[发明专利]用于抑制MR成像中伪影的系统

说明书

本申请是由W.Rehwald等人在2011年1月27日申请的临时申请序列号为No.61/436,701的非临时申请。

技术领域

本发明涉及用于抑制在MR成像中由组织、流体或其他物质的长纵向弛豫时间(T1)引起的伪影。

背景技术

磁共振成像(MRI)获取空间频域(k-空间)中的数据，其包括被称为相位编码的多重线。使用快速傅里叶变化(FFT)将k-空间数据组转换成图像。在许多应用中，k-空间的获取分布在脉冲序列(称为“分段”)的多个应用中。可替代的，k-空间获取可以全部一次性获取，称为“单发射”成像。K-空间中任何周期失真都可以导致最终图像中的伪影，其中伪影是出现在最终图像中的特征，但是在目标对象中实际上并不存在。

在MRI中，图像伪影经常妨碍临床图像评价。一种类型的伪影(重影)源自具有长纵向恢复时间T1的流体、组织或其它物质，其被称做“长T1核素”。这种长T1核素包括心包和胸腔积液、脑脊液(CSF)(脑以及椎管中)、以及乳房植入物中的盐液。积液可能会在人体的不同部位发生，例如心脏周围以及心包膜内(心包积液)或肺中(胸腔积液)。

来自长T1核素的重影伪影在使用具有分段获取(由Wolfgang G Rehwald，Enn-Ling Chen，Raymond J.Kim在2010年9月2日申请的名称为“Long Tl ArtifactSuppression Techniques for Magnetic Resonance”的专利申请US20100219829)的反转恢复脉冲序列获得的MR图像中产生。该序列重复地完成相同方案的反转恢复(IR)脉冲和读出(RO)事件，但是在每个RO过程中获取不同组的相位编码线。图1示出了该已知分段IR序列(在该实例中中使用ECG进行门控)的时序图并且示出了在原始数据空间中所获取MR数据的布置。对于长T1核素，如果在后续反转脉冲之间没有足够的时间，则原始数据的周期失真将发生，其在傅里叶变换时引起长T1核素呈现偏移量的移位并且叠加在最终图像上。

这些重影伪影可以作为“鬼影”在多个错误位置处叠加在图像上，从而模糊患者形态以及长T1核素的真实位置。图2示出了患者中这种重影伪影的实例。在实例中，乳房植入物中的盐液(箭头201)具有非常长的T1并且在由箭头207指示的整个可见区上产生多个鬼影。

第二种伪影发生在使用反转脉冲的单发射成像中。如果在图像获取之间没有足够恢复时间的情况下获取一堆单发射图像，则长T1核素的图像强度在图像之间产生振荡。因为图像强度通常认为是来自T1中的差异(其中较亮对比是较短的T1，较暗对比是较长的T1)，这可以使图像解释变得复杂。

伪影源来自长T1核素磁化中的振荡。图3示出了短303、中307以及长T1核素309的磁化。该实例中的成像周期等于RR间隔311的两倍，其中每个RR间隔是一个心搏的持续时间。每个“成像RR”311跟随有“等待RR”313以便恢复磁化。短303和中307T1磁化在每个RR成像周期中穿过各自相同的恢复曲线并且处于“稳定状态”，但是长309T1信号的磁化不是这样的。长309T1磁化信号在曲线309所示的每个RR间隔读出过程中具有不同幅度，并且长T1核素不处于稳定状态。振荡导致原始数据中的相位误差，该相位误差沿着图像中的相位编码方向导致所述重影。

长T1重影伪影可以阻止基于所获取的MR图像来进行的临床诊断。例如，来自胸腔积液的鬼影可以叠加在感兴趣结构上，诸如心脏的长轴视图，使得不能够诊断。甚至更棘手的是，重影可能导致在诸如延时增强(心肌存活性)图像中产生不正确诊断。来自叠加在心肌上的脊髓液的较低亮度鬼影可能曲解为梗塞。这导致假阳性诊断以及可能的不恰当患者治疗。

使用IR脉冲产生图像对比度的已知MR系统，通过包括虚拟心跳(DHBs)来解决伪影问题，该虚拟心跳在扫描开始处进行。DHB序列是在前导周期中进行的脉冲序列(在该情形，通常用以获取数据的反转脉冲和RF以及梯度脉冲)，但是没有存储数据(记录事件被关闭，给出虚拟读出，DR)。尽管这改善了图像质量，但其不会完全移除长T1重影。已知的“虚拟心跳”方法弱化重影伪影的强度，但不会完全将其移除，这是因为单个虚拟周期不足以将长T1流体驱动到稳定状态。为了仅使用虚拟心跳来完全移除长T1重影伪影，则需要至少四个虚拟心跳以产生4×2＝8个的额外心跳。这超出了患者呼吸保持能力。因此，已知的“虚拟心跳”方法不能完全阻止长T1重影伪影。