CN101357063A - 一种磁共振快速自旋回波成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁共振成像技术领域，具体指一种磁共振快速自旋回波(FSE)成像方法。其包括：一、将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；二、调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m；三、恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；四、利用步骤二得到的各回波信号峰点的幅度A_m和相位Φ_m，对K空间数据进行校正；五、利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像等步骤。解决了现有技术存在“回波幅度相位振荡”和“横向弛豫引起图像模糊”的问题。

Description

一种磁共振快速自旋回波成像方法

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，具体指一种磁共振快速自旋回波(FSE)成像方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)技术已经成为医学诊断中非常有用的手段。通常，在磁共振成像系统中，当被测样品(如人体组织)处于静磁场B₀(B₀方向定义为直角坐标系的Z轴方向)中达到平衡时，样品中的原子核(核自旋)因被B₀极化而产生一个宏观的磁化矢量M₀。M₀在射频脉冲的激发下被旋转到水平面(XY平面)里，然后绕Z轴作进动。在被测样品周围放置一个接收线圈，它就会感应出磁化矢量进动信号。接收线圈得到的磁共振信号经过放大以及模数转换(A/D)后，进入计算机进行图像重建。一般而言，为了进行磁共振成像，系统还需产生三路正交的梯度磁场，以便对磁共振信号进行空间编码。

采用常规磁共振成像序列进行扫描，单次扫描时间可达几分钟。如此长的扫描时间不仅会给病人带来不适，而且由于呼吸、心搏、胃肠蠕动以及某些自主运动所造成的伪影，使得图像质量大大恶化。采用快速成像序列可以将单次扫描时间缩短至几秒钟，从而减少图像的运动伪影和病人在扫描过程中的不适。快速自旋回波(FSE)序列(回波链长ETL＞＝2)是快速成像序列中的一种，已在多数MRI系统中得到应用。

然而，FSE序列在实际应用中存在如下两个主要问题：(1)由于非理想会聚脉冲的存在，回波链上各回波信号的幅度和相位产生振荡，从而导致图像中出现伪影；(2)当FSE序列的回波链较长或者回波时间较长时，由于横向弛豫的影响，回波链上的各回波信号依次衰减，造成图像模糊。

有人提出一种改进方法，它只采集回波信号的两个分量中的一个，从而避免回波信号相位的振荡。但是，该方法只解决了问题(1)，而且因为该方法放弃了一半信号，所以图像信噪比大幅下降。

后来，有人提出在未施加相位编码梯度的条件下，调节会聚脉冲的相位和倾倒角度，使回波链上各回波信号的幅度一致，再根据会聚脉冲的相位对回波信号的相位进行校正。该方法消除了信号幅度的振荡，补偿了各回波之间相位的差异，削弱了由信号幅度和相位振荡所引起的图像伪影。并且在一定程度上减小了由于横向弛豫的影响，回波链上的各回波信号依次衰减，而造成的图像模糊。然而该方法仍然存在以下问题：为了使回波信号的幅度一致，需要压制回波链上大部分的回波信号。这些被压制的回波信号通常对应着图像中慢变化的部分，对图像信噪比的贡献非常大。因此，压制信号会造成图像信噪比大幅下降。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术存在“回波幅度相位振荡”和“横向弛豫引起图像模糊”的问题，而提供一种磁共振快速自旋回波(FSE)成像方法。本发明包括以下步骤：(1)将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；(2)调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m；(3)恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；(4)利用步骤(2)得到的各回波信号峰点的幅度A_m和相位Φ_m，对K空间数据进行校正；(5)利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像。

本发明还包括以下步骤：(1)将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；(2)调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m；(3)利用步骤(2)得到的相位值Φ_m设置接收机的相位列表，恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；(4)利用步骤(2)得到的各回波信号峰点的幅度A_m，对K空间数据进行校正；(5)利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像。

本方法与现有技术相比，不会造成图像信噪比大幅下降，特别适用于单激发FSE成像以及回波链较长或者回波时间较长的FSE成像。

附图说明

图1为本发明一种磁共振快速自旋回波成像方法的MRI系统框图；

图2为本发明一种磁共振快速自旋回波成像方法的快速自旋回波序列示意图；

图3为本发明一种磁共振快速自旋回波成像方法的一实施例流程图；

图4为本发明一种磁共振快速自旋回波成像方法的另一实施例流程图。

图例说明：

RF：射频脉冲；90：激发脉冲；180：反转脉冲；Gs：选层梯度；Gp：相位编码梯度；Gr：读梯度；Echo：回波

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述

本发明基于如附图1所示的磁共振成像(MRI)系统结构，并与其结合作如下操作步骤：

(1)将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；

(2)调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m；

(3)恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；

(4)利用步骤(2)得到的各回波信号峰点的幅度A_m和相位Φ_m，对K空间数据进行校正；

(5)利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像；

或者：

(1)将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；

(2)调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m；

(3)利用步骤(2)得到的相位值Φ_m设置接收机的相位列表，恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；

(4)利用步骤(2)得到的各回波信号峰点的幅度A_m，对K空间数据进行校正；

(5)利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像。

为对本发明的一种磁共振快速自旋回波成像方法，有进一步的了解，现结合快速自旋回波序列(如附图2所示，为简要起见，附图中只给出了5个回波信号201、202……205。实际扫描中，回波数目(ETL)不限于此5个)，进行如下详细说明：

