一种基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法及装置。首先，在两次扫描中对成像组织分别施加不同的与重聚焦脉冲同步的正负变换的电流，直到每个重复时间的第一个回波信号采样结束，使得电流产生的磁场诱发的相位改变在该回波采样结束前可以持续累积；在跳回波编码中，跳过前n个回波信号采样，使得所采的第一个回波信号经历了足够长的通外部电流时间进而提升结果信噪比；电流结束后采用快速自旋回波序列的方式采集信号，设置加速因子m；最后，将两次不同起始电流扫描的相位结果做差，利用相位差与电流产生磁场(B

【技术实现步骤摘要】
一种基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法及装置


[0001]本申请涉及磁共振
，尤其涉及磁共振MRCDI和MREIT成像磁场测量领域。

技术介绍

[0002]磁共振电流密度成像(Magnetic Resonance Current Density Imaging，MRCDI)与磁共振电阻抗成像(Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography，MREIT)是两种新兴的用于测量组织内部电特性参数的成像方法，其中，MREIT技术通过结合外部电流的注入，可以非侵入的获取组织内部高空间分辨率的电导率分布；MRCDI技术则可以获得外部电流刺激在组织内部的电流密度分布，可对经颅电刺激(tDCS)等神经调控技术的具体实施提供指导。
[0003]该技术结合在成像物体的外部通过两电极施加电流，利用磁共振相位信息对主磁场(B0)方向磁场大小敏感的原理，测量通过成像体内部的电流产生的磁场空间分布中与主磁场(B0)平行方向的分量(B
z
)，进而利用B
z
求解计算成像体内部电流密度或电导率分布的信息。
[0004]目前，B
z
磁场的测量主要采用自旋回波(spin echo,SE)序列，通过施加与重聚焦脉冲同步的方向变化的直流电，实现信号相位的持续累积，利用两次不同电流(如：1mA与2mA，2mA与
‑
2mA等)扫描结果的相位数据做差，通过相位差与B
z
的线性关系计算出B
z<br/>的分布。但是，由于SE序列在采集信号时填充k空间的效率不高，目前B
z
的测量仍然不够高效，很难在短时间内获取全脑的空间分布信息，难以在实际需求中应用。而基于本专利技术跳回波编码的快速磁场测量序列不仅可以有效测量B
z
的分布，同时极大的提高了测量效率，降低了所需时间，从而为针对临床需求的MRCDI和MREIT实际应用提供可能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术B
z
测量低效的缺点，本专利技术拟对现有技术进行改进，提出一种更高效的用于B
z
测量的方法和装置。本专利技术拟采用快速自旋回波(turbo spin echo,TSE)的方式采集数据，turbo factor为加速因子(m)，相比原自旋回波(SE)序列，该序列的采集速度可提高近十倍。但是，由于自旋回波序列回波信号呈现T2的指数衰减，在回波间距较大时，较大的加速因子会使每个TR靠后回波的信号过小，从而降低最终成像的分辨率，因此较小回波间距的选择是十分必要的。同时，在此问题背景下，自旋回波序列方法外部电流的持续时间与回波间距保持一致，故在回波间距较小时，较短的电流持续时间使B
z
引起的相位改变较小，降低了B
z
测量的信噪比。
[0006]基于此，本专利技术提供一种基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法及装置，实现外部电流产生磁场的快速测量，同时保证测量信噪比与测量效果，提高磁共振MRCDI和MREIT成像性能。
[0007]本专利技术具体采用以下技术方案予以实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法，具体如下：
[0009]利用相同的成像序列对目标组织进行两次扫描，且在第一次扫描过程中对成像组织施加与重聚焦脉冲同步的正负变换的第一刺激电流并获得第一扫描结果，在第二次扫描过程中对成像组织施加与重聚焦脉冲同步的正负变换的第二刺激电流并获得第二扫描结果；计算第一扫描结果和第二扫描结果的相位差，并利用相位差与B
z
磁场之间的线性关系得出B
z
磁场；
[0010]所述成像序列将快速自旋回波序列中每个重复周期中的所有180
°
重聚焦脉冲分为跳回波编码模块和快速自旋回波采样模块，其中前n个180
°
重聚焦脉冲属于跳回波编码，剩余180
°
重聚焦脉冲属于快速自旋回波采样部分，n为不小于1的正整数；所述跳回波编码模块中，模块内的180
°
重聚焦脉冲及与其对应的层选梯度编码与快速自旋回波序列一致，但模块内的每个180
°
重聚焦脉冲后的相位梯度编码以及频率梯度编码均被取消；所述快速自旋回波采样模块按照快速自旋回波方式采样信号并填充到k空间中，每个重复周期中的第一个频率梯度编码即为快速自旋回波采样模块中的第一个频率梯度编码；
[0011]在每个重复周期内，所述第一刺激电流从第一个90
°
射频脉冲开始持续至第一个频率梯度编码结束，且仅在每个90
°
和180
°
射频脉冲施加期间置零，相邻两个射频脉冲之间的一个电流持续段中电流大小与正负方向始终相同，任意两个相邻的电流持续段中电流大小相同但正负方向相反；所述第一刺激电流和所述第二刺激电流在每个重复周期内具有相同数量的电流持续段且各自的电流持续段一一对应，每一组对应的电流持续段的起止时间完全相同但电流不同。
