[发明专利]用于以MRI计算质子密度脂肪分数的方法和装置

说明书

本发明涉及一种基于感兴趣区域(ROI)中的脂肪参考脂质定量并使用参考组织的确定来从水和脂肪分离的磁共振成像MRI计算质子密度脂肪分数PDFF的方法。该方法包括确定以下内容的步骤：F.β_f/R，其中F是由MRI提供的ROI中的脂肪信号，β_f是提供参考组织中和ROI中的脂肪信号的T1饱和度值之间的比率的函数；并且R是脂肪信号和水信号之和在强度标度上的表示，其中脂肪信号和水信号中的每一个的饱和度等于参考组织中脂肪的饱和度。

技术领域

本公开涉及基于脂肪参考脂质定量(fat-referenced lipid quantification)的质子密度脂肪分数(PDFF)磁共振成像(MRI)的计算。

背景技术

非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)——一系列以脂肪变性为特征的疾病——与代谢综合征、糖尿病和肥胖症相关(Ekstedt等人，2006年；Ertle等人，2011年)，并可导致晚期纤维化、肝硬化和肝细胞癌(Ekstedt等人，2006年；Wattacheril等人，2012年)。非酒精性脂肪肝炎(nonalcoholic steatohepatitis)——一种更严重的NAFLD形式——现在是发达国家中肝病的最常见的单一原因(Sanyal，2011年；Misra等人，2009)，并与高发病率和死亡率相关联。患有NAFLD的患者的肝细胞脂肪的评估和分级通常需要肝脏活检和组织学。然而，由于肝脏活检是一个昂贵、侵入性且痛苦的过程，对采样可变性敏感(Hubscher，2006年；Wieckowska等人，2008年)，所以包括磁共振波谱(MRS)和MRI的成像模式经常被用来确定质子密度脂肪分数(PDFF)。PDFF-MRS是一种用于肝脏脂肪含量的定量的非侵入性且精确的方法，但由于其费用和对特定专业知识的依赖性，在临床实践中实施已证明是困难的。此外，该方法仅给出肝脏脂肪含量的局部估计(Reeder等人，2010年)。多回波MRI确定的PDFF成像提供肝脏脂肪的非局部、定量、标准化的测量结果，该测量结果可重现并与MRS(Noureddin，2013年；Kamg 2011年)、肝脏活检(Tang等人，2013年)和离体测量(Bannas等人，2015年)密切相关。

基于异相和同相图像的采集的使用两点Dixon(2PD)技术的传统定量脂肪分数分析已被证明可用于评估肝脏脂肪(Dixon，1984年；Glover，1991年；Qayyum等人，2005年；Pilleul等人，2005年；Reeder等人，2005年；Reeder和Sirlin，2010年)。2PD相对于多回波Dixon的缺点在于，T2*必须在单独的实验中确定。但是，本质上，双回波和多回波Dixon共享有影响MRI信号强度的相同的混杂因素，包括T₂*衰减、肝脏脂肪的光谱复杂性和T₁-饱和度偏差(Reeder等人，2011年；Chebrolu等人，2010年)。虽然前三个因素可以通过信号建模来减少，但是通常使用低翻转角(flip angle)来避免T₁-饱和度偏差，这是因为交替的长重复时间会导致不可行的屏气时间。然而，低翻转角与低信噪比(SNR)相关联，导致肝脏PDFF成像灵敏度降低(Johnson等人，2014年)。这使得图像体素尺寸、屏气长度和SNR之间的权衡变得复杂。此外，随着SNR降低，适当的线圈定位变得更加重要，尤其是在肥胖患者中，这使得该技术的临床转换更加困难。

通过增加翻转角，从而将采集转换到T₁-饱和度状态，体素尺寸、屏气长度和期望水平的SNR之间的权衡变得不那么关键(等人，2014年)。然而，T₁加权会导致测量信号的偏差，除非进行校正(Fleysher等人，2009年)。正如Kuhn及同事所证明的那样，使用更复杂的实验自适应地测量和补偿T₁偏差是可能的(等人，2014年)。如果脂肪和水组织的T₁值被很好地表征，那么将这种校正应用于三维(3D)采集是简单的。然而，MR脉冲序列实现方式的具体特征以及水和脂肪的T₁的定量不确定性可能影响信号方程的有效性，并导致残余T₁偏差。