專利名稱：磁共振彈性成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振彈性成像方法，其包括向待檢查的對象以振動周期(T)施加機械振動以在對象體內(nèi)生成機械波，以及以重復(fù)時間TR施加運動敏感的磁共振采集序列以從對象采集磁共振信號。
背景技術(shù)：
從美國專利US 5592085已知這樣的磁共振彈性成像方法。在已知的磁共振彈性成像方法中，向被檢查的對象施加振動應(yīng)力。交變磁梯度場與NMR成像序列中所采用的施加的應(yīng)力同時以測量跨整個視場的自旋運動
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磁共振彈性成像(MRE)方法，其使得信號采集的重復(fù)時間受到更少的約束。這一目的是通過本發(fā)明的MRE方法實現(xiàn)的，所述方法包括-向待檢查的對象以振動周期(T)施加機械振動，以在對象體內(nèi)生成機械波，-以重復(fù)時間Tk施加運動敏感的磁共振采集序列，以從對象采集磁共振信號，-采集序列包括在個體重復(fù)時間之內(nèi)施加一個或多個相位編碼步驟(step)，其中，-重復(fù)時間乘以在一個重復(fù)時間之內(nèi)的相位編碼的數(shù)量不等于振動周期的整數(shù)倍，并且-從磁共振信號來重建波型(pattern)的磁共振圖像，所述磁共振信號是在由機械振動的相位和相位編碼展成的樣本空間中收集的。因為采集序列的重復(fù)時間不受限于振動周期的整數(shù)倍，重復(fù)時間能夠被縮短，例如縮短到大約IOms的值，或者甚至短至2ms。由此，本發(fā)明使得MRE能夠利用場-回波序列來執(zhí)行。在振動被施加至患者的身體以生成機械剪切波期間，采集磁共振信號。對于每種相位編碼分布特性(profile)，具有相同相位編碼和一定范圍的讀取(或頻率)編碼的磁共振信號，記錄機械振動的相位。由此，本發(fā)明的方法在由機械振動和相位編碼展成的樣本空間中收集磁共振信號。這允許重建由于機械振動產(chǎn)生的波型。參考在從屬權(quán)利要求中限定的實施例，將進一步闡述本發(fā)明的這些和其他方面。在本發(fā)明的一個方面中，采集所收集的磁共振信號，使得對于各個相位編碼值(步驟)，采集磁共振信號，其具有機械振動的相位的若干值。特別地，顯然從針對個體相位編碼的機械振動的相位的三個值，能夠提取具有機械振動的振動周期的正弦波的DC分量和相位與幅度。然后針對若干相位編碼導(dǎo)出這些值。對于針對機械振動的相位的三個或更多個值的k空間中的ky和/或kz方向的每個相位編碼步驟，在樣本空間中采集和收集磁共振信號。機械振動的相位的三個值允許在有疑問的相位編碼處提取具有機械振動的振動周期的正弦波的DC分量和相位與幅度。當(dāng)針對機械振動的相位的多于三個值來采集磁共振信號時，那么能夠更為精確的重建組織中的機械振動。另一方面，當(dāng)針對相位的多個值采集磁共振信號時，需要更長的時間來采集所有磁共振信號。對于來自針對所述相位編碼步驟的所收集的磁共振信號的相位編碼值中的每個，導(dǎo)出針對機械波的相位的DC分量、動態(tài)幅度的值。動態(tài)幅度是表示對象體內(nèi)的機械波的正弦波的變化的范圍。因此，根據(jù)相位編碼和機械波的相位從組織的機械振動的相位和動態(tài)幅度產(chǎn)生波型的磁共振圖像。僅需要DC分量以提取動態(tài)幅度，從所述動態(tài)幅度本身足以重建波型。根據(jù)所述DC分量，重建解剖區(qū)域的圖像，波型在所述解剖區(qū)域中傳播。因此，本發(fā)明的這一方面允許在圖像中顯示波型，其還表示靜態(tài)解剖結(jié)構(gòu)。這種方法依賴于已知機械波的頻率。在實踐中，穿過對象(例如待檢查的患者)的組織的機械波的頻率等于所施加的機械振動的頻率。此外，機械波在實踐中由正弦波非常好地近似。然后，通過對所采集的數(shù)據(jù)的傅里葉變換對波型進行重建。當(dāng)采用k空間中的笛卡爾掃描模式時，相位編碼可以在k空間中的一個方向(ky)或兩個方向(ky和kz)。本發(fā)明還可以利用用于掃描k空間的其他方法來實施，諸如使用k空間中的徑向或螺旋掃描軌線。通常，通過施加時域相位編碼梯度場來施予相位編碼。