[发明专利]具有运动补偿的介入式MR成像

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像领域。本发明涉及一种对放置在MR装置的检查体积中的患者身体的至少一运动部分进行MR成像的方法。本发明还涉及一种MR装置以及要在MR装置上运行的计算机程序。

背景技术

利用磁场和核自旋之间的交互作用来形成二维或三维图像的图像形成MR方法，目前被广泛使用，尤其是在医学诊断领域中，因为对于软组织成像而言，它们在许多方面优于其他成像方法，不需要致电离辐射并且通常是非侵入性的。

根据一般的MR方法，将要检查的患者身体布置在强的均匀磁场中，同时磁场的方向限定了测量所依据的坐标系的轴(通常是z轴)。根据施加具有限定频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的交变电磁场(RF场)能够激励的磁场强度(自旋共振)，磁场针对个体核自旋产生不同的能量水平。从宏观的角度讲，个体核自旋的分布产生总体磁化(magnetization)，可以通过施加具有适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)而使总体磁化偏转脱离平衡状态，同时磁场垂直于z轴延伸，使得磁化绕z轴执行旋进运动。旋进运动描述了锥形的表面，锥形的孔径角被称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加的电磁脉冲的强度和持续时间。对于所谓的90°脉冲而言，自旋被从z轴偏转到横平面(翻转角90°)。

在RF脉冲终止之后，磁化弛豫返回到初始平衡状态，其中再次以第一时间常量T₁(自旋点阵或纵向弛豫时间)建立z方向上的磁化，以及以第二时间常量T₂(自旋-自旋或横向弛豫时间)建立垂直于z方向弛豫的方向上的磁化。可以借助在MR装置的检查体积内布置和取向的接收RF线圈来探测磁化的变化，从而在垂直于z轴的方向上测量磁化的变化。在施加例如90°脉冲之后，横向磁化的衰减伴随着核自旋(由局部磁场不均匀诱发的)从具有相同相位(phase)的有序状态过渡到所有相位角均匀分布(移相)的状态。可以利用重新聚焦脉冲(例如180°脉冲)来补偿移相。这在接收线圈中产生了回波信号(自旋回波)。

为了实现在身体内的空间分辨率，在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度，导致自旋共振频率的线性空间从属性。因此在接收线圈中拾取的信号包含可能与身体中的不同位置相关联的不同频率的分量。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频率域，并被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本对每条线进行数字化。例如，借助傅里叶变换将一组k空间数据变换成MR图像。

心脏介入式MR成像是一种有前景的工具，其中可以将介入式器械的精确定位与优异的软组织对比度进行组合。此外，可以借助适当的MR成像技术获得来自心脏的功能信息。MR成像与介入式器械的跟踪的组合对于需要治疗监测的治疗应用而言尤其有利，这样的应用例如是MR电生理学介入。然而，心脏MR成像与空间分辨率、扫描时间和信噪比(SNR)之间的妥协相关。因此，有效的运动补偿极为重要。采集足够多的MR数据以重建图像要花费一定时间。要成像对象的运动，如心脏的跳动结合患者的呼吸运动，在该有限的采集时间期间内通常会在相应的重建MR图像中导致运动伪影。当指定MR图像的给定分辨率时，可以将采集时间减少到仅仅非常小的范围。在动态MR成像扫描中，根据治疗监测的需要，数据采集期间被检查对象的运动导致各种不同的模糊、定位错误和畸变伪影。已经开发出了预期式运动校正技术，诸如所谓的导航器技术或PACE，以通过预期地调节成像参数来克服运动方面的问题，成像参数即用于MR信号采集的成像序列的参数，其限定成像体积内视场(FOV)的位置和取向。在导航器技术中，从与被检查患者的横膈膜交叉的铅笔形体积(导航器射束)采集MR数据集。交互地放置该体积，使得能够根据采集的MR数据集重建横膈膜的位置以及将其用于实时的FOV运动校正。导航器技术主要用于使心脏检查时呼吸运动的效应最小化。与导航器技术(需要导航器射束以探测运动差异)相反，上述PACE技术使用事先采集的动态图像在相继的动态扫描的时间尺度上预期地调节成像参数。此外，已知应用基于ECG的选通，以便使图像采集与心脏跳动同步，由此减小由于心脏周期变化导致的运动伪影。

已知的运动补偿方法由于减小了扫描占空比，不利地需要增加扫描时间。此外，上述导航器技术需要复杂的扫描规划。

另一方面，近来发现，MR成像能够使消融之后不久的心脏电生理学消融的效果可视化，其中，据证实，可以借助原地MR成像识别与消融相关的生理变化。然而，由于SNR有限以及运动伪影的原因，当前在图像质量方面存在局限。

发明内容