CN102772207A

CN102772207A - 磁共振成像方法和装置

Info

Publication number: CN102772207A
Application number: CN2011101219879A
Authority: CN
Inventors: 张强
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Union Medical Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: CN102772207B

Abstract

本发明提供一种磁共振成像方法和装置，其中，所述磁共振成像装置包括：多个K空间编码采集模块，用于分别产生多个磁共振回波信号的成像序列，进行K空间编码数据的采集；数据重建模块，用于对多个所述K空间编码采集模块采集的数据进行重建，构建出对应的多个磁共振图像。相较于现有技术，本发明能采用了多个磁共振回波信号的成像序列，其中的每一个磁共振回波信号可以分别进行成像，并且采取独立的K空间编码方案，从而可以实现同时采集高空间分辨率的解剖图和高时间分辨率的温度图。

Description

磁共振成像方法和装置

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像技术，特别涉及一种兼顾高空间分辨率和高时间分辨率的磁共振成像方法和装置。

背景技术

磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)是这样一种技术：通过向处于静态磁场中的被检查对象施加梯度磁场和RF波，并且给予以回波的方式从被检查区域质子发射的磁共振(Magnetic resonance，MR)信号来重建与被检查对象对应的结构图像。

将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。

例如，在监控的热疗或低温治疗过程中，利用磁共振(MR)成像技术可以对治疗区域的温度变化进行监测，从而可以实时的监控治疗的过程以及治疗的效果。常用的温度检测方法是利用水中氢核的质子共振频率(Proton Resonance Frequency，PRF)随温度的变化而发生偏移，利用一个梯度回波序列来实现基于PRF偏移的磁共振温度图成像。

一般，为了对治疗区域的温度进行实时的监测，要求温度图成像序列的时间分辨率足够高。为了达到上述要求，须对温度序列的参数进行优化，例如使用短重复时间(Repetition Time，TR)，低分辨率等，从而满足快速温度监控的目的。而与此同时，从临床的角度又要求具有较高分辨率的解剖图，能够在治疗过程中及时的更新，若幅度像分辨率较低，组织间的对比度较差，不能完全满足治疗过程中对组织器官分辨和定位的要求。为了改善空间分辨率，需要更多的相位编码步骤，从而需要更长的时间采集所有K空间数据。而时间分辨率定义为采集两个连续的K空间中心的时间跨度的倒数，单个K空间的采集时间越长，时间分辨率越差，这就造成很难准确捕捉到温度的快速变化。

一般而言，时间分别率和空间分辨率是一对矛盾，而通常的磁共振温度图成像序列所产生的幅度图像进行解剖位置监控，不能同时满足高空间分辨率和高时间分辨率的要求。具体地，由于温度图成像序列的参数设置对成像时间进行优化，满足快速温度监控的目的，但是，所述幅度图像的分辨率较低，组织间的对比度较差，不能完全满足治疗过程中对组织器官分辨和定位的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁共振成像方法和装置，用于解决现有的磁共振温度图成像序列所产生的幅度图像分辨率较低，组织间的对比度较差，不能完全满足治疗过程中对组织器官分辨和定位的要求的问题。

本发明在一方面提供一种磁共振成像方法，包括采用多个磁共振回波信号的成像序列来分别构建出对应的多个磁共振图像。

可选地，所述磁共振回波信号的成像序列的数量为两个，其中，一个磁共振回波信号用作解剖图成像，另一个磁共振回波信号用作温度图成像。

可选地，用作解剖图成像的所述磁共振回波信号的编码步数要比用作温度图成像的所述磁共振回波信号的编码步数来得多；在磁场强度为1.5T或1.5T以下的磁共振系统中，将相对靠前的第一磁共振回波信号作为解剖图成像，将相对靠后的第二磁共振回波信号作为温度图成像；在磁场强度为3.0T或3.0T以上的磁共振系统中，将相对靠前的第一磁共振回波信号作为温度图成像，将相对靠后的第二磁共振回波信号作为解剖图成像。

