[发明专利]使多个磁共振物理参数与大脑中髓磷脂含量相关的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于产生由磁共振量化序列得到的脑组织的部分图像的方法、系统以及计算机程序产品。特别地，本发明还提供了用于基于多个物理参数生成大脑髓磷脂的部分图像的方法、系统以及计算机程序产品。

背景技术

磁共振成像（MRI）可以产生任何平面（包括斜面）的横断面图像。医学磁共振成像最经常依赖于水和脂肪中活跃的氢核（质子）的弛豫。当被成像的物体被置于强大的、均匀的磁场中时，组织中具有非整数的自旋数的原子核的自旋要么全部平行于磁场排列，要么全部反平行于磁场排列。磁共振成像扫描的输出结果是一个磁共振成像对比度图像或者一系列磁共振成像对比度图像。

为了理解磁共振成像对比度，重要的是理解射频激励后建立平衡的弛豫过程中涉及的时间常量。当被激励的质子弛豫并重新排列时，它们按照一定的速率发射能量，这些速率被记录下来用来提供关于它们的环境的信息。随着磁场自旋的质子的重新排列被称为纵向弛豫，特定比例的组织细胞核重新排列所需的时间（通常大约1秒钟）被称为“时间1”或者T1。T2加权成像取决于应用横向能量脉冲之后的自旋的当地移相，横向弛豫时间（对于组织通常小于100毫秒）被称为“时间2”或者T2。这些弛豫时间还被表述为弛豫速率R1（=1/T1）以及R2（=1/T2）。全信号取决于质子的数量或者质子密度PD。在扫描控制台上，将所有有效的参数--例如，回波时间（echo time）TE、重复时间TR、翻转角α以及应用预备脉冲（以及更多）--设置成确定的值。取决于被测量组织的特性，参数的每个具体设置在成像结果中产生特别的信号强度。

在传统对比度图像中，在图像中观察到的绝对信号强度没有直接含义。相反，有含义的是导致诊断的不同组织之间的强度差，对比度。可以根据物理参数——例如R1、R2、以及PD——的测量应用更量化的方法。这些值独立于扫描仪的设置，因此反映皮下组织。

可以在包括组织的直接测量中建立布洛赫(Bloch)仿真模型（参考例如，Levesque R，Pike GB，使用定量磁化传递以及多元T2弛豫时间描绘健康以及病态白质的特征：通过四池模型的统一视图。磁共振医学应用2009；62:1487-1496（Characterizing healthy and diseased white matter using quantitative magnetization transfer and multicomponent T2relaxometry:A unified view via a four-pool model.Mag Reson Med2009;62:1487-1496））将组织组成与MR量化结果期望的观察关联起来，这会产生计算机辅助诊断。

一种特别受关注的脑组织被称为髓磷脂。髓磷脂非常令人关注，因为它在大脑中围绕神经轴突形成绝缘护套。髓磷脂的退化或损伤可能导致一系列疾病，例如：痴呆以及多发性硬化。确定水肿程度、中风或者脑瘤时，它也是一个重要因素。髓磷脂由脂肪组织（半固体）的薄层以及水构成。

始终需要改进涉及磁共振成像的诊断以及成像方法。特别地，期望改进脑组织——例如髓磷脂——的成像以及分析的方法及装置。

发明内容

本发明目的是提供将多个物理参数（例如，T1与T2弛豫时间、R1与R2弛豫速率以及质子密度PD的组合，或者其中的子集）的测量与大脑中组织含量关联的方法及装置。

通过附上的权利要求中陈述的方法以及装置，实现本发明目的以及其它目的。

在磁共振成像中，特别关注的组织是髓磷脂。根据本发明实施例，提供从多个物理参数（例如，T1与T2弛豫时间、R1与R2弛豫速率以及质子密度PD的组合，或者其中的子集）的测量得到髓磷脂部分的方法、装置及计算机程序。所述多个物理参数可以从磁共振成像序列中得到，还可以获得髓鞘水（myelin water）、髓鞘半固态（myelin semi-solid）、细胞内液以及细胞外（间隙）液（intra-and extracellular（interstitial）water）、非髓鞘半固态（non-myelin semi-solid）、自由水（free water）、总的水容量（total water content）、髓鞘水部分（myelin water fraction）、水肿（edema）、大脑总的髓磷脂含量（total myelin content of the brain）以及大脑相关的髓磷脂部分（relative myelin fraction of the brain），并将其作为输出。