間數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于該第二磁共振信號(hào)的第二k-空間數(shù)據(jù)組合以構(gòu)成完整的k-空間，和圖像模塊，用于通過將k-空間變換到圖像空間而生成圖像。因而術(shù)語“完整的k-空間”將被理解為具有對(duì)采樣點(diǎn)的足夠覆蓋從而能夠以目標(biāo)分辨率重建圖像的k-空間。
本發(fā)明的目的還通過一種MR成像方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括步驟使用第一共振頻率對(duì)k-空間的中心部分采集第一磁共振信號(hào)，使用第二共振頻率對(duì)k-空間的周邊部分采集第二磁共振信號(hào)，將對(duì)應(yīng)于該第一磁共振信號(hào)的第一k-空間數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于該第二磁共振信號(hào)的第二k-空間數(shù)據(jù)組合以構(gòu)成完整的k-空間，和通過將k-空間變換到圖像空間而生成圖像。
根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于k-空間中心部分和關(guān)于k-空間周邊部分的信號(hào)是分別采集的。從而已經(jīng)考慮到，k-空間的這兩部分提供不同的信息，這些信息有利地可以在MR成像過程中使用。因而利用了這一事實(shí)，即首先由k-空間的中心來確定MR圖像的SNR和對(duì)比度特性，而k-空間的周邊提供關(guān)于該MR圖像的良好分辨率的信息。為了提供增強(qiáng)的MR圖像，本發(fā)明建議以不同的MR共振頻率工作。因此本發(fā)明使用的MR設(shè)備適應(yīng)于在兩個(gè)或更多不同的MR共振頻率工作。
基于在從屬權(quán)利要求中限定的以下實(shí)施例，進(jìn)一步來詳細(xì)說明本發(fā)明的這些和其他方面。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這包括多核成像，例如使用質(zhì)子和非質(zhì)子原子核，例如1H和13C。從而，優(yōu)選地使用超極化非質(zhì)子核素，并且因而該用于采集第一磁共振信號(hào)的模塊適應(yīng)于例如超極化13C。也可以使用其他核素例如未超極化的非質(zhì)子核素。例如可以進(jìn)行31P成像而不進(jìn)行額外的極化。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)于k-空間的中心部分采集該非質(zhì)子原子核的磁共振信號(hào)，特別是對(duì)于該k-空間的中心。對(duì)于k-空間的周邊部分采集磁共振信號(hào)，特別是來自H2O中的1H。這就是說，k-空間的中心部分被來自具有非質(zhì)子原子核的核素的數(shù)據(jù)覆蓋，而k-空間的外圍部分被質(zhì)子數(shù)據(jù)覆蓋。該質(zhì)子數(shù)據(jù)可以在非質(zhì)子數(shù)據(jù)采集之前或之后采集。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將除了質(zhì)子之外的MR信號(hào)產(chǎn)生原子核施加到該物體上。如果該被掃描物體對(duì)施加包含具有其他原子核的化學(xué)物質(zhì)的對(duì)比劑敏感，那么有利地可以首先通過例如執(zhí)行快速水掃描來采集全部相關(guān)的質(zhì)子數(shù)據(jù)。
然后根據(jù)來自該k-空間的中心部分的非質(zhì)子MR信號(hào)和來自k-空間的周邊部分的質(zhì)子MR信號(hào)重建該磁共振圖像。因此，該重建MR圖像顯示了由非質(zhì)子原子核確定的對(duì)比度分布，該非質(zhì)子原子核的分辨率被水質(zhì)子信號(hào)增強(qiáng)。也就是說，該圖像包含高分辨率的非質(zhì)子對(duì)比度分布。
優(yōu)選地，在高分辨率需要關(guān)于k-空間的周邊部分的質(zhì)子MR數(shù)據(jù)，例如來自H2O中的1H。從而獲得了范圍在1-2mm的優(yōu)選分辨率。在低分辨率，典型地為4-5mm，需要關(guān)于其他原子核如13C或者關(guān)于其他環(huán)境中的1H的MR數(shù)據(jù)。由于k-空間的深度與具有給定旋磁比的分辨率成反比，所以對(duì)于在一個(gè)方向上的中心部分，該k-空間的中心部分和周邊部分之間的比例因子的典型值為20-25％。
對(duì)于k-空間的中心部分的信號(hào)采集僅需要較短的采集時(shí)間。因而，該方法可以提供一種對(duì)于使用有限時(shí)間采集非質(zhì)子MR信號(hào)的解決方案。因?yàn)樵撦^短的采集時(shí)間，該非質(zhì)子原子核的激勵(lì)的快速衰減既不會(huì)限制該重建組合圖像的SNR，也不會(huì)限制其有效的點(diǎn)傳播函數(shù)。該重建的MR圖像顯示了與該非質(zhì)子原子核相關(guān)的對(duì)比度和由質(zhì)子控制的良好分辨率。
