[发明专利]运动校正的多核磁共振成像

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采集对象的磁共振(MR)图像的方法，一种用于采集对象的MR图像的磁共振成像设备以及一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品。

背景技术

磁共振成像(MRI)是医学中的主要成像技术之一。MRI能够产生软组织的详细图像。在MRI中，使用在组织内部发现的各种化合物的特定属性来产生图像，例如，最常用于此目的的是水。在受到强外部磁场作用时，质子¹H将与该外场对齐，结果产生净磁矩。在受到射频RF脉冲激励之后，这个磁化强度将产生能够检测到的RF信号。该RF信号的特点是与磁场强度相关的频率。因此，使用磁场梯度对空间信息编码，根据检测到的信号重构图像需要用到空间信息。

在一些情况下，当组织对比度不足以获得满意的临床信息时，使用人工造影剂。一些造影剂具有永久的磁偶极子，这会影响到附近水质子的驰豫过程，从而产生图像对比度的局部变化。其他造影剂包含不会在人体中自然发生的物质核子，例如用自然同位素的符号¹⁹F表示的氟。在这种情况下，如果对所述特定核子进行数据采集，仅仅可检测到的信号将源自所添加的(氟)造影剂而不是来自周围组织。

氟MRI数据中完全没有质子组织信号使得这种成像方法尤其适用于目标化分子成像，其中，构成目标造影剂(tCA)以结合到身体中特定的生物标记。基于它们对于特定疾病的特异性选择这些生物标志，于是，它们包含了有价值的诊断信息。这种生物标记的示例是α_vβ₃，这是一种血管发生期间上调的受体蛋白质。

通常，tCA由充当载体的核以及附着于所述核的配位体构成。配位体具体而言是抗体或其片段。核本身通常包含大量的氟原子。这可以是例如氟化合物的乳液或填充了全氟化合物的聚合物胶囊。然而，通常生物标记的浓度将非常低。这种低摩尔浓度使得¹⁹F的MR信号相对于¹H的信号低。¹⁹F信号的高分辨率成像是可能的，但这需要对¹⁹F信号取平均，以便增大信噪比(SNR)。取平均需要多次采集，因此需要额外的采集时间。此外，像全氟化碳的等容分子表现出大的化学位移，必需要对其进行校正以获得最佳的SNR和无歧义的结果。因此，必需要采用化学位移校正的采集和相关的频谱MRI方法，这一般会额外地耗费相当多时间。

以前已经提出了各种用于对多种核子进行磁共振成像的方法和系统。例如，EP 0 498 539 B1公开了一种磁共振设备，用于对氢和磷核子同时成像或光谱分析，这也适用于其他多核成像光谱应用。WO 2005/106518 A1公开了一种能够在几个RF频率处进行磁共振成像的磁共振成像设备。在EP 758 751、EP 0 955 554 B1和WO 2005/106519中公开了涉及相同主题的其他磁共振成像设备。

然而，由于采集MR图像数据通常由多次MRI测量构成，以便对MRI信号取平均来提高信噪比，因此必需确保在测量期间图像未受到生理性运动或变形的影响，这是由于在对象的不同状态下进行的这组测量不能立即得到比较。采集MR数据期间对象的运动产生如相位编码方向中的模糊或重影的图像缺陷。

因此，MRI期间对象运动的原因可能有多种。一个示例是心脏的周期性运动或肺的呼吸运动。

解决由于被成像对象运动导致的MR图像失真问题的一种可能是在MRI中进行运动校正。用于MRI的运动校正以很多种形式存在。在周期性运动的情况下，可以通过用外部装置监测运动并始终与运动同时采集信号来进行运动估计。心脏运动是这种运动的典型示例。在通常是呼吸运动的平移运动的情况下，通过被称为导航仪的铅笔形体积测量隔膜的位置，基于此进行估计，隔膜位置是在正常MR图像数据之外采集的。补偿通常基于周围解剖数据的刚性平移或仿射变换。可以在US 7,127,092和US6,888,915中找到用于减少磁共振成像中运动伪影的示例。

然而，在组织运动随时间不规则变化且在整个体积中都复杂的情况下，用于运动估计和校正的传统方法失效了。这种不规则且复杂的运动通常发生在肠内。即使在校正呼吸作用之后，小肠的蠕动也会通过将相邻的肠段朝着结肠推挤而导致复杂的位移模式。尽管结肠自身也呈现出蠕动，但其重复的局部束窄以不规则模式出现，因此是不可预知的。对肠管进行化学定位，例如，使用东莨菪碱注射，仅仅在较短时间内有效，这一时间一般对于CT而言是足够的，但对于MRI而言不够长。

发明内容