本发明属于磁共振成像(mri)系统和方法的领域。特别地，本发明涉及用于改善mri中快速驱动平衡反转恢复成像的图像对比度的方法和系统。
背景技术：
1、更具体地，本发明通过短τ反转(short-ti)恢复(stir，[1，2])制备，以稳健的脂肪信号抑制解决了基于流体敏感的快速或涡轮自旋回波(fse或tse)mri所需的长获取时间的问题。
2、所述问题的核心是纵向流体磁化的缓慢恢复，因此，在频谱非选择性stir反转制备脉冲和涡轮自旋回波读出的射频(rf)脉冲之后，需要长时间以再生。在临床扫描仪的场强(例如，1.5特斯拉至7特斯拉)下，低粘性流体的特征恢复时间t1在几秒的范围内。此外，在施加反转脉冲之后，还需要等待相对较长的反转恢复时间(ti)，以使脂肪磁化在成像读出开始时经历零，即使脂肪t1时间相对较短，例如，在3特斯拉下大约380ms也是如此。
3、在2d序列中，在一个切片中切片选择性反转和在另一个切片中成像读出链(train)的交错使用可以减轻该问题。然而，这在对应的3d获取中是不可能的，并且因此，这些获取花费太长时间以致于不能广泛地临床用于例如肌肉骨骼系统的流体检测。例如，研究报告表明，即使在减小的视场和非常短的重复时间(tr)的情况下对小解剖结构成像的扫描时间也长[3]，最常见的是靶向神经，但是主要并不是强的正的流体对比度。然而，3dstir序列对于评估肌肉骨骼系统，例如评估髋关节、膝关节或肩关节中金属植入物周围的炎症可能非常有价值。
4、目前，没有适当的解决方案存在：2d stir获取通常花费相对长的时间，并且以比对应的例如质子密度加权、pdw、tse扫描低的空间分辨率被获取，而3d stir序列花费如此长的时间，使得他们常常不应用于标准临床关节成像，并且仅用于特定应用，如颈或腰丛的mr神经造影(神经可视化)，在这些应用中，能够检测流体的灵敏度并不是主要目标。
5、在没有反转恢复制备的情况下，为了增强用短tr序列获取的图像中的流体信号，还提出了通过“驱动平衡”de脉冲序列元素来加速纵向流体磁化的恢复。该技术首先在nmr光谱[4-9]中实现，并且也应用于mri(见[9])。这样的涉及de脉冲序列元素的序列也用诸如“快速恢复快速自旋回波”、“恢复-tse”或“驱动(drive)”序列的术语来指称。图3中概括了基本构思，其中，顶部序列表示a示出了基本tse序列，并且底部序列表示b示出了具有尾部“驱动平衡”脉冲序列元素的基本tse序列。每个序列图下方描绘了流体(长t1、长t2，t2是横向弛豫)、组织(中间t1、中间t2，例如，肌肉组织)和脂肪(短t1、长“tse-”t2)磁化在各个序列的过程中的转化(fate)。在施加下一个激励脉冲之前，在tr周期结束时(底部序列表示b中的时间点5相比于顶部序列表示a中的4)，可以在底部序列表示b中观察到明显更大的纵向流体磁化。这意味着，该纵向流体磁化将在具有下一tse链的下一tr周期期间产生更大的信号。幅度增强由驱动平衡元素来实现，该驱动平衡元素在成像回波链结束时重聚焦剩余的横向磁化并且通过90度“回翻”脉冲将其转换为纵向磁化。如果重聚焦脉冲的相位与初始激发脉冲的相位(“+x”)相比具有90度(“+/-y”)的差，则该90度“回翻”脉冲的相位应与初始激发脉冲的相位相差(180°(“-x”))。在底部序列表示b中的时间点1与4之间施加的rf脉冲可以一起被视为用于具有足够长弛豫时间的共振磁化(例如，在低粘性流体中)的复合0度脉冲。在附图中，使用以下缩写：inv：反转脉冲，ti：反转时间(恢复)，exc：激发脉冲，ref：重聚焦脉冲，es：回波间距，acq：获取，et：回波链，etl：回波链长度，eq：平衡，tf：涡轮因子(turbo factor)，nphe：相位编码步数，tr：重复时间。
6、然后在图4中示出了来自使用和不使用de元素的3d获取的图像的示例，其中，左图像a和右图像b分别示出了分别在使用附加至成像序列的驱动平衡脉冲序列元素的情况下和在不使用该驱动平衡脉冲序列元素的情况下获取的3d快速/涡轮自旋回波图像(tr/te211/60ms)。尽管(对于流体敏感的自旋回波序列)tr时间短(211ms)，但是与左图像a相比，在右图像b(见箭头41)中获得了脑脊流体csf的更强的信号和更亮的外观。必须指出，在没有磁化制备的情况下，在从这些序列获得的图像中也可以观察到明亮的皮下脂肪信号。图4的图像来自参考文献[10]。