可选地，所述每一个磁共振回波信号的成像序列采取独立的K空间编码。

可选地，所述K空间编码采用直角坐标编码采集模式或径向编码采集模式。

本发明在另一方面还提供一种磁共振成像装置，包括：多个K空间编码采集模块，用于分别产生多个磁共振回波信号的成像序列，进行K空间编码数据的采集；数据重建模块，用于对多个所述K空间编码采集模块采集的数据进行重建，构建出对应的多个磁共振图像。

可选地，所述K空间编码采集模块的数量为两个，其中，产生的两个磁共振回波信号的成像序列，一个磁共振回波信号用作解剖图成像，另一个磁共振回波信号用作温度图成像。

相较于现有技术，本发明采用了多个磁共振回波信号的成像序列，其中的每一个磁共振回波信号分别进行成像(例如解剖图成或温度图)，并且采取独立的K空间编码方案，从而可以实现同时采集高空间分辨率的解剖图和高时间分辨率的温度图，满足特定应用的要求。

另外，根据不同的应用环境，在不同磁场强度的的磁共振系统中，对多个磁共振回波信号进行有针对性的不同设置，可以优化温度图成像的回波时间，提高对磁共振温度测量的敏感度。

再有，采用径向K空间编码采集模式可以减少运动伪影和图像折叠伪影，提高重建的图像的显示效果。

附图说明

图1为应用于本发明的脉冲序列示意图；

图2a和图2b为采用直角坐标K空间编码采集模式的示意图，其中，图2a显示了在直角坐标K空间编码采集模式中K_y编码梯度、K_x编码梯度和信号采集的设置示意图；图2b显示了在直角坐标K空间编码采集模式中K空间采集轨迹；

图3a和图3b为采用径向K空间编码采集模式的示意图，其中，图3a显示了在径向K空间编码采集模式中K_y编码梯度、K_x编码梯度和信号采集的设置示意图；图3b显示了在径向K空间编码采集模式中K空间采集轨迹。

具体实施方式

鉴于现有技术存在如下问题：磁共振温度成像序列所产生的幅度图像不能同时满足高空间分辨率和高时间分辨率的要求。因此，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提出了一种采用了多个磁共振回波信号的成像序列分别进行成像，如此，可以实现同时产生出高空间分辨率的解剖图和高时间分辨率的温度图，满足特定应用的要求。

本发明提供一种磁共振成像方法，其主要在于，采用了进行独立K空间编码的至少两个磁共振回波信号的成像序列，分别构建出对应的至少两个磁共振图像。其中的一个磁共振回波信号用作要求高空间分辨率的一个解剖图成像，另一个磁共振回波信号用作要求高时间分辨率的一个温度图成像。

以下将通过具体实施例来对本发明所提供的磁共振成像方法和装置进行详细说明。

本发明是应用磁共振(MRI)监控热疗或低温治疗，磁共振可以对治疗区域的温度变化进行监测，从而可以实时的监控治疗过程和治疗的效果。本发明采用多磁共振回波信号的脉冲序列方法，将温度图成像和解剖图成像结合在一起，每个磁共振回波信号可以进行独立的K空间编码采集以生成一幅图像。

图1为应用于本发明的脉冲序列示意图。如图1所示，在本发明中，包括：均匀强磁场；向受检对象发射的是一个α角的激励射频脉冲，TR为激励射频脉冲的重复时间(即相邻两个激励射频脉冲的时间间隔)；选片梯度；两个K空间编码采集模块(分别表示为：第一K空间编码采集模块和第二K空间编码采集模块)。当然，还可以包括数据重建模块，用于对上述两个K空间编码采集模块采集的数据进行处理，以重建出对应的多个磁共振图像。

