[发明专利]用于高分辨率MRI合并复用灵敏度编码（MUSE）的多重拍摄扫描协议

说明书

利用具有复用灵敏度编码（MUSE）的多重拍摄DWI固有地校正非线性拍摄到拍摄相位变动，而不需要使用导航回波。多重拍摄DWI可以使用交错回波平面成像或其它扫描协议。这个新技术应当证实对于绘制脑部结构的高价值并且对于神经科学研究的高空间分辨率的连通性。

相关申请

本申请要求2012年6月28日提交的US临时申请号No. 61/665494的权益和优先权，其内容由此通过引用而合并，如同全文记载于此。

联邦支持声明

本发明是利用国家健康研究所授予的拨款编号R01 NS 074045, R01 EB 009483和R01 NS 075017下的政府支持而做出的。美国政府对于本发明享有某些权利。

背景技术

弥散加权成像（DWI）和弥散张量成像（DTI）的出现提供了经由水弥散调查研究人脑中白质的完整性及其对神经功能的影响的手段。诸如从DWI和DTI扫描导出的表观弥散系数（ADC）和部分各向异性（FA）之类的组织弥散特性的定量映射对于各种疾病的病理变化敏感，并且因此在临床上有价值。包括弥散张量成像（DTI）在内的弥散加权磁共振成像（DWI）技术现在是用于评估体内神经微结构最为强大的工具之一[1,2,3]。迄今，已经普遍地利用诸如单次拍摄回波平面成像（EPI）[4]之类的单次拍摄脉冲序列获取DWI数据，以避免放大运动引发的相位误差[5]所导致的显著伪像。然而，单次拍摄DWI经常在空间分辨率方面受限[6]，使其难以测量需要高空间分辨率的精细结构中的详细弥散特性[7]。

已经投入显著的努力以解决DWI中的分辨率限制。并行成像技术的进步使用以选定加速因子的欠采样k-空间数据已经实现了较高的空间分辨率和保真度[8]。然而，当使用较低的加速因子（例如2）时，并行DWI仍然受几何失真和不够理想的点扩散函数限制。另一方面，当使用较高的加速因子时，在重建的并行MR图像中噪声被不合期望地放大。为了彻底消除这些限制，已经开发了诸如交错EPI、交错螺旋成像，PROPELLER和具有嵌入或固有低分辨率导航回波的快速自旋回波脉冲序列之类的多重拍摄技术以解决被放大的拍摄到拍摄运动引发的相位变动，并且产生足够的高分辨率DWI数据[9,10,11,12,13,14,15,16,17,18]。然而，如果运动在导航和真实DWI数据获取之间不同，则基于导航回波的校正可能失效。还提出了不使用导航回波的替换的相位校正机制。举例来说，已经表明可以利用后处理中迭代的且经常是耗时的计算算法而不利用导航根据交错DWI来估计运动引发的相位误差的线性项[19]。然而，这个迭代计算方案在校正由多重拍摄DWI数据中的局部移动所导致的非线性相位误差时可能不是有效的。已经表明，可以根据变密度螺旋成像的嵌入低分辨率信号固有地估计多重拍摄DWI中的线性和非线性相位变动[20,21,22]。变密度螺旋成像方法的潜在问题是当期望高分辨率导航回波时可能连累成像吞吐量。

发明内容

本发明的各实施例利用使用复用灵敏度编码（MUSE）实现高空间分辨率、高SNR、高空间保真度和最小的运动引发的相位误差（所有固有地不需要（但可选地使用）导航回波）的新颖技术来解决前述技术挑战。

MUSE方法可以采用常规SENSE技术[23]来估计多个EPI分段之间的运动引发的相位变动，并且随后可以从交错EPI的所有分段同时地联合计算混淆体素（aliased voxel）（由于内扫描运动引起）的量值信号。与常规SENSE过程相比，MUSE方法具有极大地改进的矩阵求逆调节并且因此可以产生较高SNR的DWT或非DWI图像。与现有基于导航的交错DWI方法相比，用于交错DWI的MUSE协议技术允许交错DWI而不需要任何脉冲序列修改。