本发明一种实施方式的流程图(如附图3所示)

1.将相位编码梯度幅度置为零，执行附图2所示的脉冲序列，得到ETL个回波。其中，ETL为回波链长。

2.调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上每一个回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m。其中，m为回波的序数，取1，2……ETL。

3.恢复相位编码梯度，执行附图2所示的脉冲序列，得到K空间数据。

4.1对K空间数据分块分组，并排序，其方法如下：

若相位编码次数为n×ETL(通常相位编码次数是回波链长的整数倍n)，则可以将K空间数据分为n块，每一块数据记录的是同一个回波链上的信号。

每一块数据可以分为ETL组，每一组数据记录的是回波链上的一个回波；根据扫描方案，可以对各组在数据块内进行排序；经过排序，每个数据块中，第1组数据表示的回波的幅度与A₁相对应，第2组数据表示的回波的幅度与A₂相对应，……第ETL组数据表示的回波的幅度与A_ETL相对应。

4.2对排序后的K空间数据进行幅度校正，其方法如下：

令B₁，B₂，……B_ETL满足如下条件：A₁×B₁＝A₂×B₂＝……＝A_ETL×B_ETL。每一个数据块中，第1组的每一个数据(包括实部和虚部)均与B₁相乘，第2组的每一个数据(包括实部和虚部)均与B₂相乘，……第ETL组的每一个数据(包括实部和虚部)均与B_ETL相乘。

4.3对排序后的K空间数据进行相位校正，其方法如下：

每一个数据块中，第1组的每一个数据的相位均与Φ₁相减，第2组的每一个数据的相位均与Φ₂相减，……第ETL组的每一个数据的相位均与Φ_ETL相减。

4.4保留经过上一流程4.3和流程4.4校正的K空间数据，将排序恢复至流程3完成时的状态。

5.利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像。

上述流程中，流程4.2与4.3可以调换次序，即流程4.1之后，先执行流程4.3，然后执行流程4.2，其余各流程次序没有变化。

对于多层扫描，对每一层分别执行上述全部流程即可。在图像质量要求不高的情况下，首先选择其中一层执行流程1至流程2，然后执行流程3进行多层扫描，再分别对每一层执行流程4.1至5。

本发明另一种实施方式的流程图(如附图4所示)

1.将相位编码梯度幅度置为零，执行附图2所示的脉冲序列，得到ETL个回波；其中，ETL为回波链长。

2.调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上每一个回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Φ_m；其中，m为回波的序数，取1，2……ETL。

3.1.将接收机的相位列表数组设置为[Φ₁，Φ₂，……Φ_ETL]。

3.2.恢复相位编码梯度，执行附图2所示的脉冲序列，得到K空间数据。

4.1.对K空间数据分块分组，并排序，其方法如下：

若相位编码次数为n×ETL(通常相位编码次数是回波链长的整数倍n)，则可以将K空间数据分为n块，每一块数据记录的是同一个回波链上的信号。

每一块数据可以分为ETL组，每一组数据记录的是回波链上的一个回波；根据扫描方案，可以对各组在数据块内进行排序；所有数据块经过排序后，每个数据块中，第1组数据表示的回波的幅度与A₁相对应，第2组数据表示的回波的幅度与A₂相对应，……第ETL组数据表示的回波的幅度与A_ETL相对应。

4.2.对排序后的K空间数据进行幅度校正，其方法如下：

令B₁，B₂，……B_ETL满足如下条件：A₁×B₁＝A₂×B₂＝……＝A_ETL×B_ETL。每一个数据块中，第1组的每一个数据(包括实部和虚部)均与B₁相乘，第2组的每一个数据(包括实部和虚部)均与B₂相乘，……第ETL组的每一个数据(包括实部和虚部)均与B_ETL相乘。

4.3.保留经过上一流程4.2校正的K空间数据，将排序恢复至流程3完成时的状态。

5.利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像。

对于多层扫描，对每一层分别执行上述全部流程即可。在图像质量要求不高的情况下，首先选择其中一层执行流程1至流程3.1，然后执行流程3.2进行多层扫描，再分别对每一层执行流程4.1至流程5。

综上所述，本方法与现有技术相比，解决了因“回波幅度相位振荡”和“横向弛豫引起图像模糊”造成图像信噪比有大幅下降。其特别适用于单激发FSE成像以及回波链较长或者回波时间较长的FSE成像。

Claims (1)

1.一种磁共振快速自旋回波成像方法，其特征，包括以下步骤：(1)将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；

(2)调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Ф_m；

(3)恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；

(4)利用步骤(2)得到的各回波信号峰点的幅度A_m和相位Ф_m，对K空间数据进行校正；

(5)利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像；

或者：

(1)将相位编码梯度幅度置为零，采用FSE脉冲序列进行预扫描，记录回波链上各回波信号峰点的幅度值；

(2)调节会聚脉冲的相位和倾倒角，使回波链上各回波信号峰点的幅度达到最大值，记录此时各回波信号峰点的幅度值A_m和相位值Ф_m；

(3)利用步骤(2)得到的相位值Ф_m设置接收机的相位列表，恢复相位编码梯度，采用FSE脉冲序列进行扫描，得到K空间数据；

(4)利用步骤(2)得到的各回波信号峰点的幅度A_m，对K空间数据进行校正；

(5)利用经过校正的K空间数据进行图像重建，得到磁共振图像。

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