定量心肌磁共振成像方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术提供了一种定量心肌磁共振成像方法、设备和存储介质。该方法包括：每隔恢复时间段，在心电门控信号和呼吸导航信号的控制下，执行图像信号采集操作；根据所采集的图像信号以及其对应的饱和脉冲的延迟时间确定参数T1，并且根据所采集的图像信号以及其对应的饱和脉冲的延迟时间和T2准备脉冲的回波时间间隔确定参数T2；根据所述参数T1和所述参数T2生成定量心肌磁共振图像。该方案可以在受试者自由呼吸的情况下完成扫描，而无需闭气。同时也允许进一步扩大成像视野，提高空间分辨率。此外，通过k‑空间在各采样点间完全交错分段采集，从而实现原始图像的内在配准，无需在后期进行另外的图像处理。

Quantitative myocardial magnetic resonance imaging methods, equipment and storage media

The invention provides a quantitative myocardial magnetic resonance imaging method, equipment and storage medium. The method includes: performing image signal acquisition operation under the control of ECG gating signal and respiratory navigation signal every recovery period; determining parameter T1 according to the acquired image signal and the delay time of its corresponding saturated pulse, and determining the delay time of the acquired image signal and its corresponding saturated pulse and the echo time interval of T2 preparatory pulse. Parameter T2; Quantitative myocardial magnetic resonance images are generated according to the parameters T1 and T2. This scheme can complete the scanning without the need to close the breath when the subjects breathe freely. At the same time, it allows to further expand the imaging field and improve the spatial resolution. In addition, the intrinsic registration of the original image can be achieved by staggering the sampling points in k_space, and no additional image processing is needed in the later stage.

【技术实现步骤摘要】
定量心肌磁共振成像方法、设备及存储介质
本专利技术涉及医疗成像领域，更具体地涉及一种定量心肌磁共振成像方法、设备及存储介质。
技术介绍
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。核磁共振的基本物理参数T1(自旋晶格弛豫时间，或称作纵向弛豫时间)和T2(自旋-自旋弛豫时间，或称作横向弛豫时间)是描述纵向磁化向量恢复和横向磁化向量衰减过程的时间常数。T1和T2由生物组织的组成成分和存在的结构形式以及磁场强度决定。在确定的磁场强度下，不同组织具有特定的T1和T2数值。当生物组织发生改变，T1和T2也会随之发生改变。因此T1和T2可以作为特征参数识别心肌组织特征。近年来发展起来的定量心肌磁共振成像技术，对磁共振的基本物理参数(以T1和T2为代表)直接测量，实现定量的心肌组织评价。心脏定量磁共振成像技术包括单参数T1或者T2成像以及2D和3D联合多参数T1和T2成像。与单参数成像比较，联合参数成像方式能够通过一次扫描获得T1和T2两个参数的测量结果，获得更多的反映心肌组织的影像学信息。在现有的能够实现联合参数T1和T2定量心脏成像的技术中，通过屏气实现扫描过程中对呼吸运动的补偿。屏气的要求制约了成像分辨率的进一步提高，并且无法用于屏气困难的受试者(这在心脏病患者中比较常见)。现有技术中通过并行成像技术进行扫描加速，这以牺牲信号的信噪比为代价，并且引入了复杂的降采样和重建算法。最后，需要较多的T1和T2加权采样点才能够成像，因此对心率变化敏感，且扫描时间长。在拟合参数前，需要对原始加权图像进行滤波处理。甚至还需要对原始加权图像进行运动校正(例如配准)来消除心肌运动对成像的负面影响。因此，迫切需要一种新的定量心肌磁共振成像技术，以至少部分地解决上述问题。
技术实现思路