利用根據(jù)本發(fā)明的多核成像的組合采集技術(shù)，可以通過組合非質(zhì)子和質(zhì)子MR信號(hào)來擴(kuò)展非質(zhì)子k-空間，從而克服成像超極化非質(zhì)子磁化的固有限制。
一般地，本發(fā)明可以用于通過MR方法檢測(cè)的任何自旋承載物質(zhì)。自由基承載電子的自旋，其具有與質(zhì)子相比非常高的靈敏度。這意味著，利用電子自旋共振(ESR)可以檢測(cè)到更低的濃度。為了實(shí)現(xiàn)利用ESR在有損樣本例如人體中的高分辨率成像，必須克服與電子自旋信號(hào)的線寬相關(guān)的問題。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，建議從電子自旋中采集該第一磁共振信號(hào)。從而該中心k-空間被充滿ESR信號(hào)以確定整體對(duì)比度分布，而通過例如覆蓋k-空間的外圍部分的水質(zhì)子信號(hào)來增強(qiáng)分辨率。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，僅使用來自相同種類原子核例如僅質(zhì)子的MR數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)可以用于例如1H CSI(質(zhì)子化學(xué)位移成像)。在本實(shí)施例中，從例如肌氨酸、乳酸鹽或膽堿等中的1H中采集第一MR數(shù)據(jù)，其特征是與水質(zhì)子實(shí)質(zhì)不同的拉莫爾(Larmor)頻率，而從例如H2O中1H中采集第二MR數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以用于增強(qiáng)例如代謝物的1H光譜圖像的分辨率。因此除了本實(shí)施例僅使用質(zhì)子的事實(shí)之外，該方法和設(shè)備的所有上述特征也都是可用的。
優(yōu)選地，通過將對(duì)應(yīng)于第一MR信號(hào)的多個(gè)第一k-空間行的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于第二MR信號(hào)的多個(gè)第二k-空間行的數(shù)據(jù)組合而獲得用于構(gòu)成完整k-空間的k-空間數(shù)據(jù)的組合。從而在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用該第一k-空間數(shù)據(jù)代替該第二k-空間數(shù)據(jù)的一部分來構(gòu)成完整的k-空間。在這種情況下，可以重建和(再)觀察源自該第二MR信號(hào)的完整圖像，其可以包含附加的相關(guān)對(duì)比度或結(jié)構(gòu)信息。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將該第一k-空間數(shù)據(jù)添加或結(jié)合到該第二k-空間數(shù)據(jù)中以構(gòu)成完整的k-空間。通過省去中心k-空間，可以將數(shù)據(jù)采集所需的時(shí)間減少20-25％。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以從例如一組不同水圖像之外選擇外圍k-空間的數(shù)據(jù)。這可以通過該MR成像系統(tǒng)的用戶手動(dòng)或者甚至由相應(yīng)參數(shù)的分析而自動(dòng)完成。通過這種測(cè)量，可以根據(jù)該目標(biāo)結(jié)果選擇最合適的數(shù)據(jù)組。
根據(jù)本發(fā)明，在基于使用至少兩個(gè)不同共振頻率的數(shù)據(jù)采集的第一和第二MR信號(hào)的基礎(chǔ)上，形成最終的磁共振圖像。換句話說，根據(jù)源自具有不同旋磁比的至少兩個(gè)原子核或者源自相同原子核例如質(zhì)子的MR回波的組合數(shù)據(jù)組形成該最終的MR圖像，其經(jīng)歷了不同環(huán)境從而顯示了導(dǎo)致頻率偏移的化學(xué)位移。也就是說，該MR設(shè)備能夠以兩個(gè)共振頻率工作，適應(yīng)于質(zhì)子和特定原子核或者在不同環(huán)境中的質(zhì)子。本發(fā)明中使用的采集策略對(duì)于k-空間的中心和周邊或外圍部分不同，其中使用不同的MR頻率來匹配不同原子核或不同環(huán)境中的相同原子核的共振頻率。
該相應(yīng)的用于采集磁共振信號(hào)的設(shè)備(MR設(shè)備)還包括用于建立梯度磁場(chǎng)的線圈、電流供給設(shè)備、高頻發(fā)生器、控制設(shè)備、RF信號(hào)天線、讀出設(shè)備等。所有應(yīng)用都適應(yīng)于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。特別地，該MR設(shè)備適應(yīng)于以相應(yīng)的梯度振幅變化伴隨旋磁比的變化，以及提供足夠的梯度功率以在足夠短的時(shí)間內(nèi)獲得足夠的分辨率。所有設(shè)備模塊例如用于測(cè)量時(shí)間、頻率和RF脈沖的振幅參數(shù)、梯度和回波讀出的控制設(shè)備以這種方式構(gòu)建和編程，從而使得用于獲取數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的過程根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行。
