CN104706352B - 磁共振成像中确定反转恢复时间的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁共振检查中确定反转恢复时间的方法，包括：对检查对象进行正式扫描前，进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同；由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和；从获得的多个所述取样值中确定最小取样值，所述最小取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间。本发明提供的方法根据磁共振图像中感兴趣区域的信号变化情况，搜寻到最佳的反转恢复时间，解决了现有工作流中人工搜寻反转恢复时间的问题，不仅节省时间，而且搜寻到的反转恢复时间也更加准确。

Description

磁共振成像中确定反转恢复时间的方法和装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种磁共振成像中确定反转恢复时间的方法和装置。

背景技术

反转恢复序列是利用两种组织(或成分)的纵向弛豫时间(T1)不同，如图1所示的成分A与成分B，在主序列之前，用一个180°的射频脉冲将磁化矢量反转到其反方向，由于弛豫速度不一样，两种成分的磁化矢量会在不同的时刻恢复到0，进而继续向正方向恢复。在其中某一种成分的磁化矢量恢复到0的时候打序列的激发脉冲，就可以达到抑制该成分的效果，因为这时候只激发了不为0的磁化矢量。这种做法对脂肪抑制或水信号的抑制都有非常好的效果，对临床诊断有很大的作用。由于两种成分的磁化矢量只会在两个特定的时刻恢复到0，所以要抑制任何一种成分都要将反转恢复时间(Time Inversion，TI)设置为一个特定的值，这个值对于不同的成分、不同的组织、不同的患者都存在微小的差别，而这些微小差别对成分的抑制却有比较大的影响。

常规的MR成像是根据经验，在磁共振设备的扫描视野(Field of View，FOV)中选择一块需要进行抑制的感兴趣区域(Region of Interest，ROI)，进行多次预扫描以获得多个初步图像，针对需要抑制的成分，在进行每次预扫描前手动改变TI的值，最后在获得的多个初步图像中找出图像质量最好的一个，该初步图像对应的反转恢复时间就是最佳反转恢复时间，利用该最佳反转恢复时间对患者进行磁共振检查。这个过程不光要求医生要有丰富的经验，而且找到的TI时间也不够准确。

发明内容

本发明要解决的问题是在进行磁共振扫描时，需要人工搜寻反转恢复时间，且找到的反转恢复时间不准确。

为解决上述问题，本发明提供了一种磁共振检查中确定反转恢复时间的方法，包括：a，在对检查对象进行正式扫描前，进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同；b，由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和；c，从获得的多个所述取样值中确定最小取样值，所述最小取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间。

进一步地，所述步骤b进一步包括：

b1，在所述磁共振设备的扫描视野中，选择一块需要进行抑制的感兴趣区域；

b2，根据所述感兴趣区域与所述磁共振设备的扫描视野的关系，从所述初步图像的信号矩阵中取出一个子矩阵；

b3，对所述子矩阵中的信号进行处理以获得取样值。

进一步地，所述步骤a中，由所述预扫描获得的初步图像的分辨率小于由所述正式扫描获得的图像的分辨率。

进一步地，所述步骤a中，所述多次预扫描对应的多个反转恢复时间为分布在预设时间范围内的多个时间值。

进一步地，所述预设时间范围包括时间值TI，计算式为：TI=T1*ln2，其中T1表示纵向弛豫时间。

进一步地，所述预设时间范围包括时间值TI，计算式为：

TI=T1[ln2-ln(1+exp(-TR／T1))]，其中T1表示纵向弛豫时间，TR表示重复时间。

进一步地，所述预设时间范围包括时间值TI，计算式为：

TI=T1[ln2-ln(1+exp(-(TR-TE₀)／T1))]，其中T1表示纵向弛豫时间，TR表示重复时间，TE₀表示最后一个回波到激发射频脉冲的时间间隔。为解决上述问题，本发明还提供了一种磁共振检查中确定反转恢复时间的装置，包括以下模块：

图像获取模块，适于在对检查对象进行正式扫描前，对所述检查对象进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同；

取样值获取模块，适于由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和；

确定模块，适于从获得的多个所述取样值中确定一个最小取样值，所述最小取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间。

进一步地，所述取样值获取模块进一步包括以下子模块：

选择模块：适于在所述磁共振设备的扫描视野中，选择一块需要进行抑制的感兴趣区域；

提取模块：根据所述感兴趣区域与所述磁共振设备的扫描视野的关系，从所述初步图像的信号矩阵中取出一个子矩阵；

处理模块，适于对所述子矩阵中的信号进行处理以获得取样值。

进一步地，所述图像获取模块还包括分辨率设置模块，适于在进行预扫描时设置初步图像的分辨率小于进行正式扫描时获得的图像的分辨率。

本发明提供的磁共振检查中确定反转恢复时间的方法和装置，通过对检查对象进行多次预扫描以获得多个初步图像，根据初步图像的信号变化情况，在预定时间范围内搜寻最佳反转恢复时间，解决了现有工作流中需要人工搜寻最佳反转恢复时间的问题，搜寻到的最佳反转恢复时间更加准确。

附图说明：

图1是两种成分的纵向弛豫时间对比示意图；

图2是本发明磁共振检查中确定反转恢复时间的方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中对心脏进行预扫描的脉冲序列示意图；

图4是本发明实施例中灰度平均值随反转恢复时间变化的曲线；

图5是本发明磁共振检查中确定反转恢复时间的装置的结构示意图；

图6是本发明磁共振检查中确定反转恢复时间的装置中一种取样值获取模块的结构示意图。

具体实施方式：

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图2是本发明磁共振检查中确定反转恢复时间的方法的流程示意图。

