磁共振成像方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗成像领域，更具体地涉及一种磁共振成像方法、设备及存储介质。

背景技术

核磁共振成像技术利用核磁共振现象对人体成像，已经是一种常见的医学影像检查方式。该技术为疾病的诊断提供重要参考依据，常常应用于脑部、心脏、肝脏和关节软骨等生物体部位的检测。

近年来发展起来的定量磁共振成像技术，对磁共振的基本物理参数直接测量，实现定量的组织评价。磁共振定量参数例如T

目前的磁共振成像技术，成像时间较长。“Liu,J.V.,Bock,N.A.and Silva,A.C.,2011.Rapid high-resolution three-dimensional mapping of T1 and age-dependentvariations in the non-human primate brain using magnetization-prepared rapidgradient-echo(MPRAGE)sequence.Neuroimage,56(3),pp.1154-1163.”公开了一种基于快速梯度回波序列(MPRAGE)的序列框架的3TI-MPRAGE序列结构进行T

为解决上述问题，需要一种新的磁共振成像方法，以提高图像成像速度。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。

根据本发明一个方面，提供了一种磁共振成像方法，包括：

获取待成像物体的待成像区域；

调用径向采集的扰相梯度回波序列，利用空扫使待成像区域的磁共振物理信号达到暂稳态；

无间断地循环执行以下第一操作和第二操作n*N

第一操作：激发磁化准备脉冲然后等待预设时间段，以实现磁共振物理信号的磁共振定量参数对应的磁化准备，

第二操作：利用径向采集的扰相梯度回波序列，对待成像区域进行N

其中，每循环执行第一操作和第二操作N

基于在采集序列中的第二操作后磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像。

示例性地，N

示例性地，在第二操作中，在前N

示例性地，磁共振定量参数是纵向弛豫时间，

基于在采集序列中的第二操作后磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像，包括：

基于以下公式进行参数拟合，以生成磁共振图像：

其中，S(TI

示例性地，基于在采集序列中的第二操作后磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像，包括：

基于在采集序列中的第二操作后磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号确定磁共振定量参数；

对磁共振定量参数进行校正，以生成磁共振图像。

示例性地，对磁共振定量参数进行校正，以生成磁共振图像，包括：

当磁共振定量参数低于第一参数阈值或者高于第二参数阈值，则将该磁共振定量参数置为0，其中，第二参数阈值大于第一参数阈值。

示例性地，磁共振定量参数是纵向弛豫时间、横向弛豫时间或表观弥散系数。

示例性地，径向采集的扰相梯度回波序列的k空间填充模式是以下方式中任一项：径向笛卡尔采样、径向放射采样、径向螺旋采样。

根据本发明另一方面，还提供了一种磁共振成像设备，包括处理器和存储器，其中，存储器中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器运行时用于执行如上所述的磁共振成像方法。

根据本发明再一方面，还提供了一种存储介质，在存储介质上存储了程序指令，程序指令在运行时用于执行如上所述的磁共振成像方法。

在上述技术方案中，在每个采集序列的第二操作完成后，磁共振物理信号都进入暂稳态，由此无需等待时间即可直接进入下一个采集序列，由此，在保证磁共振图像的准确度和精确度的前提下，提高了磁共振成像的时间效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同信号或脉冲等。

图1示出了根据本发明一个实施例的磁共振成像方法的示意性流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的T

图3示出了根据本发明的一个实施例的根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像的示意性流程图；

图4示出了IRSE，3TI-MPRAGE和根据本发明的实施例的成像序列的体模实验结果对比图；

图5示出了IRSE，3TI-MPRAGE和本发明实施例的成像序列的直方图对比图；

图6示出了本发明上述实施例的成像序列的两个人脑组织的T

图7示出了根据本发明一个实施例的磁共振成像设备的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

为了提高磁共振成像速度，本发明的实施例提供了一种磁共振成像方法，用于生成磁共振定量参数的磁共振图像。该磁共振成像方法利用径向采集的扰相梯度回波序列的暂稳态信号作为基准点，通过磁化准备模块和信号采样模块之间的配合，完成不同的定量参数成像。磁共振定量参数可以是：纵向弛豫时间、横向弛豫时间或表观弥散系数。纵向弛豫时间表示纵向磁化矢量恢复到原来的常极化状态下的磁化矢量的63％时所需要的时间。横向弛豫时间表示当磁共振物理信号衰减为原始信号的36.8％时所需要的时间。表观弥散系数表示在利用成像平面内水分子扩散系数的变化来产生图像对比的磁共振成像中，反映了某一时刻某一方向组织的弥散效应。通过磁化准备模块和信号采样模块之间的不同配合，可以实现上述不同磁共振定量参数的成像。

