[发明专利]用于三维磁共振成象的分段K－空间方法

说明书

一般来说，本申请公开和要求保护的发明涉及用于三维(3D)磁共振成象的一种分段k-空间方法。具体地说，本发明涉及用于获取体内发生周期性或基本周期性运动的病人或其它受检体的磁共振图象的一种上述方法。更具体地说，本发明涉及在所说运动周期的任何时间可以获取较低空间频率的磁共振数据的一种上述方法。

众所周知，受检体内的周期性或基本周期性运动，例如呼吸或心脏运动会引起磁共振图象的严重虚影或其它畸变。为了在获取心脏的三维图象时减少这类虚影，已经开发出两种不同的获取心动选通三维图象的技术。按照其中一种技术，以相位编码方向作为外循环方向，而以片层编码方向作为内循环方向。在每个心动周期，获取一个相位编码梯级的所有片层编码。因此，总扫描时间为相位编码梯级总数与心动周期时间长度的乘积。按照第二种技术，为了实现缩短扫描时间的目的，以相位编码作为内循环方向，而以片层编码作为外循环方向。在每个心动周期，获取片层编码之一的所有相位编码。因此，总扫描时间为片层数与心动周期持续时间的乘积。对于这种技术，获取一个片层编码的所有相位编码的时间量必须小于在每个心动周期中可以用于成象的时间。因此，可以看出上述技术是有局限性的，或者受到相位编码总数的限制，或者受到片层总数的限制。可以相信，仍然需要一种更加全面的三维心脏成象技术，这种技术通过允许在周期性运动中获得任何数量的相位/片层编码，而可以更加灵活地选择扫描时间。

分段k-空间方法是用于获取其体内发生周期性运动的受检体的磁共振图象的另一种方法。按照分段k-空间方法，图象获取分为多个段，每一段在一个不同的运动周期内获得。对于每一段获得的视图或取样的数目的唯一限制是这个数目与脉冲序列重复时间相乘的结果必须不大于每个心动周期可以用于成象的时间。按照常规的两维(2D)分段k-空间成象方法，给每个段指定一个数目。在一定的脉冲序列重复期间获取给定段的各个视图，其出现在给定段相应的运动周期的特定时间间隔。可取的是，提供一个查阅表，其将一个特定段数及其重复时间变换或排序到与一个特定视图相关的一个特定的相位编码值。相位编码次序的一个例子是分段交错，其中每一段中的对应视图数目都由等于段总数的多个梯级分隔开来。视图数逐段交错。在Edelman等人所写的文章“Segmented TurboFLASH：Method forBreath-Hold MR Imaging of the Liver with Flexible Contrast”(Radiology 177：515-521(1990))中介绍了现有技术中的各种分段k-空间技术。

在磁共振图象构成过程中，最有用的视图或数据采样值是在k-空间中心或原点附近获得的那些数据，就是与低空间频率相关的那些数据。例如，对于重构图象有贡献的磁共振信号的80％可以由从以原点为中心的k-空间的10％中获得的视图提供。在上述类型的分段k-空间技术中，仅仅在每个运动周期开始时获取具有低阶k-空间值的磁共振采样信号。结果，如果使用这种技术在心动周期的其它时间获取心脏图象，可能会受到极大的限制。如本领域技术人员所熟知的，心脏构造，例如冠状动脉的运动在一个心动周期内具有两个阶段或运动分量，即在心脏收缩期(心脏的机械收缩)内的运动和在心脏舒张期(心脏的机械舒张)内的运动。例如可能希望在收缩运动周期的近似中点获取心脏结构的磁共振图象。在这个时间，心脏是相当稳定的。但是，如果使用现有技术的分段k-空间技术，则必须主要利用具有较高空间频率的k-空间采样值，而不是利用位于k-空间中心附近的更有用的低频采样值来构成该图象。

一般来说，本发明涉及用于对受检体的一个区域进行三维磁共振成象的一种方法，其中所说区域发生周期性或基本周期性运动，例如心动。本发明还可以应用于呼吸运动或类似运动。该方法包括检测一系列运动周期中每一个周期的开始时间点，和在每个运动周期获取成象区域的一组磁共振视图或采样值。每个视图都是在距一个两维k-空间的中心已知径向距离内获得的，并且每一组视图都包括一个具有最低空间频率的视图，其位于所说k-空间中心附近。该方法还包括选择获取各组视图的次序，从而在各自对应的运动周期的开始点之后，分别在相同的特定时间获取所说的最低频率视图。