[发明专利]在单个MR采集中的酰胺质子转移(APT)和电性能断层摄影(EPT)成像

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像，具体涉及一种用于在单个MR采集中组合APT和EPT的方法。

背景技术

酰胺质子转移(APT)和电性能断层摄影(EPT)已经成为定量调查组织的生物化学的新方法。APT是基于相对于水共振频率的磁化转移(MT)频移的不对称性的，并且反映包含蛋白质的酰胺的浓度。EPT是基于TSE或bFFE图像的测量的收发阶段的曲率的，并且反映组织的电导率。

VoigtT等人的MRM66(2011)456公开了一种用于使用EPT对人脑的定量电导率和电容率成像的方法。

J.Zhou等人的MRM50：1120–1126(2003)公开了一种用于对脑肿瘤进行成像的APT对比方法。

发明内容

如由独立权利要求的主题所描述的，各个实施例提供操作磁共振成像MRI系统的改进的方法、改进的计算机程序产品以及改进的磁共振成像MRI系统。在从属权利要求中描述有利实施例。

在一个方面中，本发明涉及一种用于采集来自对象中的靶体积的磁共振数据的磁共振成像MRI系统，所述MRI系统包括：存储器，其用于存储机器可执行指令；和处理器，其用于控制所述MRI系统，其中，所述机器可执行指令的执行令所述处理器：

a、使用包含在第一选择性RF脉冲后跟随有第一激励RF脉冲的所述第一选择性RF脉冲的第一MRI序列来控制所述MRI系统以选择性地激励在所述靶体积中的在第一频率范围内的可交换酰胺质子并使所述可交换酰胺质子饱和；利用所述第一激励RF脉冲辐照所述靶体积，所述第一激励RF脉冲适于激励在所述靶体积中的大量水质子；并且响应于所述第一激励RF脉冲而采集来自所述靶体积的第一磁共振成像数据；

b、使用包含在第二选择性RF脉冲后跟随有第二激励RF脉冲的所述第二选择性RF脉冲的第二MRI序列来控制所述MRI系统以选择性地激励在所述靶体积中的在第二频率范围内的可交换酰胺质子并使所述可交换酰胺质子饱和；利用第二激励RF脉冲辐照所述靶体积，所述第二激励RF脉冲适于激励所述大量水质子；并且响应于所述第二激励RF脉冲而采集来自所述靶体积的第二磁共振成像数据；

其中，所述第一MRI序列包括具有与所述第二MRI序列的第二梯度极性相反的第一梯度极性的梯度；

c、使用第三MRI序列来控制所述MRI系统以采集所述靶体积的不饱和MRI数据；

d、根据第一MRI数据和第二MRI数据来生成各自的第一相位分布和第二相位分布；

e、使用所述第一相位分布和所述第二相位分布以用于确定所述靶体积的电导率分布；

f、使用所述第一MRI数据、所述第二MRI数据以及所述不饱和MRI数据以用于确定酰胺质子转移APT的幅值分布，所述APT对应于所述酰胺质子与所述水质子之间的饱和的转移。

第一MRI脉冲序列、第二MRI脉冲序列以及第三MRI脉冲序列可以是快速自旋回波TSE序列。所述第三MRI脉冲序列不包含选择性(饱和)RF脉冲。在相同的扫描中可以采集所述第一MRI数据、所述第二MRI数据以及所述第三MRI数据。第一选择性RF脉冲和第二选择性RF脉冲用于使关于水质子频率在某个化学位移(偏移)位置处的自旋饱和。

除了酰胺质子转移(APT)MR成像与电性能断层摄影的所公开的组合以外，本发明的另外的方面是应用具有电性能断层摄影的化学交换饱和转移(CEST)磁共振成像。CEST利用核磁共振(NMR)的能力来解析来源于在不同分子上的质子的不同信号。通过选择性地使与周围的水分子交换的(与特定分子或外源性CEST药剂相关联的)特定质子信号饱和，也使来自周围的大量水分子的MRI信号衰减。利用和不利用RF饱和脉冲获得的图像揭露CEST药剂的定位。化学交换必须处在中间段(intermediateregime)，其中，交换足够快以使大量水信号有效地饱和，而足够慢使得存在可交换质子共振与水质子共振之间的化学位移差。因此，CEST效应的幅值取决于可交换质子的交换速率和数目两者。CEST技术的变型(其被称为PARACEST)可以比传统分子成像技术敏感的多，并且应当能够探测到纳摩尔浓度。PARACEST通常依赖于大量水与结合到顺磁性镧系络合物(paramagneticLanthanidecomplex)的水之间的水交换。镧系离子结合水共振的饱和导致经由水交换的大量水信号的衰减。结合水分子的巨大顺磁性化学位移允许它们忍受与大量水的快的多的交换速率，而仍然保持处于中间交换段，从而提供大量水信号的有效得多的饱和和大的多的CEST灵敏度。