[0012]作为上述第一方面的优选，所述成像序列具体按照如下方式实现：
[0013]所述成像序列的每个重复周期中，首先施加一个90
°
射频脉冲并同时施加层选编码梯度，然后施加一个预重聚焦频率梯度使自旋在回波中心恢复同相，再执行跳回波编码模块和快速自旋回波采样模块；所述跳回波编码模块中，间隔施加n个180
°
重聚焦脉冲，且在施加每个180
°
重聚焦脉冲的同时进行层面选择梯度编码；所述快速自旋回波采样模块中，间隔施加m个180
°
重聚焦脉冲，且在施加每个180
°
重聚焦脉冲的同时进行层面选择梯度编码，层面选择梯度编码后再进行相位梯度编码，相位梯度编码后再进行频率梯度编码，并且在频率梯度编码的同时通过回波信号采样得到k空间数据；且所述跳回波编码模块和快速自旋回波采样模块中施加的n+m个层面选择梯度编码两侧设置有扰相梯度，其中第一个层面选择梯度编码的两侧扰相梯度面积设置为能引起4π相位散相的数值，n+m个层面选择梯度编码中任意两个相邻层面选择梯度编码施加面积不同的扰相梯度，n+m个层面选择梯度编码中任意一个层面选择梯度编码两侧的扰相梯度面积不低于第一个层面选择梯度编码两侧的扰相梯度面积；最后对采样得到的k空间数通过傅里叶变换计算重建出每次扫描的幅值图像和相位图像；n和m分别为不小于1的正整数；
[0014]作为上述第一方面的优选，所述n+m个层面选择梯度编码中任意两个相邻层面选择梯度编码两侧的扰相梯度面积关系优选为2或1/2倍。
[0015]作为上述第一方面的优选，所述利用相位差与B
z
磁场之间的线性关系得出B
z
磁场的计算公式为：
[0016]B
z
(x,y)＝ΔΦ(x,y)/(2γ
·
Tc
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法，其特征在于：利用相同的成像序列对目标组织进行两次扫描，且在第一次扫描过程中对成像组织施加与重聚焦脉冲同步的正负变换的第一刺激电流并获得第一扫描结果，在第二次扫描过程中对成像组织施加与重聚焦脉冲同步的正负变换的第二刺激电流并获得第二扫描结果；计算第一扫描结果和第二扫描结果的相位差，并利用相位差与B
z
磁场之间的线性关系得出B
z
磁场；所述成像序列将快速自旋回波序列中每个重复周期中的所有180
°
重聚焦脉冲分为跳回波编码模块和快速自旋回波采样模块，其中前n个180
°
重聚焦脉冲属于跳回波编码，剩余180
°
重聚焦脉冲属于快速自旋回波采样部分，n为不小于1的正整数；所述跳回波编码模块中，模块内的180
°
重聚焦脉冲及与其对应的层选梯度编码与快速自旋回波序列一致，但模块内的每个180
°
重聚焦脉冲后的相位梯度编码以及频率梯度编码均被取消；所述快速自旋回波采样模块按照快速自旋回波方式采样信号并填充到k空间中，每个重复周期中的第一个频率梯度编码即为快速自旋回波采样模块中的第一个频率梯度编码；在每个重复周期内，所述第一刺激电流从第一个90
°
射频脉冲开始持续至第一个频率梯度编码结束，且仅在每个90
°
和180
°
射频脉冲施加期间置零，相邻两个射频脉冲之间的一个电流持续段中电流大小与正负方向始终相同，任意两个相邻的电流持续段中电流大小相同但正负方向相反；所述第一刺激电流和所述第二刺激电流在每个重复周期内具有相同数量的电流持续段且各自的电流持续段一一对应，每一组对应的电流持续段的起止时间完全相同但电流不同。2.如权利要求1所述的基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法，其特征在于：所述成像序列具体按照如下方式实现：所述成像序列的每个重复周期中，首先施加一个90
°
射频脉冲并同时施加层选编码梯度，然后施加一个预重聚焦频率梯度使自旋在回波中心恢复同相，再执行跳回波编码模块和快速自旋回波采样模块；所述跳回波编码模块中，间隔施加n个180
°
重聚焦脉冲，且在施加每个180
°
重聚焦脉冲的同时进行层面选择梯度编码；所述快速自旋回波采样模块中，间隔施加m个180
°
重聚焦脉冲，且在施加每个180
°
重聚焦脉冲的同时进行层面选择梯度编码，层面选择梯度编码后再进行相位梯度编码，相位梯度编码后再进行频率梯度编码，并且在频率梯度编码的同时通过回波信号采样得到k空间数据；且所述跳回波编码模块和快速自旋回波采样模块中施加的n+m个层面选择梯度编码两侧设置有扰相梯度，其中第一个层面选择梯度编码的两侧扰相梯度面积设置为能引起4π相位散相的数值，n+m个层面选择梯度编码中任意两个相邻层面选择梯度编码施加面积不同的扰相梯度，n+m个层面选择梯度编码中任意一个层面选择梯度编码两侧的扰相梯度面积不低于第一个层面选择梯度编码两侧的扰相梯度面积；最后对采样得到的k空间数通过傅里叶变换计算重建出每次扫描的幅值图像和相位图像；n和m分别为不小于1的正整数。3.如权利要求2所述的基于跳回波编码的磁共振磁场测量方法，其特征在于：所述n+m个层面选择梯度编码中任意两个相邻层面选择梯度编码两侧的扰相梯度面积关系优选为2或1/2倍。4.如权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：关浩男，张韶岷，张祎，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：