一种变回波个数的磁共振指纹成像方法技术

本发明专利技术公开了一种变回波个数的磁共振指纹成像方法，该方法除了通过变换激发脉冲角度等常规MRF编码之外，还引入了回波个数的改变，使得单次扫描即可获得B0、B1+、T1和的定量图。进一步地，如果给三个连续的回波设定对应于水和脂肪同相位、反相位和同相位的回波时间，本发明专利技术还可以对水和脂肪进行成像，实现B0、B1+、的精确定量。通过活体实验和模拟，证明了本发明专利技术的有效性，由此本发明专利技术可以为常见的脑部疾病(胶质瘤)，以及脂肪类疾病(如脂肪瘤和脂肪肝等)提供多种信息表征，有利于临床的诊断和治疗。有利于临床的诊断和治疗。有利于临床的诊断和治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种变回波个数的磁共振指纹成像方法


[0001]本专利技术属于磁共振成像
，具体涉及一种变回波个数的磁共振指纹成像方法。

技术介绍

[0002]磁共振指纹成像(Magnetic Resonance fingerprinting，MRF)是一种较为精确的磁共振定量采集方式，它通过引入序列参数的伪随机变化来对信号进行编码，通过一次采集就可以获得含有多种组织参数的信号，再通过建立信号演化的字典、模式匹配等步骤，就可以得到采集到的图像信号每一个像素点的定量参数值，包括T1(纵向驰豫)、T2和(横向驰豫)等，这些参数用于刻画组织器官的生理特性，对于科学研究和临床诊断都有重要的意义和参考价值。然而在磁共振成像系统中，诸多因素会对磁共振指纹成像的精确度产生影响，首要因素则为系统误差：主磁场B0和射频磁场B1+的不均匀性。
[0003]为了解决B0的不均匀性问题，从硬件上可以利用匀场线圈来改善，但是依赖于硬件，成本较高；或者利用IR
‑
trueFISP
‑
MRF等相关序列来得到，但结果存在带状伪影。为了解决B1+不均匀的问题，从硬件上可以利用并行发射系统来将B1+的影响嵌入MRF的系统流程中，或者额外采集B1+的分布图来提高MRF的定量精度。在同一个MRF序列中同时考虑系统参数B0、B1+以及组织参数T1、等值得探究；为了同时定量这四个参数，在磁共振指纹成像方法变化序列的扫描参数如翻转角(FA)、重复时间(TR)、回波时间(TE)的基础上，提出增加一个变化参数即回波个数，来增加序列的随机变化程度和编码维度。目前已有的研究常使用固定回波数，如所有TR中均使用一个回波。
[0004]另一个会影响磁共振指纹定量精度的来源是脂肪，脂肪的共振频率相对于水来说有一定的频移，且两者的驰豫时间也是不同的，因此实际采集到的信号是水和脂肪的信号之和；如果忽略脂肪，会影响含脂肪组织的定量精度。目前主要的解决方案包括以下两种：第一种是将脂肪和水的信号用一个多成分模型来表示，然后建立一个庞大的字典来与所得的信号进行匹配，字典中会包含脂肪和水的各自的参数(T1、T2等)，最终通过字典匹配得到感兴趣的参数分布图；这种方法是非常耗时的，往往会结合一些字典压缩的方法来加速。第二种是借助经典的水脂分离方法，如Dixon等，通过采集多个回波来收集水和脂肪同相、反相的信号来对脂肪和水的信号做一个预分离，然后分别对水和脂肪进行字典匹配。