7、stir成像的情况与此不同，stir成像试图最小化脂肪信号并且突出具有长t1(并且，通常也是长t2)时间的磁化(例如在低粘性流体中)。在这种情况下，成像序列之前是180度反转脉冲，之后是恢复时段ti。恢复时间是为了使最快松弛脂肪信号分量(在3特斯拉的场强下为约380ms至400ms的t1)达到其过零点tizc而定制的(tizc＝t1*ln(2)＝t1*0.693，假设当纵向脂肪磁化已经达到其最大值时施加完美的180度反转脉冲)。在实践中，在stir成像中通常选择较短的ti时间以(i)加速获取，和(ii)具有一些残余脂肪信号(例如，骨髓的残余脂肪信号)，以帮助读取图像。
8、由于流体磁化具有比脂肪长得多的t1时间(在大一个数量级的范围内)，因此假如施加反转脉冲之前流体磁化沿着正z轴也具有相当大的幅度，则在施加激励脉冲时流体磁化将沿负z轴对准。因此，如图3所示的常规de元素将流体磁化翻转回负z轴，并且因此实际上延迟了纵向流体磁化的恢复。因此，动态平衡中的纵向流体磁化将更小，这转化为衰减的流体信号而不是增强的流体信号。
9、这在图5中更详细地示出，图5示意性地呈现了基本的stir-tse序列，该序列具有如图3的底部序列表示b所示的未调整的现有技术“驱动平衡”脉冲序列元素。由于流体磁化在激励脉冲(时间点3)之前沿负z轴对准，并且时间点3与时间点6之间的rf脉冲充当复合0°脉冲，因此流体磁化也时间点6处也最终沿负z轴对准，远离其完全弛豫的最大热力学平衡值。对于流体磁化，在时间点1与时间点6之间施加的rf脉冲接近复合180°旋转，当以足够短的tr连续重复时，这将导致动态平衡中的流体磁化的幅度较小。如图5所示，未修改的驱动平衡元素实际上降低了流体信号的强度，而不是增强流体信号。
技术实现思路
1、虽然上述介绍集中在流体敏感图像的问题上，但是本发明旨在于更一般的环境，并且旨在找到能够改善所关注的磁化的图像对比度同时保持适于临床应用的系统和方法。特别地，根据本发明的系统和方法应该能够提供具有改善的对比度，优选地能够衰减或抑制脂肪信号，并且适于临床应用的流体敏感mri图像。所谓适于临床应用，必须理解，所述系统和方法应能够缩短成像时间，同时保持所关注的磁化(例如，流体磁化)的高信号强度。
2、根据本发明，所述目的通过根据独立权利要求的主题的用于改善快速驱动平衡反转恢复成像中，特别是多回波成像中的图像对比度的系统和方法来实现。从属权利要求呈现了本发明的其他优点。
3、本发明涉及mri方法，用于改善所关注的磁化的mri信号，即，改善在对放置在mri系统的检查体积中的对象进行成像时所述所关注的磁化的图像对比度，该方法包括以下步骤：
4、-由mri系统执行mri脉冲序列，所述mri脉冲序列包括三个连续的射频(rf)元素，即，第一元素、第二元素以及第三元素，该第一元素是由反转(恢复)时间ti表征的反转恢复脉冲序列，该第二元素是在反转时间ti处以激励rf脉冲开始的图像编码脉冲序列，该激励rf脉冲之后是至少一个图像编码梯度和至少一个数据采样。特别地，所述数据采样包括在超短回波时间下的mri信号的径向采样。替选地，所述数据采样是在一个或更多个梯度回波，或一个或更多个自旋回波，或梯度和自旋回波的组合的形成期间发生的mri信号的采样。例如，所述激励rf脉冲之后可以是重聚焦rf脉冲、成像编码梯度和数据采样。根据另一示例，所述激励rf脉冲之后可以是一连串的重聚焦rf脉冲、成像编码梯度和数据采样。然后，所述第二元素之后是第三元素，该第三元素是修改的驱动平衡(下文称为“mde”)脉冲序列，该脉冲序列被配置成用于实现将所关注的磁化的横向磁化分量转换成与正z轴和b0场方向对准的正纵向磁化，相比之下，通过应用传统的驱动平衡脉冲序列，其将被转换成与b0场方向相反的沿负z轴对准的负纵向磁化。特别地，根据本发明的mde脉冲序列以相移回翻脉冲结束，相移回翻脉冲由以下来表征：相对于重聚焦脉冲(+y)的90度的翻转角，并且优选地90°相移(+x)，或者相对于激励rf脉冲(+x)无相移(即，与激励rf脉冲相同的相位)，或者相对于现有技术de回翻脉冲(-x)的180°相移，其中，执行所述mri脉冲序列由mri系统根据重复时间tr循环地重复。