本发明涉及磁共振成像系统，该磁共振成像系统包括：

-数据采集系统，其具有

-用于在成像体积(imaging volume)中产生磁场的主磁体，

-用于在所述磁场中产生梯度的梯度系统；

-设置为用于在成像体积中产生射频波的RF激励系统，所述射频波被设计为与定位在成像体积中的物体相互作用；

-设置为检测表示物体对所述射频波响应的信号的采集装置，

所述磁共振成像系统还包括

-设置为操作数据采集系统以产生包括多个信号的数据集的控制系统，以及

-可操作的基于所述数据集重构图像的重构器。

本发明还涉及磁共振成像方法，该方法包括将要被研究的物体定位在磁共振设备的成像体积中的步骤。

本发明还涉及计算机程序。

如在开头段落中阐述的磁共振成像系统的实施例从Jacco A.de Zwart等人的公开出版物：″On the feasibility of local drug delivery using thermo-sensitiveliposomes and MR-guided focused ultrasound′，Proc.Int.Soc.Mag.Reson.Med.8(2000)，p.43可获知。已知的磁共振成像系统包括一种磁共振成像设备，其被设置为提供表示受到磁共振激励的体模(phantom)的响应的信号。该已知系统可以一种本身已知的梯度回波FLASH模式操作，由此分析得到的信号，以从该信号中提取相位信息。该相位信息随后被转换为相应的温度信息。将该相位信息转换为温度信息的合适方法本身可从US 6,445183中获知。该已知磁共振成像系统设置为通过分析相位信息来检测体模内温度分布。除此之外，该已知磁共振成像系统可以另外模式操作，其中监控体模的纵向弛豫时间T1的变化。为了这个目的，施加另外的激励序列，以采集表示纵向弛豫时间T1的另外信号。在已知磁共振成像系统中，使用本身已知的磁共振造影剂，该磁共振造影剂被设置为局部改变被研究体模的物质中的纵向弛豫时间T1。这种造影剂被放在初始不能渗透的封装中，它是热敏脂质体，在达到阈值温度的情况下，该热敏脂质体被设置为增加对造影剂和/或周围的水的渗透性。因此，一旦检测到体模的纵向弛豫时间T1的局部值中有真实变化，就能检测到造影剂离开脂质体胶囊的情形。这种实际情况还被用于验证至少一个事实：达到预知阈值温度，以及还用于控制加热设备，例如手动关闭加热设备。

已知磁共振成像系统的缺陷是，监控温度和纵向弛豫时间T1的过程是耗时的，可能导致对象的过加热，原因在于仅仅在T1取向序列的数据分析完成的情况下，才可以验证温度读数。对于在活的有机体内的应用，这可能导致不必要的组织损害。

本发明的目的是提供一种磁共振成像系统，其中在MR温度测定数据和纵向弛豫数据的采集之间的时间间隔被最小化，从而提高了磁共振成像系统的整体可靠性。

为此，在根据本发明的磁共振成像系统中，控制系统被进一步设置为形成所述数据集以包括信号相位数据和信号幅度数据，所述重构器设置为使用所述相位数据和幅度数据重构表示局部温度测定数据和局部纵向弛豫数据的图像。

本发明的技术措施基于如下观点：可以设计这样的脉冲序列，由此所产生的表示物体对施加的脉冲序列的响应的信号包括相位数据和信号幅度数据。使用该相位数据提取物体中的局部温度，以及使用幅度数据提取纵向弛豫时间T1中的局部变化。由于这些数据是可以从单一数据集中提取的这一事实，所以将时间间隔保持在其最小值处。必须注意的是，用于本申请的目的的术语“数据集”被定义为对应于单个暂时有限序列的采集装置的读数。用于本发明目的的合适序列的例子包括本身已知的质子共振频率偏移(PRES)序列，反转恢复序列，它们从D.C.Look and D.R.Locker″Time saving measurement of NMR andEPR Relaxation Times″，Rev.Sci.Instrum 1970；41：250中可以得知，或者可变翻转角(VPA)序列。此外，提供可以确定T1的数据的序列和提供可以确定相移的序列的适当组合是可能的。脉冲序列的示例实施例将参考图2a和2b加以详细解释。根据信号幅度数据计算纵向弛豫时间T1的方法从D.C.Look and D.R.Locker″Time saving measurement of NMR and EPR Relaxation Times″，Rev.Sci.Instrum 1970；41：250获知。