考虑到上述问题而提出了本专利技术。根据本专利技术一个方面，提供了一种定量心肌磁共振成像方法，包括：每隔恢复时间段，在心电门控信号和呼吸导航信号的控制下，至少执行如下信号采集操作：在第一心拍内，在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下，采集第一图像信号；在第二心拍内，在使用延迟时间为Tsat2的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第二图像信号；在第三心拍内，在使用延迟时间为Tsat3的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第三图像信号，其中，Tsat3≠Tsat2；在第四心拍内，在使用延迟时间为Tsat4的饱和脉冲和回波时间间隔为Techo4的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第四图像信号，其中，Tsat4＝Tsat3；在第五心拍内，在使用延迟时间为Tsat5的饱和脉冲和回波时间间隔为Techo5的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第五图像信号，其中，Tsat5＝Tsat4，Techo5≠Techo4；根据第i图像信号以及第i图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间Tsati确定参数T1，其中，i＝1、2、3，且当i＝1时，Tsati为无穷大；并且根据第j图像信号以及第j图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间Tsatj和T2准备脉冲的回波时间间隔Techoj确定参数T2，其中，j＝3、4、5，且当j＝3时，Techoj为零；根据所述参数T1和所述参数T2生成定量心肌磁共振图像。根据本专利技术另一方面，还提供了一种用于定量心肌磁共振成像的设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时用于执行上述定量心肌磁共振成像方法。根据本专利技术再一方面，还提供了一种存储介质，在所述存储介质上存储了程序指令，所述程序指令在运行时用于执行上述定量心肌磁共振成像方法。根据本专利技术实施例的定量心肌磁共振成像方法、设备及存储介质可以在受试者自由呼吸的情况下完成扫描，而无需闭气。同时也允许进一步扩大成像视野，提高空间分辨率。此外，通过k-空间在各采样点间完全交错分段采集，从而实现原始图像的内在配准，无需在后期进行另外的图像处理。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。图1示出了根据本专利技术一个实施例的定量心肌磁共振成像方法的示意性流程图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的参数T1和参数T2的图像；图3示出了根据本专利技术一个实施例的成像序列；图4示出了根据本专利技术一个实施例的T1估计曲线；图5示出了根据本专利技术一个实施例的T2估计曲线；图6示出了根据本专利技术一个实施例的所采集的受试者的短轴视角下的同一层心脏的第一图像信号至第五图像信号；图7示出了根据本专利技术另一个实施例的成像序列；图8a示出了根据本专利技术一个实施例的3D左心室的T1图像；图8b分别示出了图8a所示的T1图像在长轴视角下的图像；图8c示出了图8a所示的T1图像中ROI内T1的统计直方图；图9a示出了根据本专利技术一个实施例的3D左心室的T2图像；图9b分别示出了图9a所示的T2图像在长轴视角下的图像；以及图9c示出了图9a所示的T2图像中ROI内T2的统计直方图。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、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专利技术的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是本专利技术的全部实施例，应理解，本专利技术不受这里描述的示例实施例的限制。基于本专利技术中描述的本专利技术实施例，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专利技术的保护范围之内。根据本专利技术的实施例，提供了一种定量心肌磁共振成像方法。该方法是一种3D自由呼吸式的定量心肌参数T1和T2联合成像技术。该技术采用呼吸导航技术实现对呼吸运动的补偿。通过饱和脉冲的使用，结合充分的T1恢复时间获得理想的稳态磁化向量，对心率变化不敏感，可以实现较高的T1和T2拟合准确度。通过k-空间交错分段采集的方式实现原始图像内在的自配准，无需原始图像的配准、滤波等后处理，也不需要参数校正，可用于高场强(3T)3D心肌定量参数T1和T2的准确测量。图1示出了根据本专利技术一个实施例的定量心肌磁共振成像方法100的示意性流程图。如图1所示，定量心肌磁共振成像方法100包括以下步骤。步骤S110，每隔恢复时间段，在心电门控信号和呼吸导航信号的控制下，执行信号采集操作。该信号采集操作可以以循环的方式采集多个成像序列。每循环一次，采集一个成像序列。每个成像序列中都包括多个图像信号。在一个示例中，每个成像序列包括5个图像信号。k-空间是磁共振采集的数据空间。每完成一个成像序列的图像信号采集即实现了磁共振成像中k-空间的一个分段的填充。需要循环采集成像序列若干次，才能填充完整的k-空间，以用于重建图像。