对于上述两个K空间编码采集模块，其中，第一K空间编码采集模块相对靠前，第二K空间编码采集模块相对靠后。具体地，第一K空间编码采集模块与激励射频脉冲的时间间隔为回波时间TE1(Echo Time，TE)，第二K空间编码采集模块与激励射频脉冲的时间间隔为回波时间TE2，其中，回波时间TE1要小于回波时间TE2。它们中的每一个K空间编码采集模块(无论是第一K空间编码采集模块还是第二K空间编码采集模块)都可以执行K_y编码梯度、K_x编码梯度和信号采集，以重建出对应的磁共振图像。在这里，其中的一个K空间编码采集模块用作要求高空间分辨率的解剖图成像，另一个K空间编码采集模块用作要求高时间分辨率的温度图成像。特别地，上述每一个K空间编码采集模块既可以采用直角坐标编码采集模式，也可以采用径向编码采集模式。在本实施例中，磁共振温度测量采用基于质子共振频率(Proton Resonance Frequency，PRF)漂移的方法，利用水中氢核的REF随温度的变化而发生偏移，利用梯度回波序列来实现基于PRF偏移的磁共振温度成像。

另外，在实际应用中，两个相邻模块的相邻回聚梯度脉冲和预散相梯度脉冲可以合并为一个梯度脉冲。

图2a和图2b为采用直角坐标K空间编码采集模式的示意图，其中，图2a显示了在直角坐标K空间编码采集模式中K_y编码梯度、K_x编码梯度和信号采集的设置示意图；图2b显示了在直角坐标K空间编码采集模式中K空间采集轨迹。结合图2a和图2b，K_y编码梯度即为相位编码梯度；K_x编码梯度即为频率编码梯度；G_y1是相位编码梯度，其面积规定了当前回波的K_y位置；G_x1是预散相梯度；G_x2是读出梯度；G_y2和G_x3是回聚梯度，使得磁共振信号回到K空间原点。

图3a和图3b为采用径向k编码采集模式的示意图，其中，图3a显示了在径向K空间编码采集模式中K_y编码梯度、K_x编码梯度和信号采集的设置示意图；图3b显示了在径向K空间编码采集模式中K空间采集轨迹。结合图3a和图3b，每个回波的K空间轨迹是过原点且与Kx轴有一定夹角θ的直线。G_x1和G_y1是预散相梯度；G_x2和G_y2是径向读出梯度，满足tan(θ)＝G_y2/G_x2；G_y3和G_x3是回聚梯度，使得磁共振信号回到K空间原点。

在上述所提及的K空间编码采集模式中，易知，编码步数决定了图像采集时间和图像的分辨率，编码步数与采集时间成正比，与图像分辨率成正比。在本实施例中，图1中的每一个K空间编码采集模块都可以独立的设置采集分辨率。

在磁共振监控的热疗或低温治疗中，针对温度图和解剖图提出有一定的临床要求，具体详见下表一：

表一

	温度图	解剖图
			成像速度	快	中等
温度敏感度	高	无要求
			图像分辨率	低	高
图像对比度	无要求	治疗区与周围组织分辨清晰

由表一可知，要求解剖图的成像速度快，要求解剖图的图像分辨率和图像对比度高。因此用作解剖图成像的所述磁共振回波信号的编码步数要比用作温度图成像的所述磁共振回波信号的编码步数来得多。

为满足上述临床要求，根据所应用的磁场强度而进行对应的设置。例如，在磁场强度为1.5T(特斯拉)以下的磁共振系统中，可以对脉冲序列做如下设置：第一K空间编码采集模块用作解剖图成像，第二K空间编码采集模块用作温度图成像。在第一K空间编码采集模块中设置较高的分辨率(即，编码步数较多)，这样采集的图像有较高的分辨率，但相应的图像采集时间比较长。在第二K空间编码采集模块中设置较小的分辨率(即，使用较少的编码步数)，这样图像采集时间较短，提高采集速度，但相应的采集的图像的分辨率较低，另外第二K空间编码采集模块所对应的回波时间较长，有利于增加温度测量的敏感度。而，对于磁场强度为3.0T(特斯拉)的磁共振系统或更高超强的磁共振系统，较短的TE时间就能得到很好的温度测量敏感度，长的TE时间容易产生相位折叠问题，导致温度计算错误。在这种情况下，可以将第一K空间编码采集模块设置成温度图成像，第二K空间编码采集模块设置成解剖图成像。

