磁共振成像仪、流量量化仪及流量量化方法技术

本申请公开了磁共振成像仪、流量量化仪及流量量化方法。所述磁共振成像仪基于ＡＳＬ（动脉自旋标记）技术量化对象的待成象区域中的灌注（组织中的血流量）。该仪器包括成象，存储，和流量量化单元。成象单元根据ＡＳＬ技术对所述区域进行扫描以从区域中获得图象数据。存储单元存储示踪剂（水）浓度和灌注流量之间的关系信息。该关系基于双空间模型获得，该双空间模型使用两个被设置在扩散入所述区域的组织的血流的内侧和外侧的空间，该模型考虑血流向组织中的扩散的时间变化。流量量化单元通过将从图象数据得来的量应用于所述关系信息从而量化所述灌注流量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及MRI(磁共振成象)仪和关于ASL(动脉自旋标记)成象的流量量化方法，该方法可以使用基于ASL方法的成象的简单方法来量化流量，ASL方法可以不使用造影剂而提供灌注或血管图象。注意，本专利技术所描述的ASL指所有的广义自旋标记方法。
技术介绍
磁共振成象是这样一种方法，其中，在静态磁场内的对象的核自旋被具有拉莫尔频率的射频(RF)信号磁激发，以随着该激发，从FID(自感应衰减，self-induced decay))信号或回波信号得到图象。作为磁共振成象的一个种类，用于评估组织灌注的自旋标记方法即ASL方法已经被公知。ASL方法是一种不使用造影剂，也就是说以非侵入的方式，提供反映血管内部图象或检查对象微循环的灌注图象等的方法，且最近几年内，有关ASL方法的研究很活跃。尤其，临床应用主要与脑血流量(CBF)有关，且更进一步的，血流量的量化正在成为可能。ASL方法被粗略的分为连续ASL(CASL)方法和脉冲ASL(PASL)方法(也被称为动态ASL(DASL))。CASL方法中使用大量/连续和绝热的RF，血管内的自旋状态在某一时间点被标记(磁化)，到达成象厚切片(观察面)的被标记的血团块的信号变化被成象。另一方面，PASL方法中，脉冲形状的绝热RF、血管内的磁化一直在变化，且成象针对包含被磁化血流组织连续进行，由此评估组织的灌注。PASL方法比较容易用临床使用的MRI仪器进行。在ASL成象中，一般，产生控制模式和标记(标识)模式的两个图象。对在标记模式和控制模式下取得的图象数据组进行图象间每一象素的差值计算。结果，可获得有关流入成象厚切片的血液的信息，也就是指示循环的ASL图象。使用上述ASL成象量化流量(灌注)的尝试已经被公知。下面描述一个例子。通常，流量f通过一被称为布洛赫方程的方程(Bloch equation)取得。(例如参见“MRM35540-560(1996)，C.Scwarzwauer et al”)。纵向(晶格自旋(lattice-spin)或T1)松弛布洛赫方程(当存在流量f时可使用)表达为(a)式。dM/dt＝(M0-M)T1+f·(Ma-M/λ) …(a)其中λ是水的脑血流量分布系数(0.9-1)，其中M是组织图象的象素值，其中Ma是纵向磁化强度，其中M0是组织图象饱和时的象素值(质子密度图象)，其中T1是组织T1(纵向或自旋-晶格(spin-lattice))松弛时间值。同时，下面的表达式成立1/T1app＝1/T1+f/λ …(b)其中T1app是视在的T1。这样，用标记模式和控制模式分别取得图象，由此计算出流量f。也就是说，对于每一象素测量M0和T1，且推定血中的TI(等于T1a，后缀“a”表示动脉)和组织中的TI相同，已知流量f可以由下式表示f∝λ·ΔS/{2·TI·M0·exp(-TI/Tapp)} …(c)其中ΔS是ASL图象的象素值(＝Scont-Stag)，且其中TI是反转时间。然而，实践中，有必要为每一象素测量M0和T1，以根据前述表达式(c)计算流量f，因此，测量将会很麻烦，需要大量的数据，且计算量也非常巨大，导致计算时间的增加。此外，由于使用大量的包含采集时间差的图象数据组，因身体的运动而产生配准不良或类似问题，从而，由此产生误差量，引起测量精确度的下降。如上所述，临床实践中使用常规的流量(灌注)量化方法存在许多问题。因此，需要一个能解决这些问题以及能够被实际应用的量化方法，特别的，在对急性梗塞期的病人使用该方法时，需要轻易快速地量化流量。考虑到上述情况，日本未审(公开)专利申请公告号11-375037提出一种方法，其中用ASL成象从成象厚切片获得的收集数据可以保持在最小限度，且利用收集数据进行线性换算，由此顺利地量化成象厚切片的流量(灌注)。