CN104856676B - 磁共振成像方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种磁共振成像方法和装置。所述磁共振成像方法，包括如下步骤：利用BLOCH‑SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子；进行双翻转角方法获得纵向弛豫时间的一空间分布从而重建一纵向弛豫时间空间分布图像，其中，利用所述缩放因子对所述双翻转角进行校正。根据本发明的具体实施例的磁共振成像方法和装置，不仅能够获得准确的激励磁场的空间分布，而且能够大幅度减少扫描时间，同时保证类似的图像分辨率和图像信噪比。

Description

磁共振成像方法和装置
技术领域
本发明涉及磁共振成像的方法和装置，特别涉及纵向弛豫时间的磁共振成像方法和装置。
背景技术
磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。在磁共振成像中，人体组织被置于静磁场B0中，随后用频率与氢原子核的进动频率相同的射频脉冲激发人体组织内的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，由体外的接受器收录，经计算机处理后获得图像。
在高场磁共振成像***中的激励磁场B1的不均匀性往往导致实际的翻转角(FA，Flip Angle)和名义的翻转角不一致，因此进一步严重影响磁共振图像的定性和定量分析从而对诊断结果产生负面作用。由于激励磁场B1对射频脉冲的翻转角的的线性关系通常经过分析得出或经过BLOCH仿真得出，所以稳定且准确的激励磁场B1空间分布图是校正上述影响(实际的翻转角和名义的翻转角不一致)的关键。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种磁共振成像方法，包括如下步骤：利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子；进行双翻转角方法获得纵向弛豫时间的一空间分布从而重建一纵向弛豫时间空间分布图像，其中，利用所述缩放因子对所述双翻转角进行校正。
优选地，所述利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子包括以下步骤：发射一成像序列从而获取激励磁场的一实际值空间分布；利用激励磁场的一名义值空间分布与所述实际值空间分布的比值建立所述缩放因子，其中，所述成像序列包括紧随所述成像序列的激发脉冲之后的一偏共振射频脉冲。
优选地，所述成像序列是多次激发SE-EPI序列来获取激励磁场的实际值的空间分布。
优选地，所述偏共振射频脉冲是一费米脉冲或一硬脉冲。
本发明还提出了一种磁共振成像装置，包括如下单元：一缩放因子建立单元，用于利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子；一图像重建单元，用于进行双翻转角方法获得纵向弛豫时间的一空间分布从而重建一纵向弛豫时间空间分布图像，其中，所述图像重建单元还用于利用所述缩放因子对所述双翻转角进行校正。
优选地，所述缩放因子建立单元进一步包括：一序列发射部件，用于发射一成像序列从而获取激励磁场的一实际值空间分布；一计算部件，利用激励磁场的一名义值空间分布与所述实际值空间分布的比值建立所述缩放因子，其中，所述成像序列包括紧随所述成像序列的激发脉冲之后的一偏共振射频脉冲。
优选地，所述成像序列是多次激发SE-EPI序列来获取激励磁场的实际值的空间分布。
优选地，所述偏共振射频脉冲是一费米脉冲或一硬脉冲。
从上述方案中可以看出，根据本发明的具体实施例的磁共振成像方法和装置，不仅能够获得准确的激励磁场的空间分布，而且能够大幅度减少扫描时间，同时保证类似的图像分辨率和图像信噪比。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1是根据本发明具体实施例的磁共振成像方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图1是根据本发明具体实施例的磁共振成像方法的步骤流程图。如图1所示，根据本具体实施例的磁共振成像方法包括以下步骤：步骤S100，利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的缩放因子；步骤S200，进行双翻转角方法获得弛豫时间的空间分布，其中利用激励磁场的缩放因子对双翻转角进行校正。以下针对各个步骤描述根据本发明的具体实施例的磁共证成像方法获得纵向弛豫时间空间分布。
