[发明专利]自旋锁磁共振成像中分离水和脂肪信号的系统和方法

说明书

MRI图像中脂肪和水信号的分离可以通过一种技术实现，该技术包括使用包含绝热脉冲的自旋锁RF脉冲序列和使用Dixon方法进行水/脂肪分离。自旋锁RF脉冲序列可以是绝热连续波恒幅自旋锁(ACCSL)脉冲序列。数据采集可以使用任何与Dixon方法兼容的采集方法。数据采集完成后，可以生成源图像并进行分析(例如，使用Dixon方法)，生成单独的水和脂肪图像。基于自旋锁的成像生物标志物(如T1ρ)的空间分布可以从水图像和/或脂肪图像中确定。

相关申请的引用

本申请要求2019年2月4日提交的美国专利申请第16/267,218号的优先权。

发明背景

本申请大体涉及磁共振成像(MRI)技术，并具体涉及自旋锁MRI中分离水和脂肪信号的技术。例如，这些技术可用于T1ρ成像和定量以及其他成像生物标志物。

磁共振成像(MRI)是一种无创成像技术，可以评估多种组织的组成和状态。在MRI过程中，患者被置于强的纵向磁场(B0)中，该磁场使患者体内原子的核自旋对齐，产生净磁化矢量。具有磁场分量(B1)的射频脉冲(RF)横向穿过纵向磁场，施加调谐为感兴趣的同位素(通常为¹H)的拉莫尔频率的频率。这些脉冲可以将自旋翻转到更高的能量状态，从而产生磁化矢量的横向分量。当这些自旋返回到基态时，可以检测到来自患者身体的响应性磁共振信号。根据这些信号，可以测量磁化特性。

MRI中的自旋锁技术通常涉及施加长RF脉冲(称为“自旋锁”脉冲)来锁定有效磁场周围的磁化。这些技术可以用来量化各种成像生物标志物，所述生物标志物可以揭示关于组织中大分子含量的有用信息。例如，旋转坐标系(T1ρ)中的自旋点阵弛豫时间表征自旋锁过程中的衰减(或弛豫)速率。由于许多疾病在非常早期就开始改变组织的大分子含量，自旋锁MRI为疾病的早期检测提供了可能。此外，自旋锁MRI可能用于在大分子水平上监测治疗的有效性。

常规自旋锁MRI技术对脂肪的存在非常敏感，一部分原因在于脂肪分子中的质子发生能导致自旋锁失败的化学位移。对于包括浸润性脂肪组织的组织，这能导致伪结果和定量错误。为了减少这种伪结果和错误，已经应用频谱选择性RF脉冲(例如，在自旋锁脉冲之前)来抑制脂肪信号。但是，这种方法具有局限性，一部分原因在于该方法容易受到B0磁场不均匀性(这在现代MRI系统中很常见)的影响，还有一部分原因在于脂肪有多个化学位移分量，每一个都有不同的化学位移，光谱选择性RF脉冲不能抑制所有这些脉冲。

因此，需要改进自旋锁MRI中的脂肪抑制技术。

发明概述

本申请的一些实施方案涉及自旋锁MRI中脂肪和水信号的分离。在一些实施方案中，可以通过以下技术实现脂肪和水信号的分离：该技术包括使用合并有绝热脉冲的自旋锁RF脉冲序列并使用Dixon方法进行水/脂肪分离。例如，自旋锁RF脉冲序列可以是绝热连续波恒幅自旋锁(ACCSL)脉冲序列，其可以包括绝热半通道(AHP)、具有自旋锁时间的恒幅自旋锁RF脉冲和反向AHP，其中AHP和反向AHP具有等于自旋锁振幅的RF振幅。数据采集可以使用任何与Dixon方法兼容的采集方法。在数据采集之后，可以生成源图像(例如，使用从MRI数据生成图像的常规技术)。可以对源图像进行分析，生成单独的水和脂肪图像。在一些实施方案中，基于自旋锁的成像生物标志物(例如T1ρ)的空间分布可以例如从水图像中定量确定。到水图像没有脂肪信号的贡献的程度时，可以提高定量的可靠性。

以下详细描述以及说明书附图提供了对请求保护的发明的性质和优点的进一步理解。

附图简要说明

图1显示了可在实践本申请的一些实施方案中使用的MRI系统。

图2A-2C显示了可在本申请的一些实施方案中使用的ACCSL脉冲序列的特征的示意图。

图3A显示了具有图2A的振幅波形和图2B的频率波形的ACCSL RF脉冲簇的频谱。