該組合數(shù)據(jù)和生成圖像的步驟優(yōu)選地在與該MR設(shè)備連接的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。優(yōu)選地，該計(jì)算機(jī)是MR成像系統(tǒng)的集成部件。此外該計(jì)算機(jī)還包括中央處理器(CPU)、總線系統(tǒng)、記憶裝置例如RAM或ROM、存儲(chǔ)裝置例如軟盤或硬盤單元、和輸入/輸出單元。所采集的源自MR掃描的原始MR數(shù)據(jù)被變換到該計(jì)算機(jī)并存儲(chǔ)在其中，以便在圖像重建之前組合該數(shù)據(jù)而構(gòu)成完整的k-空間。
本發(fā)明的目的還通過一種計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序包括，適應(yīng)于當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在MR成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的MR成像方法的計(jì)算機(jī)指令。從而，根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生磁共振圖像所必需的技術(shù)效果可以基于該根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序的指令來實(shí)現(xiàn)。這種計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在載體例如CD-ROM上，或者可以通過因特網(wǎng)或其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用。在執(zhí)行之前，通過從該載體讀取該計(jì)算機(jī)程序而將該計(jì)算機(jī)程序加載到計(jì)算機(jī)中，例如通過CD-ROM播放器或者從因特網(wǎng)上，并且將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。
下面以示例的方式，參照以下實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的這些和其他方面進(jìn)行詳細(xì)說明，其中

圖1是示出了可以在其上實(shí)施優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)的概況的框圖；圖2是示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟的流程圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的k-空間數(shù)據(jù)的示意圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的k-空間數(shù)據(jù)的示意圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的k-空間數(shù)據(jù)的示意圖；圖1的簡(jiǎn)化框圖中示出了一種其上可以實(shí)施優(yōu)選實(shí)施例的典型的MR成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)1主要包括采集模塊2以及組合的數(shù)據(jù)和圖像模塊3。
采集模塊2包括用于產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)的磁體4，磁場(chǎng)梯度系統(tǒng)5，包括梯度放大器和用于空間選擇和空間編碼的梯度線圈。而且，成像系統(tǒng)1包括RF放大器，用于產(chǎn)生測(cè)量脈沖以激勵(lì)該原子核的RF發(fā)射線圈，RF接收線圈，和用于從該原子核檢測(cè)重發(fā)射信號(hào)的放大器。發(fā)射線圈和接收線圈電子和物理集成到RF線圈6中。這些部件被連接到用于數(shù)據(jù)采集控制的采集和控制設(shè)備7。該采集和控制設(shè)備7包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和適于在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序。這些計(jì)算機(jī)程序適應(yīng)于控制數(shù)據(jù)采集過程。例如使用脈沖序列程序來控制用于激勵(lì)該原子核的測(cè)量脈沖的序列。為了采集k-空間的周邊和中心部分的數(shù)據(jù)，采集和控制設(shè)備7適應(yīng)于通過例如使用濾波器來選擇MR譜的一部分。這些濾波技術(shù)也通過特定的計(jì)算機(jī)程序控制。也可以應(yīng)用其他本身已知的技術(shù)來簡(jiǎn)化該光譜和將信號(hào)強(qiáng)度集中到更少的譜線，例如使用寬帶去耦以減少關(guān)于某個(gè)原子核的NMR譜的寬度。利用這種去耦技術(shù)，可以有效地除去質(zhì)子的自旋自旋耦合。
