本发明专利技术涉及磁共振参数图像重建，提出了一种基于分数阶布洛赫模型的磁共振指纹定量参数成像方法，可以提高定量参数成像准确度，并且减少定量参数成像的扫描时间。它的技术方案主要分为：在脉冲序列的每一次激发中采用不同的重复时间、回波时间和翻转角采集数据并重建得到图像；基于分数阶布洛赫模型生成字典；利用模式识别获得多参数图像。实施本发明专利技术的有益效果主要有：提高了磁共振指纹定量参数成像的采样速度和成像精确度；在提高定量参数成像准确度的同时，不增加额外的数据和扫描时间。
A Fractional-Order Model-Based MR Fingerprint Imaging Method, Device and Media
【技术实现步骤摘要】
一种基于分数阶模型的磁共振指纹成像方法、装置及介质
本专利技术涉及磁共振成像
，特别涉及一种磁共振指纹成像方法。
技术介绍
磁共振成像仪是利用磁场和无线电波脉冲来生成身体组织和结构的图像。相比于传统的磁共振成像，磁共振指纹成像(MagneticResonanceFingerprinting，MRF)每次测量可以获取更多的信息。作为一种快速、同时获得多参数定量成像的新方法，磁共振指纹成像技术主要包括以下步骤：1、在脉冲序列的每一次激发中采用不同的重复时间(TimeofRepetition，TR)、回波时间(TimeofEcho，TE)和翻转角(FlipAngle,FA)，并用多次激发螺旋轨迹(multi-interleafspiral)采集数据并重建得到欠采样的图像序列；2、根据脉冲序列的参数(TR、TE和FA)，基于经典的一阶布洛赫(Bloch)模型来计算出字典；3、将重建的图像序列与字典中元素逐点匹配识别，即可同时获得多参数定量成像结果。传统定量磁共振成像通过经典布洛赫模型(描述磁共振物理过程的模型)对图像每个像素位置上的信号进行非线性拟合得到组织的特性参数，比如：纵向弛豫时间(T1)，横向弛豫时间(T2)等。然而，该成像方法误差大，其定量参数成像结果也不理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种新的磁共振指纹成像方法以解决误差大的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术首先披露了一种磁共振指纹成像方法，其技术方案是这样实施的：一种磁共振指纹成像方法，所述磁共振指纹成像方法的步骤包括：步骤S1，在脉冲序列的每一次激发中，采用不同的重复时间、回波时间、翻转角，并利用在K空间中的非笛卡尔轨迹进行数据采集；步骤S2，用基于分数阶模型的布洛赫模型来模拟计算，生成基于分数阶布洛赫模型的字典；步骤S3，重建磁共振图像，并将图像中相应元素的信号与所述字典进行比对，最终获得多参数定量成像结果。优选地，所述步骤S2具体为，根据采用的脉冲序列的参数集合，用分数阶布洛赫模型模拟计算，生成所述字典。优选地，所述步骤S3中，重建磁共振图像的方法包括：非均匀快速傅立叶变换，奇异值分解反投影法和低秩交替方向乘子算法中的一种。优选地，所述步骤S3中，将重建图像的逐点时间序列与字典中元素用最大内积法逐条匹配识别，获得多参数定量成像结果。优选地，所述字典中的变量包括纵向弛豫时间和横向弛豫时间；所述步骤S3中，多参数定量成像结果为定量的组织特性参数成像，包括纵向弛豫时间参数成像和横向弛豫时间参数成像。优选地，纵向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：Mz(t)＝Mz(0)+[M0-Mz(0)][1-Eβ(-(t/T1)β)]优选地，横向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：Mxy(t)＝Mxy(0)[Eα(-(t/T2)α)]+Mxy(∞)，优选地，假设在τ的值较小的时候，米塔-列夫勒函数可以近似为则或/和本专利技术还公开了一种计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其中的程序，该程序用于计算机执行所述的磁共振指纹成像方法。本专利技术还公开了一种用于使用所述磁共振指纹成像方法的磁共振图像处理装置，包括数据采集模块，字典生成模块，成像结果生成模块；所述数据采集模块用于在脉冲序列的每一次激发中，采用不同的重复时间、回波时间、翻转角，并利用在K空间中的非笛卡尔轨迹进行数据采集；所述字典生成模块通过基于分数阶模型的布洛赫模型来模拟计算，生成基于分数阶布洛赫模型的字典；所述成像结果生成模块用于重建磁共振图像，并将图像中相应元素的信号与所述字典进行比对，最终获得多参数定量成像结果。优选地，所述字典生成模块根据采用的脉冲序列的参数集合，用分数阶布洛赫模型模拟计算，生成所述字典。所述成像结果生成模块采用非均匀快速傅立叶变换，奇异值分解反投影法和低秩交替方向乘子算法中的一种，生成重建磁共振图像。优选地，所述成像结果生成模块将重建图像的逐点时间序列与字典中元素用最大内积法逐条匹配识别，获得多参数定量成像结果。优选地，所述成像结果生成模块生成的多参数定量成像结果为定量的组织特性参数成像，包括纵向弛豫时间参数成像和横向弛豫时间参数成像。优选地，所述字典生成模块通过纵向弛豫的分数阶布洛赫模型或/和横向弛豫的分数阶布洛赫模型生成所述模型；纵向弛豫的分数阶布洛赫模型为：Mz(t)＝Mz(0)十[M0-Mz(0)][1-Eβ(-(t/T1)β)]横向弛豫的分数阶布洛赫模型为：Mxy(t)＝Mxy(0)[Eα(-(t/T2)α)]+Mxy(∞)，实施本专利技术的有益效果有：1、本专利技术提高了磁共振指纹定量参数成像的采样速度和成像精确度；2、本专利技术在提高定量参数成像准确度的同时，不增加额外的数据和扫描时间。附图说明为更好地理解本专利技术的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行说明的附图。这些附图将对部分实施例或现有技术涉及的产品或方法进行简要的展示。