因為實際針對機械振動的相位 的大量的值采集磁共振信號，以高的準(zhǔn)確度重建波型。在本發(fā)明的備選方面中，針對機械振動的相位的有限數(shù)量(至少三個)的值，實際采集磁共振信號。針對機械振動的相位的額外的值，從所測量的磁共振信號對(讀取編碼的)磁共振信號的值進行內(nèi)插。通過這種方式，獲得一系列數(shù)據(jù)，其對應(yīng)于機械振動的相位的連續(xù)值。針對相位編碼的若干值重復(fù)這一流程。從整個數(shù)據(jù)集，能夠重建波型。這種內(nèi)插方法要求較少的實際要采集的磁共振信號，從而縮短采集時間。在本發(fā)明的另一方面中，在若干不同的振動頻率下同時生成機械振動。在本發(fā)明的這一方面中，由若干致動器生成機械振動，其共同產(chǎn)生寬的空間區(qū)域，其中，在待檢查的對象體內(nèi)生成機械波。亦即，每個致動器都在區(qū)域中生成機械波，并且各個致動器生成機械波的區(qū)域共同形成寬的空間區(qū)域。優(yōu)選地，以不同的頻率操作相應(yīng)的致動器。通過這種方式，避免了由不同致動器生成的機械波的相互干擾。特別地，不同的致動器使用不同的頻率避免了來自致動器的破壞性干擾的貢獻，所述破壞性干擾不產(chǎn)生信號。當(dāng)采用若干(N個)振動頻率時，那么對于機械振動的相位的2N+1個值，每個相位編碼步驟都需要磁共振信號。這使得能夠緊接著DC偏移，在振動頻率中的每個處提取機械振動的相位的動態(tài)幅度和相位。特別地，通過相對于對象，即待檢查的患者，在不同位置放置以不同頻率產(chǎn)生機械振動的致動器來加寬生成機械振動的空間區(qū)域。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振檢查系統(tǒng)。本發(fā)明的磁共振檢查系統(tǒng)包括致動器，致動器向?qū)ο?，特別是向待檢查患者的身體，施加機械振動，以在對象體內(nèi)引起機械波。所述磁共振檢查系統(tǒng)配備有RF激勵系統(tǒng)，以施加RF脈沖來激勵對象體內(nèi)的自旋。還可以施加RF脈沖以重新聚焦和/或反轉(zhuǎn)所激勵的自旋。梯度系統(tǒng)包括梯度線圈，用于為磁共振信號的空間編碼施加時域磁梯度場(梯度脈沖)。所述梯度系統(tǒng)還生成運動敏感梯度脈沖。RF激勵系統(tǒng)和梯度系統(tǒng)共同操作以生成運動敏感的磁共振采集序列，從而生成來自對象的磁共振信號。RF激勵系統(tǒng)包括RF天線，例如為RF線圈的形式。梯度系統(tǒng)包括梯度線圈和梯度放大器。梯度放大器將電流饋送至梯度線圈，其生成梯度磁場。這些RF線圈常常以激勵模式以及以接收器模式工作。因此RF線圈常常由RF激勵系統(tǒng)和RF接收器系統(tǒng)共享。RF接收器系統(tǒng)因此包括RF接收器天線，S卩，RF接收器線圈，或者以接收模式工作的RF線圈。RF接收器系統(tǒng)還包括電子(數(shù)字)接收器系統(tǒng)以接收磁共振信號，所述磁共振信號是由RF接收器天線拾取的。所述接收器系統(tǒng)還處理磁共振信號以使磁共振信號能夠應(yīng)用于重建器。所述重建器例如通過快速傅里葉變換從磁共振信號重建磁共振圖像。RF激勵系統(tǒng)、RF接收器系統(tǒng)、重建器和致動器受到控制單元的控制，控制單元常常為數(shù)字主計算機的形式。根據(jù)本發(fā)明，控制單元控制磁共振信號的這些分量以執(zhí)行本發(fā)明的方法。特別地，控制單元進行布置以設(shè)置機械振動的重復(fù)時間，設(shè)置運動敏感的磁共振采集序列的重復(fù)時間乘以相位編碼步驟的數(shù)量不等于振動周期 的整數(shù)倍。此外，控制單元令RF接收器系統(tǒng)在由機械振動的相位和相位編碼展成的樣本空間中收集磁共振信號。最后，重建器從所收集的磁共振信號重建待檢查的對象體內(nèi)的機械波的磁共振圖像。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的計算機程序。本發(fā)明的計算機程序能夠在諸如CD-rom盤或USB記憶棒的數(shù)據(jù)載體上提供，或者本發(fā)明的計算機程序能夠從諸如萬維網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)下載。當(dāng)被安裝到包含在磁共振成像系統(tǒng)中的計算機中時，使得所述磁共振成像系統(tǒng)能夠根據(jù)本發(fā)明來工作并且使得磁共振檢查系統(tǒng)能夠以短的重復(fù)時間執(zhí)行磁共振彈性成像。參考下文所描述的實施例以及參考附圖，本發(fā)明的這些和其他方面將得以闡述。