根据本发明的技术措施，具有另外的优点。在使用造影剂的情况中，该造影剂被胶囊封装在达到温度阈值时会大大提高其对造影剂和/或周围水的渗透性的热敏脂质体中，对脂质体外面造影剂的检测的事实至少对真正达到的阈值温度值进行确认。从而，温度测量的两个独立源从单一数据集获得，首先，获得物体内温度分布的图像，其次获得T1图像。

在根据本发明的的磁共振成像系统的实施例中，所述系统进一步包括加热设备，该加热设备设置为局部升高物体内的温度，所述磁共振成像系统被进一步设置为监控物体内的局部温度测定数据和根据预设定的控制程序控制加热设备。

考虑到应用，其中为了将感应到的局部过热可视化的目的，采集温度测定数据，有利的是：根据本发明的系统适于监控局部温度测定数据，并根据其自动控制加热设备。这种技术措施通过将必要的反馈提供给加热设备优化加热模式。

尤其，预设置的控制程序可以设置为调整加热模式。例如，加热装置的输出功率或焦点(focus)的大小可以相对于温度升高中产生的增量而改变。此外，加热设备可由根据本发明的系统操作，以优化它的操作参数，例如用于脉冲操作的打开/闭合期间的持续时间。可选择地，倘若物体达到想要的测量温度分布，则加热设备可以被关闭。另外或可选择地是，预设置程序可包括对加热设备的另一控制信号，该控制信号设置为改变被加热区域的空间位置。例如，根据显示所述物体结构的常规MR图像，根据本发明的系统可改变物体内被加热区域的位置。如果本发明在活体内实施，该系统可被有利地设置为将热点定位在预定解剖区域。因此，可实现对加热区域的空间位置的细调，这减少了由于过高热而导致的对健康组织的不必要的伤害。这个实施例尤其适用于聚焦超声的应用，还适用于射频感应加热，以及适用于间质性激光烧蚀(interstitial laserablating)的应用。在后者情况中，通过控制相应加热结构中激光探头的位置，方便地改变加热区域的位置。另一可选择地或另外的，可以控制加热设备以执行对物体内运动对象的动态跟踪。例如，在血流动力学(heamodynamic)应用中，造影剂的某些云状物在空间中由热点跟随。

在根据本发明的磁共振成像系统的又一实施例中，所述系统还被设置为监控信号幅度数据的变化，并产生表示所述变化的另一信号。

根据本发明的该系统的这个实施例尤其适用于涉及引导和监控高精确度药物沉积的应用。例如，在具有与该被研究物体的纵向驰豫时间基本上不同的造影剂可提供在物体中的情况下，用根据本发明的系统监控由于造影剂在物体中的扩散而导致的物体中的信号幅度数据的变化是可能的。在造影剂已达到某一预定区域时，由所述系统产生所述另一信号。这个另一信号可被用作验证步骤，或者可选择地或另外地，它可用于控制合适的相关设备。例如，如果将本发明在活体内实施并且使用合适的泵浦设备使造影剂与沉积在病人血液系统中的药物相关联，所述泵浦设备的操作可由该系统所产生的所述另一信号控制。例如，所述泵浦设备可以关闭、或其工作参数的任何一个可以被修改，像泵浦体积、泵浦速度等。

在该系统的另一实施例中，其中胶囊封装在热敏壳体内的造影剂导入该物体，在检测造影剂在壳体外的情形下生成另一信号。

热敏脂质体可被选择作为合适的壳体，例如从Yatvin MB等的Science1978；20：1920.中的公开可知。根据本发明的技术措施，从而温度分布和纵向驰豫时间被同时采集，脂质体呈现出局部温度的可选指示，从而提高了温度监控的准确度。如果造影剂的释放与药物的释放相结合，那么一旦检测到造影剂在壳体外，就能验证药物传送到物体内。

