一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法及系统技术方案

一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法及系统。方法：设计基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列；确定基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列的采样参数；在满足序列和采样参数性能要求的先进磁共振仪中添加序列及设置采样参数，并完成数据采集，获取磁共振数据；生成深度神经网络的训练样本；采用所述训练样本对深度神经网络进行训练，得训练好的深度神经网络；采用训练好的深度神经网络和所述磁共振成像序列采集的k空间数据，重建磁共振多参数图像。能实现磁共振多参数同时定量成像，并能利用k空间内不同回波和/或不同k空间信息互补，实现不理想因素校正，包括但不限于伪影、射频场不均匀、主磁场不均匀等。场不均匀等。场不均匀等。

【技术实现步骤摘要】
一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法及系统


[0001]本专利技术涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法及系统。

技术介绍

[0002]磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用原子核在强磁场内发生共振产生的信号经图像重建的一种成像技术。MRI可分为定性的参数加权成像和定量的参数成像。磁共振定量参数成像可以直接测量组织的特性参数值，目前已应用于脑、心脏、脊髓微细结构的研究(Zhao B,Lam F,Liang ZP.Model
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based MR parameter mapping with sparsity constraints:parameter estimation and performance bounds.IEEE T Med Imaging 2014；33:1832
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1844；Garces P,Pereda E,Hernandez
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Tamames JA,Del
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Pozo F,Maestu F,Pineda
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Pardo JA.Multimodal description of whole brain connectivity:a comparison of resting state MEG,fMRI,and DWI.Hum Brain Mapp 2016；37:20
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34)，定量参数成像可以减少组织性质以外的因素对成像结果的影响，比如对操作者依赖性、扫描参数差异、磁场空间变化和图像缩放等(Margaret Cheng HL,Stikov N,Ghugre NR,Wright GA.Practical medical applications of quantitative MR relaxometry.J MagnReson Imaging 2012；36:805
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824)，具有重要的应用价值。
[0003]磁共振多参数定量成像为定量研究组织特性提供更全面的见解，在医学诊断(Wang L,Gaddam S,Wang N,et al.Multiparametric Mapping Magnetic Resonance Imaging of Pancreatic Disease[J].Frontiers in Physiology,2020,11)和科学研究方面显示出巨大潜力。然而，该过程所需的长采集时间仍然限制其广泛应用，特别是对于功能/动态成像或运动场景。目前，已经开发一系列采用EPI读出方式的基于重叠回波的快速定量磁共振成像方法(Cai C,Wang C,Zeng Y,et al.Single
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shot T2 mapping using overlapping
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echo detachment planar imaging and a deep convolutional neural network[J].Magnetic Resonance in Medicine,2018,80(5).；6.Zhang J,Wu J,Chen S,et al.Robust Single
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shot T 2Mapping via Multiple Overlapping
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Echo Acquisition and Deep Neural Network[J].IEEE transactions on medical imaging,2019:1801)，然而其采集的磁共振图像存在畸变、涡流伪影等不足，为重建磁共振定量参数图增加难度。
[0004]平衡式稳态自由进动序列提供比其他成像序列更高的单位时间内的信噪比，已经应用于脑部、胸腔、腹部等人体不同组织部位的成像，成像质量高且效果稳定(Scheffler K,Lehnhardt S.Principles and applications of balanced SSFP techniques[J].European Radiology,2003,13(11):2409
