CN102204818B - 磁共振成像方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了一种磁共振成像方法，其中磁共振成像设备采用多回波成像序列，该方法还包括：对于多回波中的一个回波，施加第一数量的相位编码步骤，并施加读出梯度，采集该回波的数据用于重建解剖图像；对于多回波中的另一回波，施加第二数量的相位编码步骤，并施加读出梯度，采集该回波的数据用于建立温度图像。本发明能够同时得到搞时间分辨率的温度图像和高空间分辨率的解剖图像。

Description

磁共振成像方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是一种磁共振成像方法。
背景技术
在磁共振成像(MRI)监控的对目标区域进行加热操作的过程中，磁共振成像设备可以对目标区域的温度变化进行监测，从而可以实时地监控加热的过程和效果。常用的磁共振成像温度测量方法是利用水中氢核的共振频率(Proton Resonance Frequency，PRF)随温度的变化而发生偏移，来进行温度成像，得到温度图像。通常利用一个梯度回波序列来实现基于PRF偏移的磁共振温度成像。为了对目标区域的温度进行实时的监控，要求温度成像序列的时间分辨率很高。为了达到这个目的，现有技术对温度成像序列的参数进行优化，使用短重复时间(TR)、低空间分辨率等。而与此同时，从应用的角度又要求较高空间分辨率的解剖图像来监控加热目标区域的位置，并且能够在加热过程中及时更新目标区域的解剖图像。
通常，在使用磁共振温度成像进行加热监控时，利用温度成像序列所产生的数据重建解剖图像，对目标区域进行监控。由于温度成像序列的参数设置对成像时间进行了优化，例如施加较少的相位编码步骤，以满足快速温度监控的目的。由于相位编码步骤少，所以根据温度成像序列产生的数据所重建的解剖图像分辨率较低，组织间的对比度较差，不能完全满足加热过程中对目标区域组织器官分辨和定位的要求。可以看出，现有的磁共振成像的温度成像序列不能同时满足高空间分辨率和高时间分辨率的要求。
在发明人为李国斌、钟耀祖、张强和周晓东的中国专利申请200710064914.4中，为了平衡温度图像的时间分辨率和空间分辨率，提出了一种加速磁共振温度成像的方法。该专利申请首先确定超声波焦点处的温度变化，然后确定数据采集所需的理想加速速率，并调整K空间的变密度数据采样，重建采样得到的数据，形成温度图像。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种磁共振成像方法，用以同时得到高时间分辨率的温度图像和高空间分辨率的解剖图像。
因此，本发明提供了一种磁共振成像方法，其中磁共振成像设备采用多回波成像序列，该方法还包括：
对于多回波中的一个回波，施加第一数量的相位编码步骤，并施加读出梯度，采集该回波的数据用于重建解剖图像；
对于多回波中的另一回波，施加第二数量的相位编码步骤，并施加读出梯度，采集该回波的数据用于建立温度图像。
在一实施方式中，所述读出梯度采用同向模式。
优选地，磁共振成像设备将读出梯度方向相邻的聚相梯度和散相梯度合并为一个梯度并施加。
在另一实施方式中，所述读出梯度采用反向模式。
优选地，磁共振成像设备将相位编码梯度方向相邻的两个梯度合并为一个梯度并施加。
优选地，与所述一个回波对应的相位编码梯度不同于与所述另一回波对应的相位编码梯度。
优选地，与所述一个回波对应的读出梯度不同于与所述另一回波对应的读出梯度。
优选地，所述一个回波为所述多回波序列中的第一个回波，所述另一回波为所述多回波序列中第一个回波之后的任意一个回波，优选为所述多回波序列中的第二个回波。
在上述技术方案中，所述多回波序列采用梯度回波或自旋回波。
优选地，所述第一数量大于第二数量。更优选地，所述第一数量为第二数量的整数倍。
从上述方案中可以看出，由于本发明采用了多回波成像序列，对其中一个回波施加较多第一数量的相位编码步骤，并用于重建解剖图像，而对另一部分个回波施加较少第二数量的相位编码步骤，并用于采集温度图像，这样磁共振成像设备利用不同回波独立地成像，从而能够得到高时间分辨率的温度图像和高空间分辨率的解剖图像。进一步，第一数量大于第二数量，这样温度图像由于相位编码步骤少，节省了成像时间，而具有较高的时间分辨率；解剖图像由于相位编码步骤多，所以具有较高的空间分辨率。因此，本发明进一步保证了高时间分辨率的温度图像和高空间分辨率的解剖图像。