根据本发明的一种磁共振成像的方法，其包括步骤：

-将待研究的物体定位在磁共振成像设备的成像体积中；

-使用磁共振成像设备采集数据集，所述数据集表示物体的温度数据和物体的纵向驰豫数据；

-重构表示所述温度数据和所述纵向驰豫数据的图像。

根据本发明的方法尤其适合于以下应用，其中要求关于物体中温度分布和造影剂在所述物体中的分布的基本上实时同步的信息。例如，根据本发明的方法可被连续用于控制旨在从热敏脂质体中释放药物的过高热。MR信号的复数性质(complex nature)允许提取所述信息，从而MR信号的相位被用于温度计算，MR信号的幅度被用于造影剂的位置信息的计算。

根据本发明的计算机程序包含用于图像重构的指令，该图像包括来自磁共振信号的单数据集的局部温度数据和局部纵向驰豫数据。

根据本发明的合适的计算机程序包括根据磁共振信号的相位计算局部温度和根据磁共振信号的幅度计算局部纵向驰豫数据的指令。对于所述计算，使用MR信号的实部和虚部数据。例如，使用众所周知的Look-Locker方法可以计算T1数据。对于分析，使用可提供的相位信息，可将复数数据转换为带符号的幅度数据。在计算局部温度和局部纵向驰豫时间的相对应分布之后，使用任意合适的本身已知的重构方法重构对应的图象。根据本发明的计算机程序可进一步包括图形用户界面的指令，用于读取图像和用于随后将所述图像在合适的显示装置上可视化，以备用户分析。

参考附图，更加详细地描述本发明的这些和其他方面。

图1表示根据本发明的磁共振成像系统的实施例的示意图。

图2a表示根据本发明的用于数据集采集的第一脉冲序列的第一实施例。

图2b表示根据本发明的用于数据集采集的第二脉冲序列的第二实施例。

图3表示由根据本发明的磁共振成像系统提供的结果图像的实施例。

图4表示根据本发明的计算机程序的方框图的实施例的示意图。

图1表示根据本发明的磁共振成像系统的实施例的示意图。该根据本发明的磁共振成像系统1包括数据采集系统11，例如包括具有成像体积(未示出)的主磁体12的常规磁共振成像设备，该成像体积用于在其中容纳待被研究的合适的对象。病人是这种对象的一个示例。在优选实施例中，主磁体12包括超导磁体13，但是其他类型磁体也可以考虑。磁体12被设置成在成像体积中感应静止的、基本上均匀的磁场Bo。这个均匀磁场使某些核自旋与该磁场对准。提供用于产生被标示为14的Gx、被标示为16的Gy和被标示为17的Gz梯度场的梯度系统(G)。该梯度磁场被用来以预定方式，例如采用沿成像体积随距离成线性变化的方式，改变均匀磁场Bo。按常规，梯度磁场被设置为于X、Y和Z方向正交，如由正交指向箭头20获知的。场Bo通常在Z方向。

RF激励系统(10)被提供来产生射频(RF)脉冲，用于反转对准的自旋进入横向平面，例如XY平面或在XY平面内具有分量。该用于反转自旋的系统(10)包括脉冲发射器18和磁体12中的RF线圈(未显示)。脉冲发射器频率可以由合成器19提供，并且可以由控制系统21控制。该控制系统21被设置为控制构成磁共振设备的各个组成部分的输出的时间和幅度。通常，从发射器18提供的发射脉冲通过发射-接收选择开关22到达磁体中的RF线圈(未显示)。当该系统处于发射模式中时，经第二发射-接收开关23把合成器信号耦合至发射器18。

在接收模式中，磁体中的RF线圈检测被研究对象对RF脉冲的响应，例如采用自由感应衰减(decay)信号形式的响应，包含回波信号。在控制系统21将开关22切换到接收模式以将RF线圈连接到接收器时，经开关22提供在RF线圈所接收到的信号。在本发明的范围内，可以使用相互独立的RF线圈来接收和发射。然后，接收到的信号通过模拟数字转换器25。转换器25的数字输出被施加给图像重构器26(优选具有相关联的存储器27)。图像重构器26被设置为从采集的MR信号中提取温度测定数据和纵向驰豫时间数据，并且将对应的重构图像转发给显示单元28。必须注意的是，在本发明的范围内，术语图像或者涉及多个重叠数据的单一图形表示，或者涉及各个数据的相互独立的多个图形表示。根据本发明的磁共振成像系统1被设置为形成数据集，以使它既包含关于温度测定数据的信息，又包含关于纵向驰豫时间数据的信息。从单个序列中提取温度数据和纵向驰豫数据的方法参考图2a和2b被进一步论述。

