[发明专利]使用转向螺旋桨技术的磁共振成像

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年4月29日提交的美国临时申请61/29,203的优先权，在此通过引用将其并入本文中。

背景技术

磁共振成像（MRI）常用于成像受验者的内部组织。MRI通常通过将要成像的受验者或对象放置在称为主磁场的均匀强磁场B₀的等角点上或附近来进行。主磁场使组成受验者或对象的物质中具有磁矩的原子核（自旋）沿着磁场顺排。该自旋形成以与磁场强度成正比的速率围绕磁场方向进动的磁化强度。对于氢核（在MRI中采用的常见核），在1.5特斯拉的磁场中进动频率约为64兆赫（MHz）。如果磁化强度受到称为B₁磁场的小射频磁场扰动，则自旋可以以特征频率发出射频（RF）辐射。可以检测和分析发出的RF辐射，以得出可以用于生成受验者或对象的图像的信息。就本文的讨论而言，当描述“对象”的磁共振成像时，术语“对象”将用于指受验者（例如，人）或对象（例如，测试对象）。

在实际中，除了主磁场之外，还将磁场梯度应用于受验者或对象。磁场梯度通常沿着一个或多个正交轴（x，y，z）应用，z轴通常与B₀一致，并引起进动核自旋的频率和/或相位空间分布变化。通过以接通和断开的精心设计脉冲和/或脉冲序列应用射频B₁磁场和梯度磁场，发出的RF辐射可以携带当被检测和分析时，可以用于生成受验者或对象的详细、高分辨率图像的空间编码信息。人们已经开发了利用特定脉冲序列和先进图像重建方法两者的各种技术，提供了新的进展，但也带来了新的挑战。

单次激发平面回波成像（ss-EPI）是用于如功能成像、弥散成像和灌注成像那样的许多快速成像应用的流行脉冲序列。除了其抗运动的健壮性和高数据获取效率之外，ss-EPI还具有高场成像特别希望的低比吸收率（SAR）。然而，随着先进成像的范围扩大，ss-EPI的局限性越来越明显。除了其对磁化率变化和涡流高度敏感之外，单次激发的使用制约了最大k空间覆盖范围，这极大降低了可达到空间分辨率。这个问题随着磁场增强而变得更加突出，因为缩短的T2*弛豫时间使可用采样窗口变窄。

达到高空间分辨率的常见做法是采用多次激发脉冲序列。除了提高分辨率之外，多次激发EPI还降低了磁化率伪影和涡流敏感性。主要不足是对运动的敏感性增加了。解决运动问题的一种有效方式是将加强重建的周期性旋转重叠平行线（PROPELLER，螺旋桨）采样策略（1）并入多次激发EPI中。Chung等人的初步实现沿着PROPELLER叶片（blade）的短轴指定相位编码方向（2)。由于穿越k空间的速度（dk/dt）沿着相位编码方向仍然缓慢，所以每个叶片中的失谐效应仍然导致明显的伪影。最近，Skare等人发展了将相位编码方向从PROPELLER叶片的“长轴”切换到“短轴”的不同策略(3)。这种设计显著增加了相位编码的带宽，从而降低了图像的失真。然而，无论哪种实现都存在失谐效应以及称为“梯度各向异性”（4）的现象，原来在倾斜EPI获取中观察到(5-7)。

凭借其对失谐效应的免疫力，FSE或涡式自旋回波（TSE）已被广泛应用于临床。在过去二十多年的时间里开发的许多多次激发FSE技术中，利用PROPELLER采样的FSE近年来吸收了大量的关注（8)。除了从FSE继承下来的所希望特性之外，PROPELLER-FSE由于其围绕中心k空间的固有过采样而提供有效的自导航。但是，与EPI-PROPELLER脉冲序列相比，FSE-PROPELLER要慢得多。

发明内容

本文公开的实施例提供了基于梯度的PROPELLER脉冲序列和利用新的k空间穿越策略和全面相位校正方案的自旋回波PROPELLER（GRASP）序列，以便在与FSE-PROPELLER相比缩短数据获取时间时，获取伪影极不明显或没有的图像。本发明进一步包括通常牵连到以前的方法和对于使用本文公开的GRASP序列获取的k空间数据可以分开和独立校正的不同类型相位误差的识别。