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2418)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供能够实现磁共振多参数的定量成像，并能够实现不理想因素校正，包括但不限于伪影、射频场不均匀、主磁场不均匀等的一种基于重叠回波的磁共振多
参数同时定量成像方法及系统。
[0006]本专利技术提供一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法，包括以下步骤：
[0007]S1:设计基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列；
[0008]S2:确定基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列的采样参数；
[0009]S3:在满足序列和采样参数性能要求的先进磁共振仪中添加序列及设置采样参数，并完成数据采集，获取磁共振数据；
[0010]S4:根据S1～S3所述序列及其参数，生成深度神经网络的训练样本；
[0011]S5:采用训练样本对深度神经网络进行训练，得到训练好的深度神经网络；
[0012]S6:采用所述训练好的深度神经网络和磁共振数据，重建磁共振多参数定量图像；
[0013]在步骤S1中，所述基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列包括：
[0014]预备期内的若干个预备脉冲α；
[0015]在每个TR内，翻转角为α
i
的射频激发脉冲和对应的施加在α
i
之后的频率编码维上的移位梯度G
ROi
，以及施加在α
i
之后的相位编码维上的移位梯度G
PEi
；其中，i＝1,2,
…
,n，共施加n个射频激发脉冲；
[0016]在施加射频激发脉冲的同时施加层面选择维的选层/段梯度G
cr
；选择不同的G
cr
模式，本专利技术可实现二维平面采集和三维体积采集；
[0017]预相位梯度G
pp
施加在相位编码维方向，用以改变每次扫描的k空间填充起点，每次扫描取值不同，在每个TR末期施加一个大小相等，方向相反的相位编码梯度
‑
G
pp
；根据不同TR内G
pp
取值大小的次序，本专利技术可实现不同的k空间填充方式，如笛卡尔采样的高低次序填充k空间和线性次序填充k空间等方式；
[0018]本序列通过梯度反向产生回波，在频率编码方向上先利用一个散相梯度G
dp
使原子核磁化强度散相，再利用一个极性相反的读出梯度G1使磁化强度聚相，读出梯度面积为散相梯度面积的两倍，不考虑移位梯度时，在读出梯度的中间时刻，发散的相位完全被补偿形成回波峰值，但由于移位梯度的存在，形成回波峰值的时间提前或延后，可使得回波在读出方向实现分离；
[0019]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法，其特征在于包括以下步骤：S1:设计基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列；S2:确定基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列的采样参数；S3:在满足序列和采样参数性能要求的先进磁共振仪中添加序列及设置采样参数，并完成数据采集，获取磁共振数据；S4:根据S1～S3所述序列及其参数，生成深度神经网络的训练样本；S5:采用训练样本对深度神经网络进行训练，得到训练好的深度神经网络；S6:采用训练好的深度神经网络和磁共振数据，重建磁共振多参数定量图像。2.如权利要求1所述一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法，其特征在于在步骤S1中，所述基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列包括：预备期内的若干个预备脉冲α；在每个TR内，翻转角为α
i
的射频激发脉冲和对应的施加在α
i
之后的频率编码维上的移位梯度G
ROi
，以及施加在α
i
之后的相位编码维上的移位梯度G
PEi
；其中，i＝1,2,
…
,n，共施加n个射频激发脉冲；在施加射频激发脉冲的同时施加层面选择维的选层/段梯度G
cr
；选择不同的G
cr
模式，以实现二维平面采集和三维体积采集；预相位梯度G
pp
施加在相位编码维方向，用以改变每次扫描的k空间填充起点，每次扫描取值不同，在每个TR末期施加一个大小相等，方向相反的相位编码梯度
‑
G
pp
；根据不同TR内G
pp
取值大小的次序，实现不同的k空间填充方式，如笛卡尔采样的高低次序填充k空间和线性次序填充k空间等方式；本序列通过梯度反向产生回波，在频率编码方向上先利用一个散相梯度G
dp
使原子核磁化强度散相，再利用一个极性相反的读出梯度G1使磁化强度聚相，读出梯度面积为散相梯度面积的两倍，不考虑移位梯度时，在读出梯度的中间时刻，发散的相位完全被补偿形成回波峰值，但由于移位梯度的存在，形成回波峰值的时间提前或延后，使得回波在读出方向实现分离；在每个TR内，在频率编码方向上施加m个读出梯度，第j个读出梯度用G
j
表示，每个读出梯度对应一个k空间kspacej，j＝1,2,
…
,m，共有m个k空间；在G
j
之后施加频率编码维上的移位梯度G'
ROj
以及相位编码维上的移位梯度G'
PEj
。3.如权利要求1所述一种基于重叠回波的磁共振多参数同时定量成像方法，其特征在于在步骤S2中，所述确定基于重叠回波的稳态自由进动多参数定量成像序列的采样参数，具体包括：确定预备期时间tpre；确定预备期内预备脉冲的数量，以及各个预备脉冲的大小、相位以及脉冲形状；确定每个TR内射频激发脉冲的个数n；确定各个射频激发脉冲翻转角α
i
的大小、相位以及脉冲形状；确定各个射频激发脉冲的时间间隔δi；确定k空间个数m；确定施加读出梯度的时间Δj；确定频率编码维上的散相梯度G
dp
的面积和方向以及各个读出梯度G
j
的面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡聪波，林青，陈维锟，蔡淑惠，耿文华，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：