磁共振成像方法和裝置制造方法
【專利摘要】公開了磁共振成像方法和裝置。所述磁共振成像方法包括步驟：根據(jù)譜抑制脈沖所抑制的譜成分的縱向磁化分量的穩(wěn)定狀態(tài)條件和所述縱向磁化分量的過零點(diǎn)條件，計(jì)算出該譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間；應(yīng)用包括設(shè)有所述翻轉(zhuǎn)角和/或所述反轉(zhuǎn)時(shí)間的所述譜抑制脈沖的磁共振成像序列進(jìn)行磁共振成像。
【專利說明】磁共振成像方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像方法和裝置，特別涉及包括譜抑制脈沖的磁共振成像方法和裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]磁共振成像是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。在磁共振成像中，人體組織被置于靜磁場(chǎng)Btl中，隨后用頻率與氫原子核的進(jìn)動(dòng)頻率相同的射頻脈沖激發(fā)人體組織內(nèi)的氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量；在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號(hào)，并將吸收的能量釋放出來，由體外的接受器收錄，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后獲得圖像。
[0003]在磁共振成像中，為了獲得較好的成像質(zhì)量，往往需要對(duì)例如脂肪信號(hào)、水信號(hào)、硅膠信號(hào)(乳房植入物)等特定譜成分的信號(hào)進(jìn)行抑制。例如，在用于腹部和胸部等的磁共振成像檢查中，普遍需要抑制脂肪信號(hào)，以突出感興趣組織或病灶的顯示。至今為止，已經(jīng)提出了許多脂肪抑制技術(shù)，例如FatSat(fat saturation,脂肪飽和)技術(shù),SPAIRC SpectralPresaturation Attenuated Inversion Recovery,頻譜預(yù)飽和衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù))技術(shù)，STIR(short inversion time inversion recovery,短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù))技術(shù)，DIXON 水脂分離技術(shù)等。在各種脂肪抑制技術(shù)中，除了 DIXON技術(shù)，其他技術(shù)的效能均取決于向人體組織施加的脂肪抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角(例如對(duì)于FatSat)或反轉(zhuǎn)時(shí)間(例如對(duì)于SPAIR和STIR等反轉(zhuǎn)恢復(fù)技術(shù))。眾所周知，翻轉(zhuǎn)角是指在射頻脈沖的激發(fā)下，宏觀磁化矢量偏離靜磁場(chǎng)Btl的角度。該翻轉(zhuǎn)角的大小是由施加的射頻脈沖的強(qiáng)度和作用時(shí)間決定的。反轉(zhuǎn)時(shí)間是反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列中180度反轉(zhuǎn)脈沖與激發(fā)脈沖之間的時(shí)間間隔。
[0004]如前所述，通過優(yōu)化脂肪抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)脂肪抑制的優(yōu)化。針對(duì)這一情況，目前已經(jīng)提出了一種用于計(jì)算FatSat脈沖的翻轉(zhuǎn)角的方法。但是該方法僅僅考慮了采用自旋回波序列進(jìn)行磁共振成像時(shí)FatSat脈沖的翻轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法，而沒有考慮在應(yīng)用短射頻脈沖間隔(TR)的損毀梯度回波序列(Spoiled GRE，例如VIBE序列)的腹部磁共振成像中，在每個(gè)脂肪抑制脈沖之后施加的多個(gè)激發(fā)脈沖。另外，該方法也無(wú)法用于優(yōu)化脂肪抑制脈沖的反轉(zhuǎn)時(shí)間(例如對(duì)于SPAIR和STIR等反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種磁共振成像方法，包括步驟:根據(jù)譜抑制脈沖所抑制的譜成分的縱向磁化分量的穩(wěn)定狀態(tài)條件和所述縱向磁化分量的過零點(diǎn)條件，計(jì)算出該譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間；應(yīng)用包括設(shè)有所述翻轉(zhuǎn)角和/或所述反轉(zhuǎn)時(shí)間的所述譜抑制脈沖的磁共振成像序列進(jìn)行磁共振成像。
[0006]本發(fā)明還提出了一種磁共振成像裝置，包括:一計(jì)算部件，根據(jù)譜抑制脈沖所抑制的譜成分的縱向磁化分量的穩(wěn)定狀態(tài)條件和優(yōu)化的譜抑制條件，計(jì)算出該譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間；一成像部件，應(yīng)用包括設(shè)有所述翻轉(zhuǎn)角和/或所述反轉(zhuǎn)時(shí)間的所述譜抑制脈沖的磁共振成像序列進(jìn)行磁共振成像。
