[发明专利]亚体素分辨率磁共振指纹成像

说明书

本发明提供了一种磁共振成像系统，所述系统包括用于存储机器可执行指令和磁共振指纹脉冲序列命令的存储器。所述机器可执行指令的运行使所述处理器：通过利用所述磁共振指纹脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集所述磁共振指纹磁共振数据；使用所述磁共振指纹磁共振数据来构建针对所述二维切片的每个体素的至少一个磁共振参数值的系列；并且使用针对所述二维切片的每个体素的两个或更多个亚体素中的每个亚体素的亚体素磁共振指纹词典以及所述至少一个磁共振参数值的所述系列来计算所述两个或更多个亚体素内的预定物质的集合中的每种预定物质的组成，其中，亚体素在所述切片选择方向上分割每个体素。

技术领域

本发明涉及磁共振成像，尤其涉及磁共振指纹法。

背景技术

磁共振指纹法(MRF)是一种技术，其中施加了一些随时间分布的RF脉冲，从而使来自不同材料或组织的信号对测量的磁共振(MR)信号具有独特的贡献。将来自一组或固定数量的物质的预计算的信号贡献的有限词典与测量的MR信号进行比较，并且能够在单个体素内确定组成。例如，如果已知体素仅包含水、脂肪和肌肉组织，则仅需考虑这三种材料的贡献，并且仅需要几个RF脉冲就可以准确确定体素的组成。

在Ma等人的期刊文章“Magnetic Resonance Fingerprinting”(自然，第495卷，第187至193页，doi：10.1038/自然11971)中已经介绍了磁共振指纹技术。在美国专利申请US2013/0271132 A1和US 2013/0265047 A1中也描述了磁性指纹技术。

美国专利申请公开物US 2017/011255 A1公开了一种确定生物样品的不变磁共振(MR)签名的系统。在操作期间，该系统基于与多次扫描中与体素相关联的MR信号与模拟MR信号之间的差异来确定生物样品中的体素的磁共振(MR)模型。在多次MR扫描期间，通过系统中的MR扫描器并且基于扫描指令来测量或捕获MR信号，并且使用MR模型和扫描指令来生成针对生物样品的模拟MR信号。此外，该系统基于差异来迭代地修改MR扫描中的扫描指令(包括磁场强度和/或脉冲序列)，直到达到收敛标准为止。然后，该系统在存储器中存储生物样品的标识符以及与MR模型相关联的生物样品的磁场强度不变MR签名。

在Pauly等人的期刊文章“Parameter relations for the Shinnar-Le Rouxselective excitation pulse design algorithm[NMR imaging]”(IEEE Transactionson Medical Imaging，第10卷，第1期，第53-65页，1991年3月，doi：10.1109/42.75611)公开了对计算跨切片的翻转角和相位分布的Shinnar-Le Roux方法的综述。该文章介绍了如何设计产生指定切片轮廓的脉冲。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了磁共振成像系统、计算机程序产品和方法。在从属权利要求中给出了实施例。

磁共振指纹法具有快速准确地确定对象体内的组织类型、材料物质的浓度和/或空间分布的能力。本文描述的示例和实施例可以具有能够将通过磁共振指纹法产生的磁共振图像的分辨率提高到亚体素水平的益处。这可以通过注意到二维切片内的翻转角和/或相位分布在切片选择方向上不均匀来实现。因此，体素能够被分割成亚体素。假定针对特定体素的磁共振指纹(MRF)信号是针对该特定体素的亚体素中的每个亚体素的磁共振指纹信号的组合。这使得能够在亚体素水平上执行磁共振指纹法。

当产生具有亚体素分辨率的磁共振图像时，没有必要沿着切片方向测量每个切片内的翻转角和/或相位分布。该信息已经被包括或编码在磁共振指纹词典中。在执行常规的磁共振指纹法时，将指定脉冲序列并且通常使用布洛赫方程来计算磁共振指纹词典。能够凭经验测量针对词典的指纹。然而，实际上，使用布洛赫方程的方法可以很好地工作并产生良好的结果。实施例通过将体素分割成两个或更多个亚体素并且然后使用具有为这两个或更多个亚体素中的每个计算出的条目的指纹词典来在切片选择方向上扩展分辨率。