在附圖中圖I示意性示出了其中使用了本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)；以及圖2示出了在樣本空間中對所采集的數(shù)據(jù)的采樣的范例。
具體實施例方式圖I示意性示出了其中使用了本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)。所述磁共振成像系統(tǒng)包括一組主線圈10，從而生成穩(wěn)定、均勻的磁場。以某種方式構(gòu)造主線圈，例如使得它們圍繞隧道形狀的檢查空間。待檢查的患者被置于患者支撐物上，所述患者支撐物滑動到這一隧道形狀的檢查空間中。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括若干梯度線圈11、12，從而特別是在各個方向以時域梯度的形式，生成磁場梯度空間變化，以將其疊加到均勻磁場上。梯度線圈11、12被連接到梯度控制器21，其包括一個或多個梯度放大器和能控制的功率提供單元。梯度線圈11、12通過借助功率提供單元21施加電流來供能；對此，功率提供單元與將電流施加至梯度線圈的電子梯度放大電路匹配，以便生成適當(dāng)時域形狀的梯度脈沖(也稱為“梯度波形”)。梯度的強度、方向和持續(xù)時間受到功率提供單元的控制器的控制。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括分別用于生成RF激勵脈沖以及用于拾取磁共振信號的發(fā)射和接收線圈13、16。發(fā)射線圈13優(yōu)選被構(gòu)造為體線圈13，從而圍繞待檢查對象(或一部分)。體線圈通常以某種方式被布置在磁共振成像系統(tǒng)中，使得當(dāng)待檢查的患者30被布置在磁共振成像系統(tǒng)中時，他或她被體線圈13圍繞。體線圈13充當(dāng)用于發(fā)射RF激勵脈沖和RF重聚焦脈沖的發(fā)射天線。優(yōu)選地，體線圈13包括所發(fā)射的RF脈沖(RFS)的空間均勻的強度分布。相同的線圈或天線通常交替用作發(fā)射線圈和接收線圈。此外，發(fā)射和接收線圈通常被成形為線圈，但發(fā)射和接收線圈充當(dāng)用于電磁信號的發(fā)射和接收天線的其他幾何結(jié)構(gòu)也是可行的。發(fā)射和接收線圈13被連接到電子發(fā)射和接收電路15。應(yīng)當(dāng)注意到，備選地，能夠使用分離的接收和/或發(fā)射線圈16。例如，表面線圈16能夠用作接收和/或發(fā)射線圈。這樣的表面線圈在比較而言較小的體積中具有高的靈敏度。所述接收線圈，諸如表面線圈，被連接到解調(diào)器(DMD)24，并且借助解調(diào)器24對所接收的磁共振信號(MS)進行解調(diào)。經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(DMS)被應(yīng)用于重建單元。所述接收線圈被連接到前置放大器23。前置放大器23放大由接收線圈16接收的RF共振信號(MS)并且將經(jīng)放大的RF共振信號應(yīng)用于解調(diào)器24。解調(diào)器24對經(jīng)放大的RF共振信號進行解調(diào)。經(jīng)解調(diào)的共振信號包含關(guān)于在待檢查對象的部分中的局部自旋密度的實際信息。此外，發(fā)射和接收線圈15被連接到調(diào)制器(MOD) 22。調(diào)制器22與發(fā)射和接收電路15激活發(fā)射線圈13，從而發(fā)射RF激勵和重聚焦脈沖。具體而言，表面接收線圈16通過無線鏈接的方式與發(fā)射和接收電路耦合。由表面線圈16接收的磁共振信號數(shù)據(jù)被傳送至發(fā)射和接收電路15，并通過無線鏈接將控制信號發(fā)送至表面線圈(例如，以對表面線圈進行調(diào)諧和去諧)。