根据本发明的磁共振成像系统1尤其适用于执行对要被研究的对象内的局部温度分布和在同一对象内纵向驰豫时间的局部变化的近实时监控。这个特征能够实现对过高热的准确控制和/或药物传送控制。后者在下面情况中得以实现：合适药物由造影剂贴上标签，设置为感应该对象的物体的纵向驰豫时间T1的局部变化。这样，一旦检测到纵向驰豫时间的局部值中的真实变化，就会以高可信度得出关于药物传送的结论。可选择地，如果使用例如一旦达到阈值温度就可变为可渗透的热敏脂质体把造影剂以胶囊封装形式提供在对象内，则对胶囊外的造影剂的检测就会指示出真正达到的某一预知的温度级别。可以利用这个特征控制相关联的加热设备。因此，另外地，根据本发明的磁共振成像系统1可以被设置为将控制信号提供给加热设备30的另一控制装置29。该另一控制信号优选被设置为控制该设备的加热模式。此外，可利用该另一控制信号改变对象内热点的位置。由于MR信号的复杂性的原因，不仅提供关于对象的形态信息，还提供温度测定数据和纵向驰豫数据，所以对加热设备的控制可以以动态模式实现，由此，热点的位置被改变并且要采用例如叠加在温度分布图像上的形态图像实时验证该热点的位置。本领域技术人员将会理解的是，在不脱离其范围的情况下可以有实现本发明的方式的多种变更。

图2a表示根据本发明的用于数据集采集的第一脉冲序列40的第一实施例。本发明实施例表示Look-Loker采集模式，由此定义第一多个脉冲序列42。脉冲序列42包括预备脉冲43，其后跟随有一组有N个重复的系列44。在每个激励脉冲45之后，收集对获取的N个图像的单图像作出贡献的MR信号。数据被存储，以使在该系列中第n个激励脉冲之后采集到的信号对第n个图像作出贡献。优选地，预备脉冲为180度反转脉冲，然而，可采用对应于例如饱和度恢复模式的另一值。必须注意的是，对应于EPI呈现出的块数量纯粹是说明性的。本领域技术人员将根据时间分辨率、信噪比以及图像质量需求选择合适的数量。在序列44被重复N次之后，整个序列42被重复多次，以填满k空间，也就是完成空间编码所要求的那么多的次数。因此，根据本发明，提供在重构之后给出N个复数图像(相位和幅度)的N个k空间。根据N个得到的幅度图像，计算T1值。根据US 2004/0015071，可以进行温度计算。用于MR温度测定的质子谐振频率方法允许使用以下关系根据信号相位的变化计算温度变化ΔT：

其中

C是温度相关化学漂移；

γ是旋磁比(gyromagnetic ratio)；

TE是回波时间；

Bo是磁场值。

优选地，使用来自沿恢复曲线的所有时间点的相位信息来估算。优选地，得到的N个图像均具有对应的确定参考相位的参考图象。与温度相关的参考图像与电流之间的N个相位差均应当是相等的。

图2b表示根据本发明的用于数据集采集的第二脉冲序列50的第二实施例。这个实施例对应于可变反转角方法，由此序列54被重复直到k空间是填满的。然后，对于不同反转角重复序列52。采用标准梯度回波读出而非EPI读出不是必要的，但采用标准梯度回波读出代表最典型的采集模式。在本例子中，在激励脉冲55连同切片选择脉冲57一起施加之后，检测到响应信号56，借此施加相位编码脉冲58a和58b。这个序列提供N个幅度图像，根据这些图像，可基于信号幅度随反转角的改变计算T1。还有，为了实现这个实施例，需要对一组参考相位图像进行采集。然后，通过将采集图像的相位与参考图像的相位相比较，计算相位变化。