附图说明
图1为本发明一个实施例的示意图，其中，多回波序列为梯度回波，读出梯度采用同向模式。
图2为本发明另一实施例的示意图，其中，多回波序列为梯度回波，读出梯度采用反向模式。
图3为本发明再一实施例的示意图，其中多回波序列包括两个回波。
图4(a)至图4(d)为采用本发明方案所得到的解剖图像和相位图像(用于计算温度图像)，其中，图4(a)为高空间分辨率图像，用于解剖定位，图4(b)、图4(c)和图4(d)为高时间分辨率图像，用于计算温度图像，其中左边的4幅图为幅度图像，右边的4幅图为相位图像。
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。
本发明提出了使用多回波序列实现解剖图像成像和温度图像成像混合的方法，对于每个回波，磁共振成像设备进行单独的成像并具有独立的空间编码。优选地，其中低空间分辨率、高时间分辨率的图像数据可以用于重建高时间分辨率的温度图像，而高空间分辨率、低时间分辨率的图像数据可以用于重建解剖图像。从而本发明实现了同时得到高空间分辨率的解剖成像和高时间分辨率的温度成像。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，多回波序列采用了梯度回波，并且读出梯度采用同向(mono-polar)模式。在图1中，RF、Gs、Gpe、Gro分别表示射频脉冲、选层梯度、相位编码梯度和读出梯度。
在图1所示的实施例中，磁共振成像设备首先发射一个射频脉冲RF1，并且同时施加选层梯度S1，从而选择一个成像层面。
对于第一个回波Echo_1，磁共振成像设备在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P11，并在读出梯度方向上施加一个散相梯度R11。然后在读出梯度方向上施加一个读出梯度R12，采集第一个回波Echo_1的数据。该读出梯度R12可以看成包括紧相邻的一个聚相梯度和一个散相梯度(图中未详示)。最后在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P12，并在读出梯度方向上施加一个聚相梯度R13。
对于第二个回波Echo_2，磁共振成像设备在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P21，并在读出梯度方向上施加一个散相梯度R21。然后在读出梯度方向上施加一个读出梯度R22，采集第二个回波Echo_2的数据。同样该读出梯度R22可以看成包括紧相邻的一个聚相梯度和一个散相梯度(图中未详示)。最后在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P22，并在读出梯度方向上施加一个聚相梯度R23。
磁共振成像设备接着进行与第一个回波、第二个回波的过程类似的操作，直到磁共振成像设备采集完第n(正整数)个回波Echo_n的数据后，在读出梯度方向上施加一个破坏梯度Rs。此时，磁共振成像设备对各个回波施加了一个相位编码步骤，并施加读出梯度，采集了第一个相位编码步骤时各个回波的数据。
磁共振成像设备重复图1所示操作，对第一个回波施加第一数量的相位编码步骤，对第二个回波施加第二数量的相位编码步骤，……，对第n个回波施加第n数量的相位编码步骤，并相应地施加读出梯度，采集各个回波的数据，以分别用于重建对应于各个回波的图像。以第一个回波和第二个回波为例，如果第一数量是第二数量的整数K倍，那么在整个成像过程中，磁共振成像设备可以对第一个回波施加第一数量的相位编码步骤，得到第一个回波的一幅图像；对第二个回波施加K个第二数量的相位编码步骤，得到第二个回波的K幅图像。
在图1所示的实施例中，在相位编码梯度方向上，磁共振成像设备可以将相邻的两个相位编码梯度可以合并成一个梯度并施加至目标区域，可以优化磁共振成像设备的操作。例如合并P12和P21、合并P22和P31、……、合并P(n-1)2和Pn1，即相邻回波的相邻相位编码梯度。在读出梯度方向上，磁共振成像设备也可以将相邻的聚相梯度和散相梯度可以合并成一个梯度并施加至目标区域。例如合并R13和R21、合并R23和R31、……、合并R(n-1)3和Rn1，即相邻回波的相邻聚相梯度和散相梯度。