[0007]所述譜抑制脈沖可以是例如包括脂肪飽和脈沖和水飽和脈沖的譜飽和脈沖，包括譜預(yù)飽和衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖、短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖和體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖的反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖等各種譜抑制脈沖。
[0008]從上述方案中可以看出，由于本發(fā)明的磁共振成像方法和裝置中使用具有優(yōu)化的翻轉(zhuǎn)角和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間的譜抑制脈沖以盡可能地抑制相應(yīng)的譜成分信號(hào)，因此可以獲得高質(zhì)量的圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0010]圖1為設(shè)置有脂肪抑制脈沖的損毀梯度回波序列的示意圖。
[0011]圖2示出了在連續(xù)的脂肪抑制脈沖之間施加多個(gè)激發(fā)脈沖的序列圖。
[0012]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用設(shè)置有譜抑制脈沖的MRI序列進(jìn)行磁共振成像的方法的流程圖。
[0013]圖4示出了使用設(shè)置有譜抑制脈沖的MRI序列進(jìn)行磁共振成像的裝置的框圖。
[0014]圖5 (a)和6 (b)示出了當(dāng)譜抑制脈沖為FatSat脈沖時(shí)的仿真結(jié)果。
[0015]圖6 (a)和7 (b)示出了當(dāng)譜抑制脈沖為SPAIR脈沖時(shí)的仿真結(jié)果。
[0016]圖7(a)和7(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的、利用設(shè)置有優(yōu)化的譜抑制脈沖的MRI序列采集的圖像；圖7(c)示出了使用未配置譜抑制脈沖的MRI序列采集的圖像。`【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018](實(shí)施例1)
[0019]本實(shí)施例中將脂肪抑制脈沖作為具體的譜抑制脈沖來進(jìn)行描述。
[0020]首先對(duì)本發(fā)明中涉及的MRI序列進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。
[0021]圖1為設(shè)置有脂肪抑制脈沖的損毀梯度回波序列的示意圖。由于損毀梯度回波序列的射頻脈沖間隔TR較短，并且在連續(xù)的脂肪抑制脈沖之間可以施加多個(gè)激發(fā)脈沖，因此減少了測(cè)量時(shí)間。因而，該序列適合于在需要短采樣時(shí)間以避免運(yùn)動(dòng)偽影的腹部和胸部等的MRI檢查中使用。
[0022]如圖1所示，首先施加脂肪抑制脈沖，并且由于施加該脂肪抑制脈沖而在XY平面中產(chǎn)生的橫向磁化矢量通過損毀梯度而被消除。隨后施加構(gòu)成梯度回波序列的射頻激發(fā)脈沖，選層梯度，相位編碼梯度等等(為了清楚起見，圖中僅示出一個(gè)激發(fā)脈沖)，并在施加激發(fā)脈沖之后，產(chǎn)生如圖1中所示的梯度回波。
[0023]圖2圖示了在連續(xù)的脂肪抑制脈沖之間施加多個(gè)激發(fā)脈沖的序列圖。為了簡(jiǎn)化附圖，圖2中未示出梯度脈沖(選擇性梯度、相編碼梯度、損毀梯度等)和射頻損毀機(jī)制。
[0024]從圖2中可以看出，序列中的一個(gè)脈沖串由一個(gè)脂肪抑制脈沖和多個(gè)射頻激發(fā)脈沖構(gòu)成。所述脂肪抑制脈沖是例如前述的FatSat脈沖、SPAIR脈沖、STIR脈沖等。圖中所示的β是該脂肪抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角，α是激發(fā)脈沖的翻轉(zhuǎn)角。
[0025]如圖2所示，TIl表示脂肪抑制脈沖的中心和脂肪抑制脈沖之后的第一激發(fā)脈沖的中心之間的時(shí)間間隔，Tr表示磁共振成像序列的一個(gè)脈沖串中最后一個(gè)激發(fā)脈沖的中心與下一脈沖串中的脂肪抑制脈沖的中心之間的時(shí)間間隔，Trep表示連續(xù)的激發(fā)脈沖之間的時(shí)間。此外，在本發(fā)明中，用TIlMin表示TIl的最小值，TIFill表示第一反轉(zhuǎn)時(shí)間。容易理解，TIlMin+TIFill=TIl。類似的，在本發(fā)明中，用TrMin表示Tr的最小值，TrFill表示第二反轉(zhuǎn)時(shí)間，并且TrMin+TrFill=Tr。
[0026]下面，對(duì)本發(fā)明中涉及的K空間和K空間中心線(KSpaceCenterLine)進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。