重建單元從經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(DMS)導(dǎo)出一個或多個圖像信號，所述圖像信號表示待檢查對象的被成像部分的圖像信息?；蛘?，經(jīng)放大的磁(RF)共振信號由AD采樣單元進行采樣，AD采樣單元然后將經(jīng)數(shù)字化采樣的信號應(yīng)用于重建器。重建單元(REC)25在實踐中優(yōu)選被構(gòu)造為數(shù)字圖像處理單元25，其被編程以便從經(jīng)解調(diào)的磁共振信號導(dǎo)出表示待成像對象的部分的圖像信息的圖像信號。所述信號輸出到重建監(jiān)視器26，從而所述監(jiān)視器能夠顯示磁共振圖像。或者，能夠?qū)碜灾亟▎卧?5的信號存儲在緩存器單元27中，同時等待進一步處理。根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)還配備有控制單元20，例如為包括(微)處理器的計算機的形式?？刂茊卧?0控制RF激勵的執(zhí)行以及時域梯度場的施加。對此，將根據(jù)本發(fā)明的計算機程序加載到例如控制單元20和重建單元25中。圖I中所示的磁共振檢查系統(tǒng)尤其被配置成執(zhí)行磁共振彈性成像(MRE)。所述磁共振檢查系統(tǒng)配備有致動器41，其將機械振動施加至待檢查患者的身體，從而在患者的身體內(nèi)生成機械波。圖I中所示的實施例具有工作在不同振動頻率下的兩個致動器41。這兩個致動器生成向其中生成機械波的寬的空間區(qū)域。因為每個致動器工作于其自身窄的數(shù)百赫茲的區(qū)域頻帶內(nèi)，避免了在寬的空間區(qū)域中的破壞性干擾。此外，控制單元20包括MRE模塊42，其控制磁共振檢查系統(tǒng)的各MRE方面。特別地，MRE模塊42控制致動器41。MRE模塊42還與重建器23耦合以將施加至患者的身體的機械振動的相位應(yīng)用于重建器。重建器接收如所解釋的(經(jīng)解調(diào)的)磁共振信號以及機械振動的相位。根據(jù)本發(fā)明的這一實施方案，重建器被編程以針對機械振動的相位的各個值采集針對每個相位編碼步驟的磁共振信號。此外，重建器包括算術(shù)函數(shù)以計算在患者身體內(nèi)生成的機械波的DC分量、動態(tài)幅度與相位。MRE模塊42還傳輸每個致動器41的振動的頻率。這一頻率由重建器考慮以重建患者身體中的波型。更一般而言，采用多個N個致動器。亦即，患者的身體被多個N個致動器環(huán)繞。這些致動器被編號為V = 1，. . .，N。所有這些致動器誘發(fā)至身體內(nèi)的顫動，每個致動器具有由Wv表示的稍微不同的顫動頻率。
這些顫動中的每個，即機械振動，引起空間中每個位置的幅度的位移av(p)和相位的位移識斤)。測量和重建的目的(下文將給出細節(jié))是重建％.廬)和死(P)。遍量被設(shè)計為針對k空間的每種“分布特性”采集多個測量結(jié)果，同時避免對于任何致動器頻率的所有同時性，以及甚至可能由重復(fù)時間Tk中的一些隨機值引起的所有同時性?！胺植继匦浴贝韐空間的任何預(yù)定的子集，但最通常地，這涉及一串常量卜和匕。簡單起見，在頭腦中利用“最為通用的”(即笛卡爾)方案來描述結(jié)果。將給定卜和匕的每種分布特性測量總共M次(實際上，針對每種分布特性有M種可能的不同，但在本文中這并非關(guān)鍵)。這些采集將發(fā)生在時，其中，u = I, . . . , M (倍數(shù)與任何任意選取的參考時刻相關(guān))。優(yōu)選地，M>2N+1。重建的任務(wù)是根據(jù)在時間it 測量的具有相位編碼ky和kz的分布特性中的所有數(shù)據(jù)，來計算義⑶，并且更為重要的是，計算朽⑶。在空間中任何位置在任意時刻的位移是由所有致動器誘發(fā)的位移的加和給出的，
即
權(quán)利要求
