[发明专利]在波谱成像中考虑移位的代谢体积的方法

说明书

以下内容涉及磁共振领域。本发明在磁共振波谱分析中有特定应用，且将特定参考其加以描述。不过，它在磁共振成像、多核磁共振波谱分析、多核磁共振成像等领域中也有所应用。

磁共振波谱分析可以基于磁共振的化学位移提供关于感兴趣区域的化学信息。例如，质子的磁共振频率取决于质子所在的化学环境而移位。用于脑部的基于质子的磁共振波谱分析的一些常用代谢物种类包括N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸和胆碱。对于脑部或其他器官或解剖特征的波谱分析，其他代谢物种类，例如乳酸盐、肌醇、谷氨酸盐、谷氨酰胺、丙氨酸等可能是感兴趣的。在一些方法中，测量具有预定临床意义的两种代谢物种类水平的比值，例如胆碱∶肌酸比值。化学位移的大小随着主(B₀)磁场强度线性增大。因此，虽然可以使用低场扫描仪，但有利的是，在高场磁共振扫描仪中执行磁共振波谱分析，例如在3特斯拉或更高的强度下工作。

在磁共振数据采集期间施加磁场梯度以将波谱信号定位到体积、切片或其他空间区域中。如果利用所施加的磁场梯度对磁共振信号进行了空间编码，那么就可以生成磁共振波谱图或图像。典型的感兴趣代谢物，例如NAA、肌酸和胆碱的磁共振信号强度基本都低于占优势的水和脂肪代谢物的磁共振信号强度。因此，典型地，采用脂肪和/或水饱和度或其他信号抑制技术来在执行磁共振波谱分析时抑制脂肪和/或水的信号。有利的是，由磁场梯度定义的定位区域变大，以使感兴趣的代谢物的磁共振信号强度最大化。不过，该定位区域应当包含在被分析、作图或成像的肿瘤或其他特征或感兴趣区域之内。

典型地，基于磁共振扫描仪的主磁共振频率(例如是质子在水中的谐振频率)建立用在磁共振波谱分析中的定位磁场梯度。不过，出现了一个问题，即，磁共振波谱分析中采用的化学位移还在定位磁场梯度所定义的定位区域中产生对应的空间移位。即，对于给定的定位磁场梯度或一组梯度来说，在不同的空间区域中采样了不同的代谢物。

因此，基于扫描仪谐振频率建立的空间区域未精确地对应于在其中对代谢物采样的空间区域。这些空间误差随着主磁场强度增大而增大，因此对于优选用于波谱应用的高场磁共振扫描仪是更有问题的。对于小的肿瘤或大的感兴趣区域(例如为了使磁共振信号最大化而优选的)而言，由化学位移导致的空间误差可能会使感兴趣的代谢物的采样区域延伸到肿瘤或其他感兴趣的特征之外。

当对两种代谢物的磁共振求比值时，由于两种代谢物的化学位移不同，使得该比值的每种代谢物的磁共振是从不同的采样体积中获取的。如果这些空间移位的区域之一或二者都延伸到肿瘤或其他感兴趣区域之外，那么所测得的代谢物磁共振比值将不会对应于肿瘤组织的代谢物磁共振比值。

即使针对感兴趣的代谢物的空间定位区域包含在肿瘤或其他感兴趣特征之内，也可能会发生问题。例如，如果空间定位磁场梯度导致脂肪磁共振的定位区域延伸到肿瘤之外并进入含脂肪的解剖区域中，结果可能是脂肪磁共振信号大增，这样可能与感兴趣的代谢物磁共振信号相干扰，即使在磁共振波谱序列中采用脂肪抑制时也是如此。

可以通过增大定位磁场梯度强度来减小由化学位移导致的空间误差。不过，SAR考虑可能会限制磁场梯度强度，尤其是对于高场磁共振扫描仪而言。此外，增大磁场梯度强度减小了采样空间区域的大小，这减小了感兴趣的一种或多种代谢物的磁共振信号。

下文提出了克服前述限制及其他问题的改进的设备和方法。

根据一方面，公开了一种磁共振方法。确定定位磁场梯度，其适于获取定位到第一采样区域的第一代谢物磁共振。确定由定位磁场梯度定义的第二采样区域以用于第二代谢物磁共振。由于第一和第二代谢物磁共振的化学位移不同，因此所述第二采样区域与所述第一采样区域有空间移位。至少与设置于主磁场中的对象的图像一起显示第二采样区域。

根据另一个方面，公开了一种磁共振设备。磁共振扫描仪获取磁共振。该扫描仪包括用于在主磁场上叠加一个或多个定位磁场梯度的一个或多个磁场梯度线圈。将处理器配置成执行前面一段所述的磁共振方法。

根据另一个方面，公开了一种磁共振方法。确定定位磁场梯度，其适于获取定位到第一采样区域的第一谐振核素(resonance species)磁共振。确定由定位磁场梯度定义的第二采样区域以用于第二谐振核素磁共振。由于第一和第二谐振核素磁共振的旋磁比不同，第二采样区域与第一采样区域有空间移位。至少与设置于主磁场中的对象的图像一起显示第二采样区域。

一个优点在于提供了多个代谢物种类的更鲁棒的磁共振波谱。

另一个优点在于肿瘤及其他感兴趣区域更为精确的波谱表征。