尽管显示了说明本发明技术措施的两个具体例子，但是本领域技术人员将会理解的是，能够提供与T1数据同时相位变化的数据的任意脉冲序列都是可应用于实现本发明的。尤其，交错序列(借此单独用于检测相位变化的脉冲与负责检测MR信号的幅度的脉冲交错)落入该范围内且同样可想到用于本发明。

图3表示由根据本发明的磁共振成像系统产生的图像60的实施例。必须注意的是，图像60可包括多个场60a、60b，具体数据被投影到那里。可选择地，图像60可包括单一场(未显示)，该单一场包括至少温度数据和纵向驰豫时间数据的重叠(未显示)。优选地，后者还包括被研究对象的常规MR数据。

为清楚起见，当前实施例因此包括两个图形场，由60a和60b标示。前者被设置为使纵向驰豫数据61可视化。纵向驰豫数据可以由驰豫时间T1或由作为驰豫时间倒数的驰豫速率R1表示。图像61包括相应于造影剂的区域65，该造影剂设置为局部感应相对于周围物体的纵向驰豫时间数值的变化。如果造影剂65被预先胶囊封装入热敏脂质体(未显示)中，那么其扩散到胶囊之外的情形立即在图象61中被可视化，其作为对某局部温度的检测。还可以以不同方式监控纵向驰豫数据中的局部变化。例如，如果造影剂与沉积在被研究病人体内目标区域处的药物相结合，则区域65的蔓延可以被实时监控，并且可被在线与解剖数据相比较，该解剖数据对应于某一时间区域65的空间位置。这个特征不仅能够控制药物传送，还能够验证药物传达到目标。优选地，场60a包括区域62a，其中为方便用户使用，提供适当的α数字信息。

图像63包括使用质子谐振频率偏移方法获得的温度分布数据。温度测定图像可以被这样表述，但优选地，图像63包括常规MR数据，温度测定图像被重叠在该常规MR数据上。在这个例子中，彩色薄涂(color-wash)67a、67b、67c被显示，其中某一颜色被分配给某一温度范围或数值。可选择地，最大值的百分数可以是彩色编码的。还是可选择地，可采用等温线(未显示)。优选地，使用图像数据67a、67b、67c，显现且监控绝对温度。优选地，场60b包括区域62b，其中为方便用户提供适当的α数字信息。仍然优选地，一旦达到某一温度，磁共振成像系统被设置为产生另一信号。仍然可选择地，所述另一信号仅仅在两个图像61和63确认某一温度值的情形下才生成。优势在于，采用所述另一信号控制相关联的加热设备(未显示)。例如，在达到预定温度级别的情形下，加热设备可以被关闭。可选择地，可以使用所述另一信号来重新配置加热设备，以将区域67在空间上重新定位至不同位置。这个特征在观察到在病人体内热点67c和解剖位置之间存在几何失配时尤其适用。

图4表示根据本发明的计算机程序的方框图70的实施例的示意图。计算机程序从步骤72开始，其中启动合适代码的执行。在步骤74，根据本发明的计算机程序将磁共振数据集加载入它的运算存储器中，该磁共振数据集包括相位数据和纵向驰豫数据。必须注意的是，计算机程序可设置为执行后置处理分析。可选择地，所述磁共振数据集可实时提供给计算机程序。在步骤76、77，根据本发明的计算机程序分别地从相位偏移数据中提取温度数据以及从信号幅度数据中提取纵向驰豫时间数据。在步骤80，执行图像重构步骤，其中构造表示对象中温度分布和纵向驰豫时间的局部数值的图像。在步骤81、82，计算机程序根据预定方法分别执行各自数据的适当监控。例如，温度绝对值可以是监控的对象。可选择地或另外地，改变的纵向驰豫时间的区域可以是监控的对象。如果所述监控没有识别预选择的事件，例如其为局部温度的某一级别，那么计算机程序加载相同类型的另外磁共振数据，并且用新数据更新图像。一旦一个事件符合一预定标准，根据本发明的计算机程序最后通过例如直接在步骤86处终止，或通过前进至控制子程序88来完成其运算，借此控制信号89被发送到相关设备(未显示)。相关设备的例子可以是可控加热设备，该设备被设置为一旦接收控制信号89就改变其运算。此外，控制信号可控制磁共振设备，例如结束数据采集并将扫描床(patient table)传送到成像体积外的停靠位置。