BLOCH-SIEGERT(BS)方法是一种准确的激励磁场空间分布的测量方法，该方法对于重复时间、纵向弛豫时间、翻转角度、化学位移、外磁场不均匀性以及磁化转移都相当稳定。BS方法利用一种对氢原子施加一偏共振射频场时氢原子的共振频率发生偏移的现象；该现象源自射频场的偏共振部分，其对静态磁场做出附加的贡献。在此情况下，如果施加的偏共振射频场具有足够大的偏共振频率并且/或者带有无法产生自旋激发的脉冲波形，所述自旋就不会被激发而是只经历进动频率的变化。所述自旋进动频率从偏共振辐射处偏移，并且所述自旋进动频率取决于激励磁场的幅度以及自旋共振频率与射频频率之差。但是由于该BS方法在射频能量吸收率(SAR，specific absorption rate)上的局限性以及较长的测量时间，使其在实体的应用中受到限制。
具体而言，向激励磁场空间分布施加BS方法包括：紧随成像序列的激发脉冲之后发射频率为ωRF的偏共振射频脉冲。该偏共振射频脉冲的形状和频率经选择都不会激发收件对象出现自旋，该偏共振射频脉冲例如费米脉冲和硬脉冲等等。在偏共振射频脉冲过程中自旋的进动频率的变化导致图像的相位偏移因此可以用于测量激励磁场的实际值B1的空间分布。相位偏移的空间分布和激励磁场的实际值B1的空间分布如式[1]所示，其中，相位偏移是通过磁共振图像即可得知的以空间位置为参数的变量，KBS是一个针对特定偏共振射频脉冲的常数(例如，在偏共振射频脉冲是频率为4KHz的费米脉冲的情况下，KBS是14.23rad/G2；偏共振射频脉冲也可以是硬脉冲)。通过式[1]即可得出激励磁场的实际值B1的空间分布。
在得到激励磁场的实际值B1的空间分布之后，将激励磁场的实际值B1的空间分布除以成像序列中所施加的偏共振射频脉冲的激励磁场的名义值B1，nominal(即激励磁场的峰值的理论值)的空间分布，即可得到实际扫描中激励磁场的空间分布的缩放因子β(x)。其中，β(x)是对应于磁共振图像中某空间位置x处的激励磁场的实际值和名义值之间的缩放因子，例如，当β(x)等于1的时候，可以认为该位置处的激励磁场的实际值和名义值相等，即未产生误差。因此，β(x)由式[2]表示。
β(x)=B1/B1，nominal [2]
通过优化图像获取序列，可以有效地缩短扫描时间以及降低射频能量吸收率，例如使用单次激发GRE-EPI序列和TSE序列来降低在BS方法中每层图像的偏共振射频脉冲的数量。总体而言，TSE序列产生的激励磁场的实际值B1的空间分布图像具有较高信噪比但是射频能量吸收率也较高，而单次激发GRE-EPI序列产生的激励磁场的实际值B1的空间分布图像的信噪比较低但是射频能量吸收率也较低。
根据本具体实施例的磁共振成像方法在BS方法中利用多次激发SE-EPI序列来建立激励磁场的空间分布的缩放因子β(x)，由此可以获得较高的图像信噪比、较短的扫描时间、较高的图像分辨率以及较低的射频能量吸收率。具体而言，较之于使用单次激发GRE-EPI序列的BS方法，根据本具体实施例的磁共振成像方法在BS方法中利用多次激发SE-EPI序列能够大幅度减少扫描时间，同时保证类似的图像分辨率和图像信噪比；较之于使用TSE序列的BS方法，根据本具体实施例的磁共振成像方法在BS方法中利用多次激发SE-EPI序列能够减少扫描时间和射频能量吸收率。
进行双翻转角方法获得弛豫时间T1的空间分布，其中，首先利用扰相快速小角度激发(Spoiled-FLASH，spoiled fast low angle shot)获得两个翻转角θ1和θ2下在空间位置x处的磁共振图像信号的强度SI1(x)和SI2(x)，如式[3]和式[4]所示。其中，M0(x)是空间位置x处的初始磁化量，TR是重复时间，T1(x)是空间位置x处的纵向弛豫时间，TE是回波时间，T2*(x)是空间位置x处的经调制的横向弛豫时间。
根据式[3]和式[4]可以得出弛豫时间T1的根据空间位置x的分布，即式[5]，其中，Q(x)=SI1(x)/SI2(x)。