此外，采集模塊2包括用于存儲(chǔ)和歸檔原始k-空間數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)的歸檔系統(tǒng)，和用于顯示該圖像和操作員輸入控制參數(shù)的操作和觀察控制臺(tái)。
連接到采集模塊2的組合的數(shù)據(jù)和圖像模塊3用于數(shù)字信號(hào)處理和圖像處理。該數(shù)據(jù)和圖像模塊3包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序。這些計(jì)算機(jī)程序還適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理和圖像處理步驟。
圖2的簡(jiǎn)化流程圖中示出了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像方法的必要步驟。
在所示實(shí)施例中，應(yīng)用了一種多核成像技術(shù)，使用了質(zhì)子1H和超極化非質(zhì)子原子核13C。該方法包括使用4mm分辨率的13C共振頻率對(duì)k-空間的中心部分采樣第一磁共振信號(hào)的第一步驟8。在低信號(hào)振幅的情況，對(duì)于中心k-空間可以獲取多個(gè)均值。在采集之后，將原始MR響應(yīng)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中并且變換到該數(shù)據(jù)和圖像模塊3用于在下一步9中進(jìn)行進(jìn)一步處理。
在下一步驟10中，通過使用1mm分辨率的1H共振頻率的H2O掃描對(duì)于k-空間的周邊部分采集第二磁共振信號(hào)。該1H數(shù)據(jù)是在13C數(shù)據(jù)的采集之后采集。在最簡(jiǎn)單的情況，1H和13C采集的FOV以及k-空間中的采樣中間的距離是相等的，即該梯度強(qiáng)度被調(diào)節(jié)以適應(yīng)于不同的旋磁比。然而，這不是關(guān)鍵的。在下一步11中再次存儲(chǔ)所得的原始數(shù)據(jù)并變換到數(shù)據(jù)和圖像模塊3。由于已經(jīng)獲得k-空間的多個(gè)部分的數(shù)據(jù)，該方法包括執(zhí)行索引技術(shù)來使內(nèi)部和外圍k-空間數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
在這些采集步驟8、10之后，在步驟12中構(gòu)成完整的k-空間，其中利用該13C數(shù)據(jù)覆蓋k-空間的內(nèi)部或中心部分，而利用1H數(shù)據(jù)覆蓋k-空間的外圍或周邊部分。該組合步驟12由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)和圖像模塊3的一部分。在一個(gè)簡(jiǎn)單情況中，一個(gè)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序?qū)⒃?3C數(shù)據(jù)添加到1H數(shù)據(jù)中。在該組合過程期間會(huì)發(fā)生k-空間的不連續(xù)，但是已知僅有有限的不利影響。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，相應(yīng)地應(yīng)用校正技術(shù)例如使用共軛梯度技術(shù)的網(wǎng)格或迭代重建。
在k-空間密度對(duì)于內(nèi)部和外圍k-空間變化的情況下，可以應(yīng)用k-空間濾波來匹配不同的密度。用于這一目的的不同的濾波技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
在構(gòu)成完整的k-空間后，在下一步13中通過將k-空間變換到圖像空間而產(chǎn)生圖像。該圖像是通過將圖像形成算法一般為傅里葉變換應(yīng)用到該組合的k-空間而形成的。為了產(chǎn)生該圖像，應(yīng)用了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)優(yōu)選地為數(shù)據(jù)和圖像模塊3的一部分，并且使用用于實(shí)施該傅里葉變換的相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件。由于該形成的圖像是基于通過所述多核掃描技術(shù)而采集的k-空間數(shù)據(jù)，所以現(xiàn)在該重建圖像顯示了與13C數(shù)據(jù)相關(guān)的對(duì)比度分布和由1H數(shù)據(jù)控制的高分辨率。在圖像生成后，在觀察控制臺(tái)中顯示該圖像并且最終在步驟14中將其存儲(chǔ)在圖像檔案中。
