[发明专利]在组织微细管网络内的水的相对量的量化

说明书

发明背景

本发明涉及一种用于分析利用速度补偿的可变量记录的扩散加权的磁共振(MR)图像以量化在组织微脉管系统内流动的血液的量和速度的方法。

分子扩散和灌注两者(即在方向混乱的毛细管网络内流动的血液)都会导致在扩散加权MR成像中的信号强度的衰减，该效果已知为“体素内非相干性移动(IVIM)”。Le Bihan(1)做出了开创性的工作，通过对记录为扩散加权变量b的函数的扩散加权MR图像的双指数分析来估计流水的伪扩散系数D*、灌注比f、以及非流动的细胞外的水和细胞内的水的扩散系数D。这种分析最近被应用到乳腺癌(2)和肝硬化(3)，表明灌注参数(D*和f)可以用于诊断病理学条件，在该病理学条件中在微脉管系统中流动的血被改变。f的值的范围从大脑内的4％到胰腺(4)内的25％。该分析被众所周知的问题所阻碍：从嘈杂的多指数信号衰减数据(5)中提取具有相似的衰减常数的指数分量。为了获取在D(其独立于扩散时间)和D*(大约与扩散时间成比例)之间的充分的差，在长的回声时间(例如100ms)时经常执行扩散加权，这样导致额外的信号下降和由于核自旋-自旋弛豫产生的噪声的影响。

通过应用扩散加权梯度调制方案可以部分消除源自灌注的信号衰减，在扩散加权梯度调制方案中以恒定速度流动的自旋的相移被重新聚焦(6-8)。通过获取流动补偿的和非补偿的图像的差获得的图像产生关于毛细血管密度(6、7)的信息。不幸的是，图像信噪比(SNR)通常太低而不能使用基于差异图像的分析方法来准确地量化病理上诱发的血管内的部分的变化。

对关于信号获取和分析的当前现有的协议噪声的过度敏感(双指数拟合信号与b数据或流动补偿的数据与非补偿的数据的差值图像相对比)目前阻止了潜在的有益的灌注参数的广泛的临床应用。基于上述考虑，拥有用于获取具有更大准确度的这些参数和与当前现有的方法相比对噪声尽可能不太敏感的方法将是非常令人满意的。

US7336072提供了一种用于在MRI中可视化宏观流动的方法。该方法提供对通过流动补偿序列和非流动补偿序列获得的数据的分析。在信号的相位中包含关于宏观流动(速度)的信息，并且该信息被US7336072中公开的方法提取。基于信号相位信息，存档的速度被构造来可视化宏观流动。在US7336072中提供了不同的可视化方法，例如使用颜色编码的导图或者矢量场。对于综合的流动成像数据读取，在解剖的图像上叠加速度场。为了识别具有流动组织和静止组织的区域，减少了通过流动补偿序列的和非补偿的序列获取的信号的幅度。

发明内容

本发明涉及克服前述问题的数据分析方法和对应的图像获取协议。本发明利用基于从具有程度可变的流动补偿的试验得到的数据使能独立地分析扩散和灌注对伪扩散系数的影响。改变流动补偿的程度允许对弥散的流动进行更加稳健的量化。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于磁共振(MR)成像的方法，包括：

获取具有源自引起信号衰减扩散而不是流动的RF和梯度脉冲序列的不同的移动加权的至少两个MR图像(流动补偿的数据)；

获取具有源自引起信号衰减扩散和流动的RF和梯度脉冲序列的不同移动加权的至少两个MR图像；

对所述流动补偿的数据和非补偿的数据执行模型拟合，其中被调节的参数中的至少一个被限制成对两个数据集都相同；以及通过从所述模型拟合中提取体素内非相干性移动(IVIM)效果的至少一个参数来获取关于微观流动的量化信息。

应当提到的是，所述至少一个参数的提取当然地可以与提取体素内非相干性移动(IVIM)效果的若干参数有关。此外，根据一个具体实施方式，该提取与从模型拟合的数据集提取关于微细管的水的比和速度弥散度值或伪扩散值的信息有关，微细管的水的比和速度弥散度值或伪扩散值归因于体素内非相干性移动(IVIM)。