进一步的，利用缩放因子β(x)对两个翻转角θ1和θ2进行校正得到经校正的两个翻转角θ1′和θ2′。具体而言，利用式[6]和式[7]得到经校正的两个翻转角θ1′和θ2′。然后利用经校正的两个翻转角θ1′和θ2′基于式[5]得出弛豫时间T1的根据空间位置x的分布。
经过根据本发明的具体实施例的磁共振成像方法重建的纵向弛豫时间的空间分布图像的准确性得到大幅度提高。
根据本发明中利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场缩放因子的方法，也可以校正由于激励磁场B1不均匀引发的图象强度变化。为了简化这一过程，该校正需要满足以下两点中的任意一点：
1)在成像序列中采用重复时间TR较长的序列获取图像。重复时间TR较长的序列获取图像，例如EPI相关序列，由于重复时间TR远远大于纵向弛豫时间T1，因此图像信号强度的纵向弛豫时间T1依赖性较低。
2)选取纵向弛豫时间T1的变动较小的检测区域。在此检测区域中，例如脑部，纵向弛豫时间T1的变动较小，此时信号强度可以近似用基于平均T1的函数来表示。
在上述两种情况下，我们可以用类似T1校正的方法来校正图象的信号强度。以第二种情况为例，如果采用扰相快速小角度激发得到头部磁共振信号图象，可以用式[8]，式[9]得到校正后的图像信号。其中，缩放因子β(x)对翻转角θ(x)进行校正，经校正的翻转角为θ′(x)，SImeasured(x)和SIcorrected(x)分别是在空间位置x处的校正前后的磁共振图像信号强度。T1，average是头部检测区域中的平均T1值。
θ′(x)=β(x)θ′(x) [9]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁共振成像方法，包括如下步骤：
利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子；
进行双翻转角方法获得纵向弛豫时间的一空间分布从而重建一纵向弛豫时间空间分布图像，其中，利用所述缩放因子对所述双翻转角进行校正。
2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子包括以下步骤：
发射一成像序列从而获取激励磁场的一实际值空间分布，其中所述成像序列包括紧随所述成像序列的激发脉冲之后的一偏共振射频脉冲；
利用所述激励磁场的所述实际值空间分布与成像序列中所施加的偏共振射频脉冲的激励磁场的一名义值空间分布的比值建立所述缩放因子。
3.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述成像序列是多次激发SE-EPI序列来建立激励磁场的空间分布的缩放因子。
4.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述偏共振射频脉冲是一费米脉冲或一硬脉冲。
5.一种磁共振成像装置，包括如下单元：
一缩放因子建立单元，用于利用BLOCH-SIEGERT方法建立激励磁场的一缩放因子；
一图像重建单元，用于进行双翻转角方法获得纵向弛豫时间的一空间分布从而重建一纵向弛豫时间空间分布图像，其中，所述图像重建单元还用于利用所述缩放因子对所述双翻转角进行校正。
6.如权利要求5所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述缩放因子建立单元进一步包括：
一序列发射部件，用于发射一成像序列从而获取激励磁场的一实际值空间分布，其中所述成像序列包括紧随所述成像序列的激发脉冲之后的一偏共振射频脉冲；
一计算部件，利用所述激励磁场的所述实际值空间分布与成像序列中所施加的偏共振射频脉冲的激励磁场的一名义值空间分布的比值建立所述缩放因子。
7.如权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述成像序列是多次激发SE-EPI序列来建立激励磁场的空间分布的缩放因子。
8.如权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述偏共振射频脉冲是一费米脉冲或一硬脉冲。
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