图1示出了根据本发明一个实施例的磁共振成像方法100的示意性流程图。可以理解，该磁共振成像方法100虽然可以用于各种不同的磁共振定量参数。但是，为了描述方便，以磁共振定量参数为纵向弛豫时间T

步骤S110，获取待成像物体的待成像区域。

示例性地，该待成像区域可以是脑部中的灰质白质，关节中的软骨等人体组织。在磁共振操作台上，用户可以通过磁共振成像操作软件对待成像物体进行成像区域定位，由此确定待成像区域。可选地，还可以对环境参数进行矫正，其中，对环境参数进行矫正的操作包括但不限于射频功率矫正，匀场，调谐。

在获取待成像物体的待成像区域之后，可以导入编译好的成像序列。根据待成像区域所属的不同组织设置成像序列参数。该成像序列参数可以包括视野、分辨率、磁化准备的等待时间段等。然后，执行成像序列，以完成数据采样。图2示出了根据本发明的一个实施例的T

步骤S120，调用径向采集的扰相梯度回波序列，利用空扫使待成像区域的磁共振物理信号达到暂稳态。

具体地，该径向采集的扰相梯度回波序列可以包括序列中射频脉冲时序RF，层选方向相位编码梯度时序G

步骤S130，无间断地循环执行以下第一操作和第二操作n*N

示例性地，图2示出的T

在第二操作中，利用径向采集的扰相梯度回波序列，对待成像区域进行N

下面详细描述关于上述的前N

示例性地，径向采集的扰相梯度回波序列的k空间填充模式是以下方式中任一项：径向笛卡尔采样、径向放射采样、径向螺旋采样等径向采样方式。选择径向笛卡尔采样、径向放射采样或者径向螺旋采样的填充方式进行k空间填充，能够显著提高信号的定量对比度，进而保证磁共振定量成像的准确度。

在步骤S130中第一操作和第二操作无间断地循环执行，即在第二操作后不存在任何等待之间，直接进行下一个反转周期的第一操作。换言之，在各个反转周期之间，不存在时间间隔，每个反转周期都是连续的。每循环执行第一操作和第二操作N

步骤S140，基于在采集序列中的第二操作后所述磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像。

在每一个采集序列完成信号采集之后，磁共振物理信号达到暂稳态。利用这一性质，可以进行参数拟合，从而根据采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像，例如T

在上述技术方案中，在每个采集序列的第二操作完成后，磁共振物理信号都进入暂稳态，由此无需等待时间即可直接进入下一个采集序列，由此，在保证磁共振图像的准确度和精确度的前提下，提高了磁共振成像的时间效率。

本领域普通技术人员可以理解，虽然上面以纵向弛豫时间来进行描述，但是通过磁化准备模块和信号采样模块之间的不同配合，可以实现其他磁共振定量参数的成像。

如前所述，在步骤S130所述的第二操作中，N

由此，当N

替代地，N

由此，在N

示例性地，磁共振定量参数是纵向弛豫时间T

具体地，在信号采集模块的每个重复时间(TR)中，第i次激励的纵向磁化矢量M

其中，θ表示设定的磁共振激发的翻转角，M

通过基于公式(1)进行迭代，每个激励脉冲后纵向磁化矢量M

其中，M

对于下一个循环的T

其中，TI表示反转脉冲激发后的反转时间，n表示一个反转周期后的采样总数，也可以表示Z方向相位编码的个数，n＝N

令公式(2)中的i＝n，并把公式(2)带入公式(3)，然后进行公式化简得到：

在暂稳态的情况下，纵向磁化矢量M

进一步对公式(5)进行化简可以得到：

其中，M

根据本发明的实施例，采用径向采集的扰相梯度回波序列进行磁共振物理信号的径向采样，所采样的磁共振物理信号可以表示为：

其中，S表示在当前反转时间下采样所得T

将上述公式(6)带入公式(8)，由此获得进行估算T

其中，S(TI

在公式(9)中，

基于上述推导可知，可以基于该拟合公式(9)，得到不同反转时间下的T

如前所述，上述步骤S140中，基于在采集序列中的第二操作后磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像，该步骤S140可以包括以下子步骤。图3示出了根据本发明的一个实施例的根据所采样的磁共振物理信号生成磁共振定量参数的磁共振图像的示意性流程图。

