[发明专利]包括高度约束背投的运动编码MR图像的重构过程

说明书

有关申请的交叉参照

本申请要求下列两个美国临时专利申请的权益：2005年9月22日提交的题为“Highly Constrained Image Reconstruction Method”的申请60/719,445；以及2006年3月9日提交的题为“Highly Constrained Reconstruction Of velocityEncoded MR Images”的申请60/780,788。

关于联邦资助研究的声明

本发明得到了国家卫生研究院基金项目HL 072260和LH 066488的政府资助。美国政府享有本项发明的某些权益。

发明背景

本发明的领域是核磁共振成像(″MRI″)方法和系统。更具体地讲，本发明涉及用表示运动的梯度来采集和重构带脉冲序列的MR图像的过程。

当诸如人体组织之类的物质受到均匀磁场(极化场B₀)的作用时，该人体组织中的各个自旋的磁矩试图对准该极化场，但按其特征拉莫尔频率以任意次序绕它进动。如果该物质或组织受到处于x-y平面中且接近拉莫尔频率的磁场(激励场B₁)的作用，则净对准磁矩M_z会发生旋转或“倾斜”到x-y平面中从而产生净横向磁矩M_t。这些受激励的自旋发出一种信号，并且在激励信号B₁终止之后，可以接收和处理该信号从而形成图像。

当采用这些信号来产生图像时，可以使用磁场梯度(G_x、G_y和G_z)。通常，通过一系列测量周期对待成像的区域进行扫描，在这些测量周期中上述这些梯度根据所用的特定局部化方法而变化。通过使用许多公知的重构技术之一，将所得的一组接收到的NMR信号数字化并且对其进行处理以重构图像。

用于采集NMR信号并重构图像的常用方法使用了公知傅里叶变换(FT)成像技术的一种变体。在W.A.Edelstein等人的题为“Spin-Warp NMR Imaging andApplications to Human Whole-Body Imaging”的文章中讨论了这种技术(详见Physics in Medicine and Biology，卷25，第751-756页，1980)。它在采集NMR自旋-回波信号之前使用了一种可变的振幅相位编码磁场梯度脉冲从而对该梯度方向上的空间信息进行相位编码。在二维实现方式(2DFT)中，例如，通过应用沿一个方向的相位编码梯度(G_y)，在该方向上对空间信息进行编码，然后，在与该相位编码方向正交的一方向上存在读出的磁场梯度(G_x)的情况下采集自旋回波信号。在自旋-回波采集期间存在的读出梯度对正交方向上的空间信息进行编码。在典型的2DFT脉冲序列中，在上述扫描期间采集的视图序列中增大相位编码梯度脉冲G_y的幅值(ΔG_y)，以产生一组NMR数据，从这组NMR数据中可以重构出整个图像。使用这种方法，便沿着笛卡尔坐标系以如图2A所示的扫描方式对傅立叶空间或“k-空间”进行采样。

为了增大采集图像的速率，通过采集较少的相位编码视图或者通过使用较快的脉冲序列(必然导致图像质量较低)，图像质量可能会有所牺牲。因此，在使用傅里叶变换方法时，在为实现期望的图像分辨率和质量而采集的视图的个数以及用于完整图像的NMR数据的采集速率这两方面之间，必然会有所权衡。

已发展出一种MR方法，该方法将自旋运动编码到所采集的信号的相位中，美国专利Re.32,701揭示了这种方法。这些共同构成一类被称为相位对比(PC)方法的技术。目前，大多数PC技术采集两种图像，对于相同的速度分量每一种图像具有不同的灵敏度。然后，通过形成这对速度编码图像之间的相位差或复数差，便可以产生图像。在通常所称的相位对比核磁共振血管造影术(PCMRA)中，上述这种运动编码方法被用于对流动的血液进行成像。

相位对比技术也已用于对流体进行成像并且提供血流的定量测量。在流体成像过程中，扫描期间所用的运动编码梯度对两个或三个正交的方向上的速度分量很敏感。从所得的速度分量图像中，可以产生总的定量流体图像。然而，当必须利用不同的运动编码梯度来采集四到六个完全采样的图像时，上述扫描变得过长。