由于每个回波拥有独立的相位编码梯度和频率编码梯度(读出梯度)，那么在多回波序列中的任意两个回波对应的相位编码梯度可以相同，也可以不同，任意两个回波对应的频率编码梯度同样可以相同，也可以不同。在本发明中优选为不同，从而可以针对解剖图像成像和温度图像成像施加不同的频率编码梯度和/或频率编码梯度。例如图1中所示的P11和P12与P21和P22不同，对于回波Echo_1对应的相位编码梯度P11和P12，磁共振成像设备施加了较多数量(第一数量)的相位编码步骤，而对于回波Echo_2对应的相位编码梯度P21和P22，磁共振成像设备施加了较少数量(第二数量)的相位编码步骤，那么可以将采集回波Echo_1的数据用于重建解剖图像，而将采集回波Echo_2的数据用于重建温度图像。
第一数量可以任意大于、等于或小于第二数量，优选大于或等于第二数量，最好大于第二数量，并且磁共振成像设备可以进一步采用第一数量为第二数量的整数倍。那么，由于回波Echo_1的相位编码步骤比回波Echo_2的相位编码步骤多，则回波Echo_1的成像速度慢，空间分辨率高，回波Echo_2的成像速度快，空间分辨率低。
如图2所示，在本发明的另一个实施例中，多回波序列同样采用了梯度回波，但是读出梯度采用反向(bi-polar)模式。同样，在图2中，RF、Gs、Gpe、Gro分别表示射频脉冲、选层梯度、相位编码梯度和读出梯度。
与图1所示的实施例类似，在图2所示的实施例中，磁共振成像设备首先发射一个射频脉冲RF1，并且同时施加选层梯度S1。
对于第一个回波Echo_1，磁共振成像设备在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P11，并在读出梯度方向上施加一个散相梯度Rd。然后在读出梯度方向上施加一个读出梯度R1，采集第一个回波Echo_1的数据。该读出梯度R1可以看成包括紧相邻的一个聚相梯度和一个散相梯度(图中未详示)。最后在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P12。
对于第二个回波Echo_2，磁共振成像设备在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P21，然后在读出梯度方向上施加一个读出梯度R2，采集第二个回波Echo_2的数据。同样该读出梯度R22可以看成包括紧相邻的一个聚相梯度和一个散相梯度(图中未详示)。最后在相位编码梯度方向上施加一个相位编码梯度P22。
与前一实施例一样，磁共振成像设备接着进行与第一个回波、第二个回波的过程类似的操作，直到磁共振成像设备采集完第n个回波Echo_n的数据后，在读出梯度方向上施加一个破坏梯度Rs。此时，磁共振成像设备对各个回波施加了一个相位编码步骤，并施加读出梯度，采集了第一个相位编码步骤时各个回波的数据。
在成像过程中，磁共振成像设备重复图2所示操作，对第一个回波施加第一数量的相位编码步骤，对第二个回波施加第二数量的相位编码步骤，……，对第n个回波施加第n数量的相位编码步骤，并相应地施加读出梯度，采集各个回波的数据，以分别用于重建对应于各个回波的图像。
在图2所示的实施例中，在相位编码梯度方向上，磁共振成像设备可以将相邻的两个相位编码梯度可以合并成一个梯度，然后施加至目标区域。例如合并P12和P21、合并P22和P31、……、合并P(n-1)2和Pn1，即相邻回波的相邻相位编码梯度。在读出梯度方向上，相邻的读出梯度极性相反，所以磁共振成像设备不能将它们合并成一个梯度。
同样，由于每个回波拥有独立的相位编码梯度和频率编码梯度，那么在多回波序列中的任意两个回波对应的相位编码梯度、读出梯度可以相同，也可以不同。例如图2中所示的P11和P12与P21和P22不同。对于回波Echo_1对应的相位编码梯度P11和P12，磁共振成像设备施加了较多数量(例如，第一数量)的相位编码步骤，而对于回波Echo_2对应的P21和P22，磁共振成像设备施加了较少数量(第二数量)的相位编码步骤，那么可以将采集回波Echo_1的数据用于重建解剖图像，而将采集回波Echo_2的数据用于重建温度图像。第一数量优选地大于第二数量，那么由于回波Echo_1的相位编码步骤比回波Echo_2的相位编码步骤多，那么回波Echo_1的成像速度慢，空间分辨率高，回波Echo_2的成像速度快，空间分辨率低。
虽然在上述的实施例中多回波序列采用了梯度回波，但是实际应用中，也可以采用其它类型的回波，例如自旋回波。本发明的发明人研究发现，采用梯度回波的成像速度比采用自旋回波的成像速度快。