步骤S141，基于在采集序列中的第二操作后磁共振物理信号进入暂稳态的性质，根据所采样的磁共振物理信号确定磁共振定量参数。

示例性地，在每一个采集序列进行信号采集的过程中，所采集的磁共振物理信号都已经达到暂稳态，利用这一特点，根据采样过程中磁共振物理信号确定磁共振定量参数。上文描述中已经对此过程进行了解释说明，为了简洁，在此不再赘述。

步骤S142，对磁共振定量参数进行校正，以生成磁共振图像。

因为采样噪声等种种因素，步骤S141所确定的磁共振定量参数可能是不准确的。为此，对上述步骤S141中所得到的磁共振定量参数进行校正。根据校正后的磁共振定量参数，建立相应的颜色映射，例如，待成像区域的组织对应的T

由此，通过对磁共振定量参数的校正，可以获得准确度更高的磁共振图像。

示例性地，步骤S142，对磁共振定量参数进行校正，以生成磁共振图像，包括：当磁共振定量参数低于第一参数阈值或者高于第二参数阈值，则将该磁共振定量参数置为0。其中，第二参数阈值大于第一参数阈值。第一参数阈值和第二参数阈值可以分别是根据经验设定的待成像区域的磁共振定量参数的下限值和上限值。如果磁共振定量参数低于所设定的第一参数阈值或者高于第二参数阈值，则可以认为该磁共振定量参数是噪音，从而舍去。

由此，上述方案以简单易实现的方式，去除了磁共振定量参数中的噪音。基于校正后的磁共振定量参数生成的磁共振图像更加准确。

在根据本发明的一个具体实施例中，针对T

首先，制备实验所用体模。使用四个圆柱体体模进行体模T

然后，设定反转恢复自旋回波序列(IRSE)的序列参数。IRSE对于系统各个性能要求不高，并且测量数据准确，鲁棒性强，是磁共振T

并且，设定根据本发明的实施例的成像序列所需的参数。实验参数包括：TR/TE＝5.8/2.5ms，TI＝[66861506]ms，带宽＝10kHz，视野＝280*280*360mm

此外，设定基于快速回波序列的3TI-MPRAGE的序列参数。3TI-MPRAGE的序列参数为：TR/TE＝5.8/2.5ms，TI＝[6346756]ms,TD＝[7504100]ms，带宽＝10kHz，视野＝280*280*360mm

再后，分别运行三组序列进行数据采样。

最后，利用采样得到的磁共振物理信号，分别生成T

图4示出了IRSE，3TI-MPRAGE和根据本发明的实施例的成像序列的体模实验结果对比图。四个不同颜色的体模代表了不同体模本身不同的T

图5示出了基于图像T

表1是图5所示的IRSE，3TI-MPRAGE和本发明的实施例的成像序列的体模实验数据对比表。如表1所示，在相同的扫描时间内，与3TI-MPRAGE相比，本发明的实施例测得体模T

表1

＊：均值±标准差

根据本发明的另一个实施例，针对人脑组织信号进行成像。在该实施例中对两名健康志愿者的脑部进行了磁共振扫描。其中，两名志愿者均为男性，年龄分别为24岁和28岁。

本实施例序列的参数与上述体模实施例中使用的参数一致，运行序列进行数据采样。针对采样得到的磁共振物理信号，在剥离颅骨的信号后，提取基本的大脑组织的磁共振物理信号。由于当前的序列反转时间设置的值较大，因此将脑脊液部分的组织信号滤掉，处理后得到T

表2是两个健康受试者的灰质和白质数据分析结果表。根据表2，大脑中灰质和白质的T

表2

＊：均值±标准差

根据本发明又一方面，还提供了一种磁共振成像设备。图7示出了根据本发明一个实施例的磁共振成像设备700的示意性框图。该磁共振成像设备700包括处理器和存储器。如图7所示，磁共振成像设备700可以包括处理器710和存储器720。处理器710用于运行存储器中存储的计算机程序指令，以执行根据本发明实施例的磁共振成像方法的相应步骤。存储器720存储用于实现根据本发明实施例的磁共振成像的方法中的各个步骤的计算机程序指令。

根据本发明再一方面，还提供了一种存储介质，在存储介质上存储了程序指令，在程序指令被计算机或处理器运行时使得计算机或处理器执行本发明实施例的磁共振成像方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的磁共振成像装置中的相应模块。存储介质例如可以包括平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。这里的文字一、二、三等分别等同于与之分别对应的数字1、2、3等。因此，第一、第二以及第三等等同于与之分别对应的第1、第2和第3等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。