然而，在前述申请中公开的流量量化方法是一种直接仿效作为布洛赫方程的基础的单空间模型(Single-Compartment model)的方法。单空间模型基于一个假定，即，在ASL中用作示踪剂的水具有完全扩散的性质也就是说，单空间模型基于一个前提，即动脉血流中被传输至组织的水的自旋被快速的转移入组织，动脉血流中的水的自旋提供组织的T1值。然而，实践中，这种条件在标记上游动脉血流到开始采集数据的这段时间内(时间段TI(实践中，约为1至2秒)从未被完全地满足。原因是遗留在毛细血管床上的水自旋的量要大于毛细血管外水自旋的量。因此，上述的量化流量值容易包含由该单空间模型所基于的前提不能被完全满足而引起的误差量，因此，需要一具有更高精度的流量量化方法。另一方面，如文献“Jinyuan Z，David AW，Peter CMTwo-compartment modelfor perfusion quantification using Afterial Spin Labeling，Proc.Intl.Soc.Magn.Reson.Med.，2000；8，166”所述，有关相对于单室模型有更高精度的模型的研究已在进行。然而，模型越复杂，流量量化所需的参数就越多，导致计算更加趋于复杂。另一方面，在实验方面，有报导说在动物等上所做的实验中，ASL信号强度与血流量近似线性相关。
技术实现思路
本专利技术是在考虑基于上述常规ASL方法的流量量化方法后得出的，且本专利技术的一个目的是提供一种流量量化方法，其中更精确反映流动(灌注)的实际特性的高精确度流量值可以通过小的计算量获得。首先，先定义本专利技术中的术语。流量尽管通常是在脑内设置成象厚切片获取流量，更严格地说是表示“CBF”(脑血流量)，但该值也可以应用于除头部之外的其他内部器官。因此，该术语被用于表示组织血流量(区域血流量)，作为一般概念，称为流量“f”，“流量量化”表示针对每一象素获取流量(血流等)的量化信息，包括将血流量的图象显示为流量图象的方案。根据本专利技术，有关流量(灌注)的量化信息可以通过对一般无需使用造影剂而非侵入性地基于ASL方法获得的ASL图象基于线性换算或高次方程进行转换而获得。在换算中使用的比例值，或在转换中使用的值是预先计算的，或每次由参考模拟器(reference phantom)的图象值计算得出。下面将对本专利技术者为实现本专利技术的简单和高精度的流量量化所做的有关模拟和实验的结果进行描述。模拟和实验给出了ASL成象方法中局部脑血流量量化的基础。I.模拟A)模拟的目的模拟的目的之一是实现可在临床应用中使用的简单的定量ASL成象，且使用被认为比较接近水作为ASL中的示踪剂的模型的双空间模型。与其他形式，例如冷氙气CT(Xe-CT)、正电子发射CT(PET)等比较，对脉冲方法中ASL(PASL)图象信号强度和血流量或其他参数之间的关系进行了理论研究。此外，在模拟中，在志愿者的头部得到的Xe-CT图象和由PASL方法所得的图象(PASL图象)之间建立了相关，也从实验的角度研究了本专利技术的下述思想的有效性即基于ASL信号和单个时间段TI内所得的CBF之间的关系进行简单换算。B)模拟的方法(B1)模型图1给出了模拟时所使用的双空间模型，下面描述模型中所使用的参数的定义。Q1/Q2表示(血管内空间中的示踪剂量)/(血管外空间中示踪剂的量)Qt表示每单位体元(单位体元，unit v本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＭＲＩ（磁共振成象）包括：成象装置，用于根据ＡＳＬ（动脉自旋标记）技术对待检查对象的待成象区域进行扫描，从而从待成象区域获得图象数据；存储装置，用于在其中存储一些表示水充当的示踪剂的浓度和表示组织内血流量的灌注流量之间的关系 的信息段，该关系基于使用至少两个空间的模型得出，该两个空间设置在扩散入待成象区域的组织的血流的内侧和外侧，该模型考虑血流向组织中的扩散的时间变化；和量化装置，通过提供一由图象数据得来的量给示踪剂浓度和灌注流量之间的关系信息，量化待成 象区域内的灌注。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村德典，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]