一种小动物全脑脑脊液定量流速磁共振成像方法及设备技术

本发明专利技术公开一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法及设备。所述磁共振成像方法是将广义复数域的哈达玛矩阵编码的多带激发射频脉冲应用于磁共振相位对比法成像技术（PC

【技术实现步骤摘要】
一种小动物全脑脑脊液定量流速磁共振成像方法及设备


[0001]本专利技术涉及一种小动物全脑脑脊液定量流速磁共振成像方法及设备。

技术介绍

[0002]高场强磁共振成像具有信噪比高、组织对比度高、分辨率高等特点。目前广泛用于动物成像，在医学临床和生物功能应用研究领域中有着巨大的作用。对小动物脑脊液流速做定量成像对生物学和临床学有着重要研究意义：近年来，对大脑类淋巴系统的研究表明脑脊液流动循环是清理净化大脑代谢废物的途径，与脑神经性，睡眠性等诸多疾病高度相关。对脑脊液流速的精确定量是评价和研究大脑类淋巴系统的重要手段。但是传统的对动物全脑脑脊液流速定量成像技术存在以下困难：首先，利用普通的PC
‑
MRI，若信号累加次数少，则成像信噪比差，导致最终计算出的流速图像受莱斯(Rician)分布的噪声影响，引起很大的偏差错误(bias)；若累积次数足够多，则成像时间很长，无法满足全脑成像，全脑的估计采集时长为5小时以上；其次，小动物脑脊液流速很低，在PC
‑
MRI中使用的流速编码梯度很强，导致相位对比图中存在着很大的涡流场。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是现有普通的PC
‑
MRI的采集时间较长，提供一种新型的小动物全脑脑脊液定量流速磁共振成像方法及设备。
[0004]为了实现这一目的，本专利技术的技术方案如下：一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法，将广义复数域的哈达玛矩阵(Hadamard Matrix)编码的多带激发射频脉冲应用于磁共振相位对比法成像技术(PC
‑
MRI)中。
[0005]作为一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法的优选方案，包括步骤：
[0006]步骤S1，通过广义复数域的哈达玛矩阵编码设计N个N带激发射频脉冲，其中，N为大于1的整数；
[0007]步骤S2，将所述N个N带激发射频脉冲应用于磁共振相位对比序列采集，再通过哈达玛解码重建处理，得到相位对比图；较佳地，所述相位对比图包括：读方向的相位对比图、相位编码方向的相位对比图及选层方向的相位对比图中的至少一者、至少两者或全部；
[0008]步骤S3，对所述相位对比图进行相位校正处理；以及，
[0009]步骤S4，对相位校正处理后的所述相位对比图进行方向组合处理，最终计算得到小动物全脑脑脊液定量图像。
[0010]作为一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法的优选方案，步骤S1中，
[0011]1个N带激发射频脉冲定义为W(t)，W(t)见方程[1]：
[0012][0013]其中，A(t)为一基本选择性脉冲，较佳地，所述基本选择性脉冲包括：辛格波、正割
波中的至少一种；ωm表示第m激发带的共振频率；
[0014]N个N带激发的射频脉冲定义为Wn(t)，Wn(t)见方程[2][0015][0016]其中，ψnm表示第n个脉冲中第m激发带的哈达玛编码相位；
[0017]1个广义复数域的哈达玛矩阵定义为H，H是由N
×
N个元素构成，见方程[3]：
[0018][0019]作为一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法的优选方案，步骤S2中，
[0020]利用N带激发射频脉冲分别采集N次磁共振信号，第N次采集得到的信号定义为Sn，Sn见方程[5]：
[0021][0022]简化成矩阵则表示为方程[6]：
[0023]S＝HX
ꢀꢀꢀ
[6][0024]广义复数域的哈达玛矩阵H是正交的，故每一层的信号定义为Xm，Xm见方程[7]：
[0025][0026]同样简化成方程[8]：
[0027]X＝H
*
S
ꢀꢀꢀ
[8][0028]利用方程[7]或[8]对N次采集到的磁共振信号做哈达玛解码重建处理，得到具有N次累加平均的图像。
[0029]作为一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法的优选方案，步骤S3中的相位校正处理包括：去折叠处理及涡流场处理中的至少一种或全部。
[0030]作为一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法的优选方案，所述涡流场处理包括子步骤：
[0031]子步骤S31，绘制关于小动物全脑皮层的静态性组织的全脑Mask图像，即绘制过程中需排除掉流动性组织，所述流动性组织包括：脑脊液、血管中的至少一者或全部；