如图1和图2所示的多回波序列中，优选地利用第一个回波的数据重建解剖图像，利用第二个回波的数据重建温度图像，这是因为第一个回波具有较短的回波时间(TE)，可以减少磁化率伪影，第二个回波具有较长的回波时间(TE)，可以增加对温度变化的敏感性。当然，在其它实施例中，也可以利用第一个回波的数据重建温度图像，利用第二个回波的数据重建解剖图像，但是上述图1和图2所示的实施例对温度变化的敏感性会更好一些。
如图3所示，该实施例中采用了两个回波，第一个回波Echo_1的数据用来重建解剖图像Image_1，第二个回波Echo_2的数据用来重建温度图像Image_2。第一个回波Echo_1的相位编码数量是第二个回波Echo_2的相位编码数量的两倍，那么从时间轴t上可以看出，解剖图像Image_1的成像时间t1是温度图像Image_2的成像时间t2的两倍。换言之，温度图像Image_2的成像时间t2很短，在相同时间内可以得到多幅温度图像，从而提高了温度图像的时间分辨率。
在本发明的其它实施例中，多回波序列可以包括多于两个的回波，其中，优选地，第一个回波的数据用来重建解剖图像，第一个回波之后的任意一个回波或复数个回波的数据用来重建温度图像。
图4(a)至图4(b)所示的实施例采用了两个回波。图4(a)为采集第一个回波Echo_1的信号得到的解剖图像，图4(b)、图4(c)和图4(d)为采集解剖图像4(a)的同时，采集第二个回波Echo_2的信号所得到的依次三个温度图像。其中，对回波Echo_1施加了192个相位编码步骤，对回波Echo_2施加了64个相位编码步骤，所以回波Echo_1的成像时间是回波Echo_2的三倍，在同样长的时间内可以分别得到一幅解剖图像和三幅温度图像，温度图像成像具有较高的时间分辨率。另一方面，解剖图像虽然成像较慢，但是具有较高的空间分别率。因此，本发明实现了同时采集高空间分辨率的解剖图像和高时间分辨率的温度图像。
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 (12)

1.一种磁共振成像方法，其中磁共振成像设备采用多回波成像序列，该方法还包括：
对于多回波中的一个回波，施加第一数量的相位编码步骤，并施加读出梯度，采集该回波的数据用于重建解剖图像；
对于多回波中的另一回波，施加第二数量的相位编码步骤，并施加读出梯度，采集该回波的数据用于建立温度图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读出梯度采用同向模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，磁共振成像设备将读出梯度方向相邻的聚相梯度和散相梯度合并为一个梯度并施加。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读出梯度采用反向模式。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，磁共振成像设备将相位编码梯度方向相邻的两个梯度合并为一个梯度并施加。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述一个回波对应的相位编码梯度不同于与所述另一回波对应的相位编码梯度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述一个回波对应的读出梯度不同于与所述另一回波对应的读出梯度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个回波为所述多回波成像序列中的第一个回波，所述另一回波为所述多回波成像序列中第一个回波之后的任意一个回波。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述另一回波为所述多回波成像序列中的第二个回波。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多回波成像序列采用梯度回波或自旋回波。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数量大于第二数量。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一数量为第二数量的整数倍。
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