1.一種磁共振彈性成像方法，其包括 -向待檢查的對象以振動周期(T)施加機械振動，以在所述對象體內(nèi)生成機械波； -以重復(fù)時間Tk施加運動敏感的磁共振采集序列，以從所述對象采集磁共振信號； -所述采集序列包括在個體重復(fù)時間之內(nèi)施加一個或多個相位編碼步驟；其中， -所述重復(fù)時間乘以在一個重復(fù)時間之內(nèi)的相位編碼的數(shù)量不等于所述振動周期的整數(shù)倍，以及 -從所述磁共振信號來重建波型的磁共振圖像，所述磁共振信號是在由所述機械振動的所述相位和所述相位編碼展成的樣本空間中收集的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振彈性成像方法，其中， -對于每個相位編碼，針對所述機械振動的所述相位的至少三個值采集磁共振信號，以及 -對于每個相位編碼，導(dǎo)出所述機械波的DC分量、動態(tài)幅度和相位，以及-從針對取決于相位編碼值的所述動態(tài)幅度和所述相位的這些值，來重建所述對象體內(nèi)的所述波型的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振彈性成像方法，其中，從所述DC分量來重建靜態(tài)圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振彈性成像方法， -包括在由所述機械振動的所述相位和所述相位編碼展成的所述樣本空間中對磁共振信號進行內(nèi)插，以及 -從所收集的磁共振信號以及經(jīng)內(nèi)插的磁共振信號來重建所述波型的磁共振圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振彈性成像方法，其中，所述機械振動是以若干種振動頻率同時生成的。
6.一種磁共振檢查系統(tǒng),其包括 -致動器，其向待檢查的對象施加機械振動并在所述對象體內(nèi)生成機械波； -RF激勵系統(tǒng)和梯度系統(tǒng)，其施加運動敏感的磁共振采集序列； -所述運動敏感的磁共振采集序列包括多個相位編碼步驟； -RF接收器系統(tǒng)，其接收在所述磁共振采集序列中生成的磁共振信號， -重建器，其從所接收的磁共振信號來重建磁共振圖像，所述磁共振信號是在由所述機械振動的所述相位和所述相位編碼展成的樣本空間中收集的； -控制單元，其控制所述RF激勵系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、所述致動器和所述重建器； -所述控制單元被布置成設(shè)置所述機械振動的重復(fù)時間，設(shè)置所述運動敏感的磁共振采集序列的重復(fù)時間乘以相位編碼步驟的數(shù)量不等于所述振動周期的整數(shù)倍； -所述重建器被配置成從所收集的磁共振信號重建所述機械波的所述磁共振圖像。
7.一種計算機程序，其包括用于執(zhí)行如下操作的指令 -向待檢查的對象以振動周期(T)施加機械振動，以在所述對象體內(nèi)生成機械波； -以重復(fù)時間Tk施加運動敏感的磁共振采集序列，以從所述對象采集磁共振信號； -所述采集序列包括在個體重復(fù)時間之內(nèi)施加一個或多個相位編碼步驟；其中-所述重復(fù)時間乘以在一個重復(fù)時間之內(nèi)的相位編碼的數(shù)量不等于所述振動周期的整數(shù)倍； -所采集的磁共振信號是；-從所述磁共振 信號來重建波型的磁共振圖像，所述磁共振信號是在由所述機械振動的所述相位和所述相位編碼展成的樣本空間中收集的。
全文摘要
一種磁共振彈性成像方法包括向待檢查的對象以振動周期(T)施加機械振動，以在所述對象體內(nèi)生成機械波。以重復(fù)時間TR發(fā)出運動敏感的磁共振采集序列，以從所述對象采集磁共振信號。這種采集序列包括在個體重復(fù)時間之內(nèi)施加一個或多個相位編碼步驟。所述重復(fù)時間乘以在一個重復(fù)時間之內(nèi)的相位編碼的數(shù)量不等于所述相位周期的整數(shù)倍。由此，從在由所述機械振動的所述相位和所述相位編碼展成的樣本空間中收集的磁共振信號重建波型的磁共振圖像。
文檔編號G01R33/563GK102782518SQ201080058266
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者M·富德勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司