在本發(fā)明的上述第一實(shí)施例中，使用了對(duì)于1H和13C相等的FOV。而且，k-空間的步長大小在每一維中(讀出，第一和第二相位編碼方向)是相等的。在這種配置中，1H和13C所需要的梯度區(qū)域必須以旋磁比定標(biāo)。因而對(duì)用于該組合數(shù)據(jù)采集的脈沖程序進(jìn)行自適應(yīng)。換句話說，該脈沖程序在規(guī)定脈沖序列時(shí)要考慮該比率。這將使得兩原子核的數(shù)字化MR數(shù)據(jù)點(diǎn)形成正確的矩形網(wǎng)格，該網(wǎng)格可以被施加快速傅里葉變換算法而不進(jìn)行進(jìn)一步處理。這在圖3中是可以觀察的，其中水平軸被理解為kx，垂直軸被理解為ky。通過使用1H共振頻率的數(shù)據(jù)采集所得到的k-空間數(shù)據(jù)點(diǎn)15在左手側(cè)示出。通過使用13C共振頻率的數(shù)據(jù)采集所得到的k-空間數(shù)據(jù)點(diǎn)16在中間示出。在右手側(cè)示出了通過將第一k-空間數(shù)據(jù)添加到第二k-空間數(shù)據(jù)而重建的完整的k-空間。向3D k-空間的擴(kuò)展是直接可得的。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，說明了一種更先進(jìn)的情況。其中k-空間中的距離對(duì)于不同的原子核是不同的。這種k-空間中的不連續(xù)性通過網(wǎng)格方法被校正。該序列程序?yàn)橹亟ǔ绦蛱峁┝岁P(guān)于該數(shù)字化MR回波信號(hào)的位置的信息。然后該重建程序?qū)⒃摻Y(jié)果配合到矩形網(wǎng)格中。圖4中，在左手側(cè)示出了通過使用該第二共振頻率的數(shù)據(jù)采集所得到的k-空間數(shù)據(jù)點(diǎn)18和通過使用該第一共振頻率的數(shù)據(jù)采集所得到的k-空間數(shù)據(jù)點(diǎn)19。在右手側(cè)示出了具有不同距離的完整k-空間20和完整的網(wǎng)格k-空間21。
在第三實(shí)施例中，無讀出地按照正方形對(duì)中心k-空間進(jìn)行采集，但是對(duì)兩個(gè)方向都進(jìn)行例如對(duì)于化學(xué)位移成像(CSI)的相位編碼。這就導(dǎo)致了圖5中所示的情形，假定等距離的k-空間離散化。通過使用第二共振頻率的數(shù)據(jù)采集所得到的k-空間數(shù)據(jù)點(diǎn)22在左手側(cè)示出。通過使用第一共振頻率的數(shù)據(jù)采集所得到的k-空間數(shù)據(jù)點(diǎn)23在中間示出。在右手側(cè)示出了完整的k-空間24。該完整的k-空間24通過用第一k-空間數(shù)據(jù)代替第二k-空間數(shù)據(jù)的一部分而重建。換句話說，關(guān)于該第二共振頻率的數(shù)據(jù)是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)組，而形成k-空間的中心的、關(guān)于第一共振頻率的數(shù)據(jù)被添加以代替在第二共振頻率采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見地，本發(fā)明不限于前述實(shí)施例的細(xì)節(jié)，并且本發(fā)明可以以各種特定形式實(shí)現(xiàn)而不脫離其精神或關(guān)鍵屬性。因而本發(fā)明在所有方面都被認(rèn)為是舉例性和非限制性的，本發(fā)明的范圍通過所附的權(quán)利要求而不是前述說明來表示，因此所有來自該權(quán)利要求的等效的意義和范圍的改變都被包含在其中。此外，顯而易見地，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，詞語“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)，并且單個(gè)元件例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或另一單元可以完成在權(quán)利要求中所述多個(gè)裝置的功能。權(quán)利要求中任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)相關(guān)權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像系統(tǒng)(1)，包括-采集模塊(2)，用于使用第一共振頻率對(duì)k-空間的中心部分采集第一磁共振信號(hào)，和使用第二共振頻率對(duì)k-空間的周邊部分采集第二磁共振信號(hào)，-數(shù)據(jù)模塊(3)，用于將對(duì)應(yīng)于該第一磁共振信號(hào)的第一k-空間數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于該第二磁共振信號(hào)的第二k-空間數(shù)據(jù)組合以構(gòu)成完整的k-空間，和-圖像模塊(3)，用于通過將k-空間變換到圖像空間而生成圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該用于組合第一和第二k-空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模塊(3)適應(yīng)于用該第一k-空間數(shù)據(jù)代替第二k-空間數(shù)據(jù)的一部分以構(gòu)成完整的k-空間。