可以理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定量心肌磁共振成像方法，包括：每隔恢复时间段，在心电门控信号和呼吸导航信号的控制下，至少执行如下信号采集操作：在第一心拍内，在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下，采集第一图像信号；在第二心拍内，在使用延迟时间为Tsat2的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第二图像信号；在第三心拍内，在使用延迟时间为Tsat3的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第三图像信号，其中，Tsat3≠Tsat2；在第四心拍内，在使用延迟时间为Tsat4的饱和脉冲和回波时间间隔为Techo4的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第四图像信号，其中，Tsat4＝Tsat3；在第五心拍内，在使用延迟时间为Tsat5的饱和脉冲和回波时间间隔为Techo5的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第五图像信号，其中，Tsat5＝Tsat4，Techo5≠Techo4；根据第i图像信号以及第i图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间Tsati确定参数T1，其中，i＝1、2、3，且当i＝1时，Tsati为无穷大；并且根据第j图像信号以及第j图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间Tsatj和T2准备脉冲的回波时间间隔Techoj确定参数T2，其中，j＝3、4、5，且当j＝3时，Techoj为零；根据所述参数T1和所述参数T2生成定量心肌磁共振图像。...

【技术特征摘要】
1.一种定量心肌磁共振成像方法，包括：每隔恢复时间段，在心电门控信号和呼吸导航信号的控制下，至少执行如下信号采集操作：在第一心拍内，在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下，采集第一图像信号；在第二心拍内，在使用延迟时间为Tsat2的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第二图像信号；在第三心拍内，在使用延迟时间为Tsat3的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第三图像信号，其中，Tsat3≠Tsat2；在第四心拍内，在使用延迟时间为Tsat4的饱和脉冲和回波时间间隔为Techo4的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第四图像信号，其中，Tsat4＝Tsat3；在第五心拍内，在使用延迟时间为Tsat5的饱和脉冲和回波时间间隔为Techo5的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第五图像信号，其中，Tsat5＝Tsat4，Techo5≠Techo4；根据第i图像信号以及第i图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间Tsati确定参数T1，其中，i＝1、2、3，且当i＝1时，Tsati为无穷大；并且根据第j图像信号以及第j图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间Tsatj和T2准备脉冲的回波时间间隔Techoj确定参数T2，其中，j＝3、4、5，且当j＝3时，Techoj为零；根据所述参数T1和所述参数T2生成定量心肌磁共振图像。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号采集操作还包括至少一个以下操作：在第f1心拍内，在使用延迟时间为Tsatf1的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第f1图像信号，其中，Tsatf1不等于其他图像信号对应的饱和脉冲的延迟时间，f1为不等于1、2、3、4和5的整数；其中，所述确定参数T1还根据所述第f1图像信号和所述Tsatf1。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号采集操作还包括至少一个以下操作：在第f2心拍内，在使用延迟时间为Tsat2或Tsat3的饱和脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下再次采集与饱和脉冲对应的第二图像信号或第三图像信号，f2为不等于1、2、3、4和5的整数。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号采集操作还包括至少一个以下操作：在第g1心拍内，在使用延迟时间为Tsatg1的饱和脉冲和回波时间间隔为Techog1的T2准备脉冲之后，并且在根据呼吸导航信号判断当前时刻符合预定条件的情况下采集第g1图像信号，其中，Tsatg1＝Tsat3，Techog1不等于其他图像信号对应的T2准备脉冲的回波时间间隔，g1为不等于1、2、3、4和5的整数；其中所述确定参数T2还根据所述第g1图像信号和所述Techog1。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号采集操作还包括至少一个以下操作：在第g2心拍内，在使用延迟时间为Tsat4的饱和脉冲和回波时间间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海艳，郭瑞，罗建文，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11