技术实现思路

[0005]鉴于上述，本专利技术提供了一种变回波个数的磁共振指纹成像方法，通过变化不同TR中使用的回波个数，可以实现B0、B1+、T1、的同时定量。
[0006]一种变回波个数的磁共振指纹成像方法，包括如下步骤：
[0007](1)针对所需定量的组织参数和系统参数设计并生成基于变回波个数的磁共振指纹成像序列，所述组织参数包括纵向驰豫时间T1和有效横向驰豫时间所述系统参数包
括主磁场B0和射频磁场B1+；
[0008](2)将上述磁共振指纹成像序列导入磁共振扫描仪，并对被试者进行扫描，得到原始的k空间数据；
[0009](3)将所述原始k空间数据进行重建得到一系列图像；
[0010](4)给定所需定量的组织参数和系统参数的动态变化范围以及离散化步长，基于Bloch方程建立反映回波信号时序变化的字典；
[0011](5)将步骤(3)重建得到图像的每一像素点的时序变化信号与字典中的回波信号逐一进行匹配，从而为每一像素点索引得到具体的组织参数值，进而得到上述组织参数和系统参数的定量图像。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中设计的磁共振指纹成像序列基于反转脉冲准备的损毁梯度回波序列，主要包括反转脉冲激发模块和变回波个数梯度回波信号采集模块；变回波个数梯度回波信号采集模块中每个TR(即一个脉冲起始时刻至下一个脉冲起始时刻)的时长并不完全相同，且每个TR包含的回波个数也不完全相同，同时需优化设计每个TR使用的激发脉冲的翻转角和同一TR中各回波时间TEs(即回波发生时刻至该TR起始时刻的时长)。
[0013]进一步地，所述Bloch方程描述步骤(1)所设计的磁共振指纹成像序列，给定需定量的组织参数和系统参数，给定序列参数作为Bloch方程的输入，输出反映给定参数在所设计磁共振指纹成像序列下的回波信号时间序列，序列参数包括TR时长、FAs、每个TR中使用的回波个数及各回波的TEs。
[0014]进一步地，所述变回波个数梯度回波信号采集模块中部分TR中使用4个回波，对应TR为长TR，其余TR中使用1个回波，对应TR为短TR，相邻的一个短TR和一个长TR组成双TR模块。
[0015]进一步地，所述短TR的时长为12ms，长TR的时长为48ms。
[0016]进一步地，当本专利技术方法应用于水脂分离成像情况下，所述长TR中前三个回波分别取水脂同相位、反相位和同相位的回波时间。
[0017]进一步地，所述长TR中4个回波的TEs依次为2.4ms、13.2ms、24ms、31ms，短TR中回波的TEs为2.4ms。
[0018]进一步地，当本专利技术方法应用于水脂分离成像情况下，在步骤(3)重建得到一系列图像后，利用Dixon方法将图像分解成水信号图、脂肪信号图和主磁场B0分布图，进一步利用水和脂肪的信号图通过以下公式计算出脂肪分数分布图，并将脂肪分数纳入Bloch方程中；
[0019][0020]其中：FF为脂肪分数，F为脂肪信号，W为水信号。
[0021]本专利技术方法除了通过变换激发脉冲角度等常规MRF编码之外，还引入了回波个数的改变，使得单次扫描即可获得B0、B1+、T1和的定量图。进一步地，如果给三个连续的回波设定对应于水和脂肪同相位、反相位和同相位的回波时间，本专利技术还可以对水和脂肪进行成像，实现B0、B1+、的精确定量。通过活体实验和模拟，证明了本专利技术的有效性，由此本专利技术可以为常见的脑部疾病(胶质瘤)，以及脂肪类疾病(如脂肪瘤
和脂肪肝等)提供多种信息表征，有利于临床的诊断和治疗。
附图说明
[0022]图1为本专利技术变回波个数的磁共振指纹成像序列示意图。
[0023]图2a为本专利技术变回波个数MRF序列实例的示意图。
[0024]图2b为本专利技术变回波个数MRF序列实例中每一个TR所对应的激发脉冲角度示意图。
[0025]图3为变回波个数MRF序列实例的数据处理流程示意图。
[0026]图4为变回波个数MRF序列实例在人体上的实验结果示意图。
[0027]图5a为本专利技术变回波个数MRF序列实例应用于水脂成像情况下模拟实验采用的数字模板。
[0028]图5b为本专利技术变回波个数MRF序列实例应用于水脂成像情况下的数据处理流程示意图。
[0029]图6为本专利技术变回波个数MRF序列实例应用于水脂成像情况下的模拟实验结果示意图。
具体实施方式
[0030]为了更为具体地描述本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变回波个数的磁共振指纹成像方法，包括如下步骤：(1)针对所需定量的组织参数和系统参数设计并生成基于变回波个数的磁共振指纹成像序列，所述组织参数包括纵向驰豫时间T1和有效横向驰豫时间所述系统参数包括主磁场B0和射频磁场B1+；(2)将上述磁共振指纹成像序列导入磁共振扫描仪，并对被试者进行扫描，得到原始的k空间数据；(3)将所述原始k空间数据进行重建得到一系列图像；(4)给定所需定量的组织参数和系统参数的动态变化范围以及离散化步长，基于Bloch方程建立反映回波信号时序变化的字典；(5)将步骤(3)重建得到图像的每一像素点的时序变化信号与字典中的回波信号逐一进行匹配，从而为每一像素点索引得到具体的组织参数值，进而得到上述组织参数和系统参数的定量图像。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(1)中设计的磁共振指纹成像序列基于反转脉冲准备的损毁梯度回波序列，主要包括反转脉冲激发模块和变回波个数梯度回波信号采集模块；变回波个数梯度回波信号采集模块中每个TR的时长并不完全相同，且每个TR包含的回波个数也不完全相同，同时需优化设计每个TR使用的激发脉冲的翻转角和同一TR中各回波时间。3.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Bloch方程描述步骤(1)所设计的磁共振指纹成像序列，给定需定量的组织参数和系统参...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶慧慧，徐金旻，刘华锋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：