用于在磁共振数据中确定横向松弛时间T2*的方法

摘要

本发明涉及在MR数据中用下述步骤确定横向松弛时间T2*的方法：采集测量体积内时间上变化的横向磁化并从测量体积内的磁化时间变化确定横向松弛时间。为能够可靠地确定横向松弛时间T2*，执行下述步骤：测定测量体积中的局部磁场并取决于局部磁场校正松弛时间，以便产生校正后的横向松弛时间，其中局部磁场通过下述步骤测定：在多个预定的回波时间(TE)内测定磁化的相位变化，其中回波时间具有彼此不同的间隔(ΔTE)，并从磁化的相位变化中确定局部磁场，其中在测量体积内的至少一个位置如此匹配回波时间之间的间隔(ΔTE)，使得可以在无相位转换的条件下确定局部磁场。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在MR数据中确定横向松弛时间T2^*的方法。在US-A-5 565 777中公开了一种这样的方法。

背景技术

在磁共振测量(MR)中横向松弛时间T2^*的确定例如适于诊断地中海贫血。地中海贫血是一类由于遗传原因造成的血红蛋白生成的失常。不治疗的话病人可能患一种伴随出现心肌中铁浓度的升高的贫血。该疾病可通过螯化铁疗法(Eisen-Chelat-Therapie)治疗。在此，通过适当的药物降低过高的铁浓度。在铁浓度过高的情况下(不治疗)存在心跳停止的危险；在铁浓度过低的情况下存在过治疗的危险，其能够导致肾功能障碍和其他副作用。

正如一系列研究表明那样，为成功的治疗首先对心肌中的铁浓度的预测是至关重要的。铁浓度的改变对于磁共振测量来说会使T2^*时间缩短。对铁浓度的精确定量预测目前看来是不可能的，然而，在临床中根据T2^*时间对病人的状态分类看来是可能的。因此，在文献中发表了借助磁共振测量确定心肌中的T2^*时间作为诊断和伴随治疗的模态。

该问题迄今是通过下面的措施来解决的：使用一个T2^*敏感的序列(freeinduction decay(自由诱导衰变)，FID)在不同的回波时间记录心肌的信号。借助于一个已匹配的指数函数可以为T2^*确定一个值。作为一种有利的方法在文献中说明了一种单脉冲EPI(echo planar imaging，回波平面成像)序列。使用恒定的重复率获取具有不同回波时间的数据。每次在舒张期末尾记录数据，以使流动和运动伪影减到最小。优选的是在唯一的屏气阶段进行记录。量级图像(Magnitudenbild)然后被手工地进行运行校正。在心肌内选择一个扇区，通常在隔膜内选择。从量级数据中为每一回波时间计算一个平均值，并且使用指数函数执行一匹配(Fit)。把衰变常数视为T2^*的值。

在文献和科学团体中存在关于被确定的T2^*值有效性的不同意见。

T2^*的精确确定被视为是极其有问题的，因为除局部铁浓度外许多其他的作用对该值有影响(例如磁场均匀性)。特别是通过例如肺和一般周围解剖结构的磁化率影响，存在不由心肌中的局部铁浓度决定的、对B0场的局部依赖性。这一效应也不能通过对场均匀性的微调(Shimmen)完全消除。然而，该所确定的T2^*时间可以由于这一效应极大地变化，而由此影响临床重要的值(心肌的T2^*)。

US-A-5 565 777公开了一种用于确定MR数据中的横向松弛时间T2^*的方法，具有步骤：采集测量体积中的T2^*松弛，从测量体积中磁化的时间变化确定松弛时间，测定测量体积中的局部磁场并根据局部磁场校正松弛时间，以便产生校正后的横向松弛时间，其中局部磁场通过下述步骤测定：在多个预定的回波时间(TE)内测定磁化的相位变化并从磁化的相位变化确定局部磁场，其中回波时间具有彼此不同的间隔(ΔTE)。

US-A-5 860 921说明了一种用于测量在MR成像方法中对于横向松弛时间的可逆的贡献的方法。在此，横向松弛时间T2^*根据公式

(1/T2^*被观察值)≈(1/T2^*被校正值)+γπΔB0取决于局部磁场地被校正。

EP 1 136 836 A2公开了一种使用梯度回波的MR成像方法，使用该方法能够非常迅速地产生T2加权的MR图像。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是，提供一种能够用来可靠地、不依赖于设备参数和周围的解剖结构确定T2^*时间的方法。