[0027]K空間也稱傅里葉空間，是磁共振信號(hào)原始數(shù)據(jù)的填充空間，而這些磁共振信號(hào)是在脈沖序列運(yùn)行時(shí)采集的，在進(jìn)行傅立葉變換后，就能變成圖像。在二維圖像的信號(hào)采集過程中，每個(gè)磁共振信號(hào)的頻率編碼梯度場(chǎng)的大小和方向保持不變，而相位編碼梯度的強(qiáng)度則以一定的步階發(fā)生變化，每個(gè)磁共振信號(hào)的相位編碼變化一次，采集到的磁共振信號(hào)填充K空間Ky方向的一條線。在本發(fā)明中，多個(gè)激發(fā)脈沖中的每一個(gè)激發(fā)脈沖對(duì)應(yīng)于K中間中的一條線。K空間的不同位置的數(shù)據(jù)對(duì)最終圖像的貢獻(xiàn)是不同的，K空間中心的數(shù)據(jù)主要決定圖像的信噪比和對(duì)比度信息，K空間的邊緣部分的信號(hào)主要貢獻(xiàn)圖像的分辨能力方面的信息。
[0028]以下將描述根據(jù)本實(shí)施例的磁共振成像方法中采用的優(yōu)化的脂肪抑制脈沖。如前所述，脂肪抑制的能效很大程度上取決于脂肪抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角和反轉(zhuǎn)時(shí)間，因此通過優(yōu)化脂肪抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)脂肪抑制的優(yōu)化。因此，如何確定優(yōu)化的翻轉(zhuǎn)角和反轉(zhuǎn)時(shí)間成為一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)此，本實(shí)施例提出了一種通用的解決方案，其既可以用于計(jì)算脂肪抑制脈沖的翻轉(zhuǎn) 角(對(duì)于例如FatSat)也可以用于計(jì)算脂肪抑制脈沖的反轉(zhuǎn)時(shí)間(對(duì)于包括SPAIR和STIR在內(nèi)的反轉(zhuǎn)脈沖)，同時(shí)考慮了在損毀梯度回波序列的每個(gè)脂肪抑制脈沖后跟隨的多個(gè)激發(fā)脈沖的情況。下面首先對(duì)該通用解決方案進(jìn)行描述。
[0029]1.從布洛赫方程推導(dǎo)出脂肪成分的磁化矢量表達(dá)式
[0030]假設(shè)損毀梯度回波序列的損毀機(jī)制理想地工作，從而在XY平面的橫向磁化分量在每個(gè)激發(fā)脈沖(α脈沖)之前完全損毀并且對(duì)于隨后的激發(fā)脈沖沒有貢獻(xiàn)。還假設(shè)脂肪抑制脈沖(β脈沖)僅激發(fā)脂肪成分。在這樣的條件下，根據(jù)經(jīng)典布洛赫方程，每個(gè)脈沖之前的脂肪成分的縱向磁化矢量表示可以如下所示:
[0031]M0 (I)=M0(I)
[0032]Ma (I) =M0 (1-Etii)+M0 (m).cos ( β ).Em(2)
[0033]Ma (n) =M0(1-Elrep)+Ma (η-1).cos(a ).Elrep (3)
[0034]M0 (m+1) =M0 (l_ETr)+Ma (N).cos ( a ).ETr(4)
[0035]其中:
[0036]Etii =exp (-TI1/T1)
[0037]Elrep =exp (-Trep/Tl)
[0038]ETr =exp (~Tr/Tl)
[0039]Tl:脂肪組織的縱向弛豫時(shí)間，
[0040]M0:脂肪組織的初始磁化矢量，[0041]Ma (η):第η個(gè)α脈沖之前的脂肪的縱向磁化分量，
[0042]M0 (m):第m個(gè)β脈沖之前的脂肪的縱向磁化分量，
[0043]N:兩個(gè)β脈沖之間的α脈沖的數(shù)目，即每個(gè)脈沖串填充K空間的線數(shù)。
[0044]2.建立通式
[0045]由于在計(jì)算期間，M0將被抵消掉，因此可以設(shè)置為1，即Mtl=I15
[0046]因此，等式(I)到(4)可以寫成
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振成像方法，包括步驟: 根據(jù)譜抑制脈沖所抑制的譜成分的縱向磁化分量的穩(wěn)定狀態(tài)條件和所述縱向磁化分量的過零點(diǎn)條件，計(jì)算出該譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間； 應(yīng)用包括設(shè)有所述翻轉(zhuǎn)角和/或所述反轉(zhuǎn)時(shí)間的所述譜抑制脈沖的磁共振成像序列進(jìn)行磁共振成像。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中在所述磁共振成像序列中所述譜抑制脈沖設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)激發(fā)脈沖之前，所述縱向磁化分量的過零點(diǎn)條件是對(duì)應(yīng)于K空間中心線的激發(fā)脈沖之前所述譜成分的縱向磁化分量為零。
3.如權(quán)利要求2所述的磁共振成像方法， 其中，反轉(zhuǎn)時(shí)間包括第一反轉(zhuǎn)時(shí)間和第二反轉(zhuǎn)時(shí)間， 所述計(jì)算出該譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間的步驟包括:利用通式計(jì)算譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間，所述通式為:
{E+F.C.(Dm-1)/(D-1)+F.A.DN_1}/(1-F.B.Dn-1)
_ |C.^-QKSpaceCenterLine-1_^ / (D_l)+A.與⑶CenterLine-1 j j* j^KSpaceCenterLine-1^ 其中，