[0032]子步骤S32，提取所述全脑Mask图像中关于所述静态性组织的相位数据，并且对此进行三维二阶球谐函数拟合，得到场分布近似为由流速编码梯度产生的涡流场；以及，
[0033]子步骤S33，在所述相位对比图中减去所述涡流场。
[0034]作为一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法的优选方案，步骤S4中，对相位校正处理后的所述相位对比图作和的平方根处理，再换算成相应的流速。
[0035]本专利技术还涉及一种磁共振成像设备，包括：
[0036]处理器；以及
[0037]存储器；
[0038]其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执
行，以使所述处理器能够执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
[0039]本专利技术还涉及一种将广义复数域的哈达玛矩阵编码的多带激发射频脉冲在短TR的磁共振相位对比法成像技术(PC
‑
MRI)的应用。
[0040]作为一种将广义复数域的哈达玛矩阵编码的多带激发射频脉冲在短TR的磁共振相位对比法成像技术(PC
‑
MRI)的应用的优选方案，包括：用于血管成像的TOF序列，心血管门控成像的FLASH或SSFP序列，短TR的BOLD成像的EPI序列中的至少一种。
[0041]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少在于：1.利用广义复数域的哈达玛矩阵编码的多带激发射频脉冲激发进行加速，成像时间能够大大降低；2.通过解码重建，信号累加次数增加，大大提高信噪比，并且对全脑的静态性组织做空间拟合计算出涡流场分布，有效地消除涡流场对脑脊液流速定量的影响，结果更为精确；3.采用广义复数域的哈达玛矩阵替代实数哈达玛矩阵，多带因子(MB Factor)可以选用任意整数，不再受限为2或4K，其中K为正整数，在实际应用中更加灵活。4.关于广义哈达玛编码加速采集技术不仅限于脑脊液定量流速成像，也能够广泛用于其他短TR的磁共振相位对比法成像，诸如，用于血管成像的TOF序列，心血管门控成像的FLASH或SSFP序列，短TR的BOLD成像的EPI序列。
[0042]除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本专利技术所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将连接附图作出进一步详细的说明。
附图说明
[0043]图1为本专利技术一实施例中哈达玛编码多带激发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法，其特征在于，将广义复数域的哈达玛矩阵编码的多带激发射频脉冲应用于磁共振相位对比法成像技术(PC
‑
MRI)中。2.根据权利要求1所述的一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法，其特征在于，包括步骤：步骤S1，通过广义复数域的哈达玛矩阵编码设计N个N带激发射频脉冲，其中，N为大于1的整数；步骤S2，将所述N个N带激发射频脉冲应用于磁共振相位对比序列采集，再通过哈达玛解码重建处理，得到相位对比图；较佳地，所述相位对比图包括：读方向的相位对比图、相位编码方向的相位对比图及选层方向的相位对比图中的至少一者、至少两者或全部；步骤S3，对所述相位对比图进行相位校正处理；以及，步骤S4，对相位校正处理后的所述相位对比图进行方向组合处理，最终计算得到小动物全脑脑脊液定量图像。3.根据权利要求2所述的一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法，其特征在于，步骤S1中，1个N带激发射频脉冲定义为W(t)，W(t)见方程[1]：其中，A(t)为一基本选择性脉冲，较佳地，所述基本选择性脉冲包括：辛格波、正割波中的至少一种；ωm表示第m激发带的共振频率；N个N带激发的射频脉冲定义为Wn(t)，Wn(t)见方程[2]：其中，ψnm表示第n个脉冲中第m激发带的哈达玛编码相位；1个广义复数域的哈达玛矩阵定义为H，H是由N
×
N个元素构成，见方程[3]：4.根据权利要求2所述的一种小动物全脑脑脊液定量流速的磁共振成像方法，其特征在于，步骤S2中，利用N带激发射频脉冲分别采集N次磁共振信号，第N次采集得到的信号定义为Sn，Sn见方程[5]：简化成矩阵则表示为方程[6]：S＝HX
ꢀꢀꢀ
[6]广义复数域的哈达玛矩阵H是正交的，故每一层的信号定义为Xm，Xm见方程[7]：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣欣，周滟，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属仁济医院，
类型：发明
国别省市：