另外，如前所述，上述每一个K空间编码采集模块既可以采用直角坐标编码采集模式，也可以采用径向编码采集模式。因此，对应于用作温度图成像和用作解剖图成像的两个K空间编码采集模式可以有如下的四种组合方案：

表二

	温度图	解剖图
			方案一	径向K空间编码采集	径向K空间编码采集
方案二	径向K空间编码采集	直角坐标K空间编码采集
			方案三	直角坐标K空间编码采集	直角坐标K空间编码采集
方案四	直角坐标K空间编码采集	径向K空间编码采集

在实际应用中，可以根据要求，自上述四种组合方案中任选其一。特别地，其中，将第一K空间编码采集模块和第二K空间编码采集模块均设置为径向编码采集模式(即方案一)，相比于其他方案，可以更好地减少运动伪影和图像折叠伪影。

综上所述，本发明采用了多个磁共振回波信号的成像序列，其中的每一个磁共振回波信号可以分别进行成像，并且采取独立的K空间编码方案，从而可以实现同时采集高空间分辨率的解剖图和高时间分辨率的温度图，满足特定应用的要求。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括采用多个磁共振回波信号的成像序列来分别构建出对应的多个磁共振图像。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述磁共振回波信号的数量为两个，其中，一个磁共振回波信号用作解剖图成像，另一个磁共振回波信号用作温度图成像。

3.根据权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，用作解剖图成像的所述磁共振回波信号的编码步数要比用作温度图成像的所述磁共振回波信号的编码步数来得多；在磁场强度为1.5T或1.5T以下的磁共振系统中，将相对靠前的第一磁共振回波信号作为解剖图成像，将相对靠后的第二磁共振回波信号作为温度图成像；在磁场强度为3.0T或3.0T以上的磁共振系统中，将相对靠前的第一磁共振回波信号作为温度图成像，将相对靠后的第二磁共振回波信号作为解剖图成像。

4.根据权利要求1或2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述每一个磁共振回波信号采取独立的K空间编码。

5.根据权利要求4所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述K空间编码采用直角坐标编码采集模式或径向编码采集模式。

6.一种磁共振成像装置，其特征在于，包括：

多个K空间编码采集模块，用于分别产生多个磁共振回波信号的成像序列，进行K空间编码数据的采集；

数据重建模块，用于对多个所述K空间编码采集模块采集的数据进行重建，重建出对应的多个磁共振图像。

7.根据权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述K空间编码采集模块的数量为两个，其中，由所述两个K空间编码采集模块产生的两个磁共振回波信号，一个磁共振回波信号用作解剖图成像，另一个磁共振回波信号用作温度图成像。

8.根据权利要求6所述的磁共振成像方法，其特征在于，用作解剖图成像的所述磁共振回波信号的编码步数要比用作温度图成像的所述磁共振回波信号的编码步数来得多；在磁场强度为1.5T或1.5T以下的磁共振系统中，将相对靠前的第一磁共振回波信号作为解剖图成像，将相对靠后的第二磁共振回波信号作为温度图成像；在磁场强度为3.0T或3.0T以上的磁共振系统中，将相对靠前的第一磁共振回波信号作为温度图成像，将相对靠后的第二磁共振回波信号作为解剖图成像。

9.根据权利要求6或7所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述每一个磁共振回波信号采取独立的K空间编码。

10.根据权利要求9所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述K空间编码采用直角坐标编码采集模式或径向编码采集模式。