上述技术问题是通过一种用于在MR数据中确定横向松弛时间T2^*的方法解决的，该方法具有步骤：采集测量体积中的T2^*松弛，从测量体积中磁化的时间上的变化确定松弛时间，测定测量体积中的局部磁场，和根据该局部磁场校正松弛时间，以便产生校正后的横向松弛时间。其中，局部磁场通过下述步骤测定：在多个预定的回波时间内测定磁化的相位变化，其中，回波时间具有彼此不同的间隔，和从磁化的相位变化确定局部磁场。按照本发明，在测量体积内的至少一个位置如此匹配回波时间之间的间隔，使得可以在无相位转换的条件下确定局部磁场。

本发明基于这样的途径：根据实际在测量位置处存在的局部磁场来校正T2^*值。在此，局部磁场要么使用一种适宜的测量确定，要么从测量数据中为确定T2^*而抽取。

用于确定MR数据中的横向松弛时间T2^*的本发明的方法具有步骤：采集测量体积中时间上变化的横向磁化，从测量体积中磁化的时间变化中确定横向松弛时间，测定测量体积中的局部磁场并根据局部磁场校正松弛时间，以便产生校正后的横向松弛时间，其中局部磁场通过下述步骤求取：在多个预定的回波时间内求磁化的相位变化，并从磁化的相位变化确定局部磁场，其中回波时间具有彼此不同的间隔；以及其中把与测量体积相邻的区域作为基准使用。

本发明的方法具有下面等的优点：能够对由于局部磁场造成的影响进行校正，且由此较为坚固、亦即不依赖于解剖结构和MR系统。此外，该方法也适合于确定局部磁场。

具体实施方式

本发明的其他的优点和特征由下面对于优选的实施方式的说明给出。

通常使用梯度回波序列来确定T2^*时间。通过在不同的回波时间观察衰减时间(FID)可以确定衰变常数T2^*。

在实际中磁场随位置变化，以致形成核磁化的不同的进动频率(Pryessionsfrequenz)。由于破坏性的干扰，因此观察到缩短的感应下降。为区别局部效果和全局效果，必须校正所测量的T2^*。这点按照关系式

(1/T2^*被观察值)≈(1/T2^*被校正值)+γπΔB0    (1)进行，式中，ΔB0是在测量位置上与假设的磁场的偏离。一般在注意B0效果的条件下也可以使用T2^*松弛的完整的模型化。

在本发明中，从为确定T2^*而记录的测量数据的相位信息中测定局部磁场。在该测量中记录一个对于不同时间TE的梯度回波。按照这种方式，除关于磁化的振幅(量级)信息外，还得到关于磁化的相位的信息。

可以将不同的回波时间的相位的时间变化用于定量确定在测量位置上的局部磁场(B0磁场)。必要时需要把回波时间(至少在一个区域内)分成足够密的梯次。从所使用的扫描值的回波时间差ΔTE中可以根据关系式

Δv＝Δ/(2π·ΔTE)                            (2)逐点(按照像素方式)确定实际与所设定的共振频率的偏离，式中，Δv是频率偏离，Δ是相位角的变化，ΔTE是回波时间之间的时间间隔。然后，可以从频率偏离和所设定的共振频率中确定实际的共振频率。由此，通过回磁比γ也可以确定局部磁场的绝对值B0。

在本发明的另一个可选的实施方式中，为了从用于确定T2^*的测量数据中确定局部磁场而执行单独的测量。特别是为此引入用于电微调场均匀性的测量。

在上述的两个实施方式中得到关于局部磁场的偏离的位置分解的信息。使用该已知的偏离为每一体素根据关系式(1)校正所测量的T2^*。

由此，在一种检查例如地中海贫血检查中在心脏的一个层(短轴截面)中以恒定的重复率记录对于不同的回波时间的数据。从相位的演变中按照体素或者区域的方式计算B0场强。优选地通过模型函数的匹配以及通过平滑等对其进行适当的再处理。同时，从量级数据按照体素或者区域的方式产生T2^*图片(Karte)。使用对于局部B0场分布的认知来校正该图片。然后，借助校正后的T2^*可以确立诊断。

在临床检查时优选地把该测量与一个基准比较。为此，在心室中观察一个与心肌中所观察的区域直接相邻的区域。它起到基准的作用。观察从心肌和该基准区域的T2^*值中导出的参量(例如商)，而不是T2^*值。

在另外一个可选的实施方式中，采集血样，并在体外(ex vivo)精确地检查其铁含量或者T2^*，以便提供关于基准的精确数据。

为了校准按照本发明的方法，特别至少在一个位置上这样匹配回波时间差，使得在不必考虑相位转换的条件下能够确定B0场。

为从不同的共振频率中淡出(ausblenden)脂肪和水的效果，优选地在至少一个位置上：(a)非常小地选择回波时间差ΔTE，或者(b)如此选择回波时间差ΔTE，使得无论是脂肪质子还是水质子在该时间继续转动2π的整数倍(同相条件)。