A=1-Etii
B=Cos ( β ).Etii
a=1 -F
1 ijTrep
D=Cos ( α ).Elrep
E=1-Elr
F=Cos ( α ).ETr
ETI1=exp (-ΤΙ1/Τ1)
ETr 印=exp(-Trep/Tl)
ETr=exp (-Tr/Tl)
TIl=TIlMin+TIFill
Tr=TrMin+TrFill
α是激發(fā)脈沖的翻轉(zhuǎn)角，
β是譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角， TI是譜抑制脈沖所抑制的譜成分的縱向弛豫時(shí)間， N是兩個(gè)譜抑制脈沖之間的激發(fā)脈沖的數(shù)目， KSpaceCenterLine是K空間中心線的索引編號(hào)， TIlMin是譜抑制脈沖的中心和該譜抑制脈沖之后的第一個(gè)激發(fā)脈沖的中心之間的最小時(shí)間間隔， Trep是連續(xù)的激發(fā)脈沖之間的時(shí)間， TrMin是磁共振成像序列的一個(gè)脈沖串中的最后一個(gè)激發(fā)脈沖的中心與下一個(gè)脈沖串的譜抑制脈沖的中心之間的最小時(shí)間間隔， TIFill是所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間， TrFill是所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的磁共振成像方法，還包括:將所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間TIFill和所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間TrFill設(shè)置為O， 在所述計(jì)算出譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間的步驟中，計(jì)算所述翻轉(zhuǎn)角β。
5.如權(quán)利要求3所述的磁共振成像方法，還包括步驟:將所述翻轉(zhuǎn)角β設(shè)定為180度， 所述計(jì)算出所述譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間的步驟包括: 將所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間TrFill設(shè)定為0， 計(jì)算所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間TIFill。
6.如權(quán)利要求5所述的磁共振成像方法，其中當(dāng)計(jì)算出的所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間TIFill小于O時(shí)，所述計(jì)算出所述譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間的步驟進(jìn)一步包括: 將所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間TIFill設(shè)定為0， 計(jì)算所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間TrFill。
7.如權(quán)利要求3所述的磁共振成像方法，還包括步驟:將所述翻轉(zhuǎn)角β設(shè)定為180度， 所述計(jì)算出所述譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間的步驟包括: 將所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間TIFill設(shè)定為0， 計(jì)算所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間TrFill。
8.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像方法,其中當(dāng)計(jì)算出的所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間TrFill小于O時(shí)，所述計(jì)算出所述譜抑制 脈沖的翻轉(zhuǎn)角或反轉(zhuǎn)時(shí)間的步驟進(jìn)一步包括: 將所述第二反轉(zhuǎn)時(shí)間TrFill設(shè)定為0， 計(jì)算所述第一反轉(zhuǎn)時(shí)間TIFill。
9.一種磁共振成像裝置，包括: 一計(jì)算部件，根據(jù)譜抑制脈沖所抑制的譜成分的縱向磁化分量的穩(wěn)定狀態(tài)條件和優(yōu)化的譜抑制條件，計(jì)算出該譜抑制脈沖的翻轉(zhuǎn)角和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間； 一成像部件，應(yīng)用包括設(shè)有所述翻轉(zhuǎn)角和/或所述反轉(zhuǎn)時(shí)間的所述譜抑制脈沖的磁共振成像序列進(jìn)行磁共振成像。
【文檔編號(hào)】G01R33/54GK103654779SQ201210362793
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】付彩霞 申請(qǐng)人:西門子(深圳)磁共振有限公司