这些附图的基本信息如下：图1为一个实施例中，所采用的脉冲序列的翻转角变化；图2为一个实施例中，所采用的脉冲序列的重复时间和回波时间变化；图3为一个实施例中，磁共振指纹成像脉冲序列时序图；图4为一个实施例中，纵向弛豫时间参数成像结果图；图5为一个实施例中，横向弛豫时间参数成像结果图。具体实施方式现在对本专利技术实施例中的技术方案或有益效果作进一步的展开描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的部分实施方式，而并非全部。需要指出的是，本专利技术创造的提出，主要是为了解决磁共振图像重建领域内，相应的现有技术存在的问题，所以本专利技术创造特别适用于该细分领域，但并非意味本专利技术创造的技术方案所可应用的范围因此受限，本领域技术人员可根据需要，在磁共振成像领域下的各种具体应用场合进行合理地实施。一种磁共振指纹成像方法，所述成像方法的步骤包括：步骤S1，在脉冲序列的每一次激发中，采用不同的重复时间、回波时间、翻转角，并利用在K空间中的非笛卡尔轨迹进行数据采集；步骤S2，用基于分数阶模型的布洛赫模型来模拟计算，生成基于分数阶布洛赫模型的字典；步骤S3，重建磁共振图像，并将图像中相应元素的信号与所述字典进行比对，最终获得多参数定量成像结果。其中，脉冲序列的设置可以参考图1～图3。本专利技术利用更精确的分数阶布洛赫模型替代经典的一阶布洛赫(Bloch)模型来建立分数阶布洛赫模型的字典，再利用生成的字典元素进行模式识别匹配识别，得到定量的组织特性参数成像。该方法提高了磁共振指纹成像所建立的字典精确度，并且减少了模式识别的误差，使得磁共振指纹成像更接近金标准的定量参数成像。在一个优选的实施例中，所述步骤S2具体为，根据采用的脉冲序列的参数集合，用分数阶布洛赫模型模拟计算，生成所述字典。在一个优选的实施例中，所述步骤S3中，重建磁共振图像的方法包括：非均匀快速傅立叶变换，奇异值分解反投影法和低秩交替方向乘子算法中的一种。在一个优选的实施例中，所述步骤S3中，将重建图像的逐点时间序列与字典中元素用最大内积法逐条匹配识别，获得多参数定量成像结果。在一个优选的实施例中，所述字典中的变量包括纵向弛豫时间和横向弛豫时间；所述步骤S3中，多参数定量成像结果为定量的组织特性参数成像，包括纵向弛豫时间参数成像和横向弛豫时间参数成像。在一个优选的实施例中，纵向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：Mz本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分数阶模型的磁共振指纹成像方法，其特征在于：所述磁共振指纹成像方法的步骤包括：步骤S1，在脉冲序列的每一次激发中，采用不同的重复时间、回波时间、翻转角，并利用在K空间中的非笛卡尔轨迹进行数据采集；步骤S2，用基于分数阶模型的布洛赫模型来模拟计算，生成基于分数阶布洛赫模型的字典；步骤S3，重建磁共振图像，并将图像中相应元素的信号与所述字典进行比对，最终获得多参数定量成像结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于分数阶模型的磁共振指纹成像方法，其特征在于：所述磁共振指纹成像方法的步骤包括：步骤S1，在脉冲序列的每一次激发中，采用不同的重复时间、回波时间、翻转角，并利用在K空间中的非笛卡尔轨迹进行数据采集；步骤S2，用基于分数阶模型的布洛赫模型来模拟计算，生成基于分数阶布洛赫模型的字典；步骤S3，重建磁共振图像，并将图像中相应元素的信号与所述字典进行比对，最终获得多参数定量成像结果。2.根据权利要求1所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：所述步骤S2具体为，根据采用的脉冲序列的参数集合，用分数阶布洛赫模型模拟计算，生成所述字典。3.根据权利要求2所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：所述步骤S3中，重建磁共振图像的方法包括：非均匀快速傅立叶变换，奇异值分解反投影法和低秩交替方向乘子算法中的一种。4.根据权利要求3所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：所述步骤S3中，将重建图像的逐点时间序列与字典中元素用最大内积法逐条匹配识别，获得多参数定量成像结果。5.根据权利要求4任一所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：所述字典中的变量包括纵向弛豫时间和横向弛豫时间；所述步骤S3中，多参数定量成像结果为定量的组织特性参数成像，包括纵向弛豫时间参数成像和横向弛豫时间参数成像。6.根据权利要求5所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：纵向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：Mz(t)＝Mz(0)+[M0-Mz(0)][1-Eβ(-(t/T1)β)]7.根据权利要求6所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：横向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：Mxy(t)＝Mxy(0)[Eα(-(t/T2)α)]+Mxy(∞)，8.根据权利要求7所述的磁共振指纹成像方法，其特征在于：可以假设米塔-列夫勒函数近似为则或/和9.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，梁栋，邹莉娴，刘新，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44
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