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該用于組合第一和第二k-空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模塊(3)適應(yīng)于將該第一k-空間數(shù)據(jù)添加到第二k-空間數(shù)據(jù)中以構(gòu)成完整的k-空間。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第一磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從質(zhì)子采集信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第一磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從除了H2O之外的其他物質(zhì)的質(zhì)子采集信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第一磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從非質(zhì)子原子核采集信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第一磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從超極化的非質(zhì)子原子核采集信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第一磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從電子自旋采集信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第二磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從質(zhì)子采集信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該用于采集第二磁共振信號(hào)的采集模塊(2)適應(yīng)于從H2O的質(zhì)子采集信號(hào)。
11.一種磁共振成像方法，該方法包括步驟-使用第一共振頻率對(duì)k-空間的中心部分采集(9)第一磁共振信號(hào)，-使用第二共振頻率對(duì)k-空間的周邊部分采集(10)第二磁共振信號(hào)，-將對(duì)應(yīng)于該第一磁共振信號(hào)的第一k-空間數(shù)據(jù)(16，19，23)和對(duì)應(yīng)于該第二磁共振信號(hào)的第二k-空間數(shù)據(jù)(15，18，22)組合(12)以構(gòu)成完整的k-空間(17，21，24)，和-通過將k-空間變換到圖像空間而生成(13)圖像。
12.一種計(jì)算機(jī)程序，包括當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)-使用第一共振頻率對(duì)k-空間的中心部分采集第一磁共振信號(hào)的計(jì)算機(jī)指令，-使用第二共振頻率對(duì)k-空間的周邊部分采集第二磁共振信號(hào)的計(jì)算機(jī)指令，-將對(duì)應(yīng)于該第一磁共振信號(hào)的第一k-空間數(shù)據(jù)(17，19，23)和對(duì)應(yīng)于該第二磁共振信號(hào)的第二k-空間數(shù)據(jù)(15，18，22)組合以構(gòu)成完整的k-空間(17，21，24)的計(jì)算機(jī)指令，和-通過將k-空間變換到圖像空間而生成圖像的計(jì)算機(jī)指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁共振成像的系統(tǒng)和方法。為了獲得高分辨率成像，提出了一種磁共振成像系統(tǒng)和方法，其中使用第一共振頻率的磁共振信號(hào)用于k－空間的中心部分，使用第二共振頻率的磁共振信號(hào)用于k－空間的周邊部分。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于k－空間的中心部分使用非質(zhì)子磁共振信號(hào)，而對(duì)于k－空間的周邊部分使用質(zhì)子磁共振信號(hào)。因此，重建的磁共振圖像顯示了與非質(zhì)子原子核相關(guān)的對(duì)比度和由質(zhì)子控制的高分辨率。因而，本發(fā)明特別提供了一種使用有限時(shí)間對(duì)非質(zhì)子磁共振信號(hào)進(jìn)行采集的解決方案。
文檔編號(hào)G01R33/561GK1867835SQ200480029949
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者J·S·范登布林克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司