换言之，根据本发明的mde脉冲序列是相移de(与现有技术中已知的de相比“相移”)脉冲序列，该相移de脉冲序列被配置成用于将所关注的磁化(特别是流体磁化，与没有反转恢复脉冲序列的情况相比，反转恢复脉冲序列使得其表现出180度相移)的横向磁化分量的剩余部分转换成正纵向磁化，以在第一元素之后(即，在反转恢复脉冲序列的180度反转脉冲之后)的所述重复时间tr处开始和施加下一个所述mri脉冲序列之前增加纵向磁化。优选地，根据本发明的mri脉冲序列是stir-tse或stir-se序列，其后是包括所述相移回翻脉冲的所述修改的驱动平衡脉冲序列元素。有利地，与在第二元素之后施加本领域已知的de脉冲序列(该de脉冲序将使mri脉冲序列充当180度复合脉冲)相比，在mri脉冲序列的所述第二元素之后施加mde脉冲序列使mri脉冲序列在所关注的纵向磁化(即，在所关注的磁化的纵向磁化分量上)例如纵向流体磁化上充当复合0度脉冲；
5、-在每个重复时间tr期间，由mri系统获取mri信号，该mri信号由所述对象产生并且由mri系统施加至所述对象的图像读出块采样。通过获取mri信号，必须特别理解的是，由图像读出块采样的mri信号数据出于图像重建的目的被采集。由所述对象产生的mri信号特别地包括由所关注的磁化产生的mri信号；
6、-根据所述mri信号重建所述对象的图像。
7、本发明还涉及mri系统或装置，该mri系统或装置被配置用于对生物对象进行成像，并且被配置用于执行前述方法的步骤。
8、前面已经概括地概述了本公开内容的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解下面的具体实施方式。
9、在下文中将描述形成权利要求主题的本公开内容的其他特征和优点。本领域技术人员将理解，出于执行本公开内容的相同目的，可以容易地将所公开的构思和具体实施方式用作修改或设计其他结构的基础。
1.一种磁共振成像(以下称为mri)方法，所述磁共振成像方法用于改善在对放置在mri系统(100)的检查体积中的对象(106)进行成像时由所关注的磁化产生的mri信号，所述磁共振成像方法包括：
2.根据权利要求1所述的磁共振成像方法，其中，所述mde脉冲序列以由+90度翻转角表征的相移回翻脉冲(632)结束。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像方法，其中，所述回翻脉冲(632)由以下来表征：相对于重聚焦rf脉冲(+y)的90°相移(+x)，或者相对于所述激励rf脉冲(+x)无相移，或者相对于驱动平衡脉冲序列(de)的回翻脉冲(-x)的180°相移。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述第一元素(610)是stir脉冲序列。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述第二元素(620)包括单个或多个数据采样。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述第二元素(620)是被配置成用于产生一个或更多个梯度或自旋回波的序列。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述第二元素(620)是被配置成用于产生梯度回波和自旋回波的组合的序列。
8.根据权利要求1至5中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述第二元素(620)是tse脉冲序列。
9.根据权利要求2至8中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述mde脉冲序列包括第一rf脉冲(631)，所述第一rf脉冲(631)在时间上位于以下时间段的中间，该时间段将施加所述+90°回翻脉冲(632)的时间与重聚焦所述磁化的最后时间分开。
10.根据权利要求2至5中的一项所述的磁共振成像方法，其中，所述mde脉冲序列包括第一rf脉冲(631)，所述第一rf脉冲(631)是在所述回波链的最后回波信号之后的等于回波间隔(es)的一半的时间处施加的180度rf脉冲，并且所述+90°回翻脉冲(632)在所述第一180度rf脉冲(631)之后的等于所述回波间隔(es)的一半的时间处施加。
11.一种mri系统(100)，所述mri系统(100)被配置成用于执行根据权利要求1至10中的一项所述的mri方法。