请参考图1，如步骤a所述，在对检查对象进行正式扫描前，进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同。

为确定反转恢复时间，在对检查对象进行正式的磁共振检查前，先对检查对象进行多次预扫描，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同。具体实施时，在一次预扫描结束，下一次预扫描开始时，可以将系统设置为自动改变脉冲序列中反转恢复时间的值，且在改变反转恢复时间的同时保持脉冲序列的其他参数不变。预设反转恢复时间在一定范围内，以一定步长改变。以设置反转恢复时间的范围是(TI₁，TI₂)，步长是Δt为例进行说明，如选择TI₁为第一预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间，当第一次预扫描结束，系统自动将脉冲序列中的反转恢复时间设置为TI=TI₁+Δt，同时保持脉冲序列的其他参数不变，然后开始第二次预扫描，以此类推，第n次预扫描对应的反转恢复时间为TI=TI₁+(n-1)Δt。

反转恢复时间TI的设置与脉冲序列的TR、T1等参数值有关，TR表示重复时间，T1表示纵向弛豫时间。一种具体的实施方式为，TI的设置可以按以下公式进行计算：

当TR远大于T1时，如TR大于5*T1，此时TI=T1*ln2；否则，对于FSE序列，TI=T1[ln2-ln(1+exp(-(TR-TE₀)／T1))]，TE₀表示最后一个回波到激发射频脉冲的时间间隔；对于其他序列，TI=T1[ln2-ln(1+exp(-TR／T1))]。

在上述公式的基础上加减50ms以设置反转恢复时间范围，步长取5ms即可。

利用每一次预扫描产生的扫描数据重建一个初步图像，在重建所述初步图像时，其相位编码和频率编码上的分辨率可以与进行正式磁共振检查时获得的诊断图像在相位编码和频率编码上的分辨率相同，也可以小于进行正式磁共振检查时获得的诊断图像在相位编码和频率编码上的分辨率。如进行成像扫描时，其在相位编码方向和频率编码方向上的分辨率为256×256，在进行预扫描时，可以设置为32×32，通过减小分辨率可以减短序列扫描时间和加快图像重建，以减少搜寻反转恢复时间的时间。本发明技术方案是利用预扫描所获得初步图像的信号来判断最佳反转恢复时间，减小分辨率对最佳反转恢复时间的确定没有影响，关于该点，在本说明书的后面部分还会作进一步说明。

下面以心脏扫描为例进行具体说明，请参考图3，每一个心动周期中有一个主序列(host sequence)和一个反转恢复模块(IR module)。在主序列之前，用一个180°的射频脉冲将磁化矢量反转到其反方向，每一次反转，主序列都会采集K空间的多条线，如采集8条线，对于分辨率为32×32的图像，反转4次即可获得一个初步图像，即经历4个心动周期可获得一个初步图像。主序列相对于心电图(ECG)的R波的时间保持不变，即T₀不变，改变的是反转脉冲的发生时间，即可改变反转恢复时间，如TI₀、TI₁……TI_n，反转恢复时间可以设置为在一定的时间范围内改变，如可以设置为从350ms变化到500ms，若以10ms为步长进行变化，相应的就需要进行16次预扫描，获得16个初步图像。上述反转恢复时间的设置可以通过软件实现，在进行完一次预扫描后，计算机自动改变反转恢复时间的设置，并进行新的预扫描，直到进行完所设置时间范围内的所有反转恢复时间对应的预扫描。需要说明是，图中省略了梯度和ADC等信息；图中的eXcitation并不是指一个单纯的激发脉冲，而是主序列；图中的inversion就是IR module；图中的1，2，…，n指的是不同的TI所对应的序列图。需要说明的是，此处以配合心电图扫心脏为例对本技术方案进行说明，本发明同样适用于其他部位的扫描(如STIR和FLAIR)。

如步骤b所述，由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和。

由每一个所述初步图像获得一个取样值的步骤，一种优选的实施方式是：在所述磁共振设备的扫描视野中，选择一块需要进行抑制的感兴趣区域；根据所述感兴趣区域与所述磁共振设备的扫描视野的关系，从所述初步图像的信号矩阵中取出一个子矩阵；对所述子矩阵中的信号进行处理以获得取样值。

在进行多次预扫描后，获得了多个初步图像，接下来需要对获得的初步图像进行处理，以便于根据处理结果确定最佳反转恢复时间。一个初步图像对应于一个磁共振设备扫描视野内的信号矩阵，而感兴趣区域仅是磁共振设备扫描视野范围内的部分区域，其仅对应于所述信号矩阵中的一个子矩阵。最佳反转恢复时间仅与感兴趣区域的信号有关，因此接下来只需对感兴趣区域的信号进行处理即可，这样做可以节省处理数据所消耗的时间，加快寻找最佳反转恢复时间的速度。

根据感兴趣区域的信号获取取样值，由每一个初步图像获取一个取样值。取样值的选择需要满足两个条件，一是取样值要能够体现该初步图像的图像质量的好坏；二是取样值是反转恢复时间的函数。优选的实施方式为：所述取样值为灰度平均值或灰度平方和。

以分辨率为32×32的初步图像为例，对上述步骤b进行说明，初步图像对应的信号矩阵为：

其中，感兴趣区域(ROI)对应的信号为：

根据上述感兴趣区域(ROI)的信号，计算图像的灰度平均值：

Average_RoI=Sum_RoI／(20-15)*(20-15)

或根据上述感兴趣区域(ROI)的信号，计算图像的灰度平方和：

上述根据感兴趣区域(ROI)的信号计算灰度平均值或灰度平方和的过程可通过软件实现。

本发明不同于现有的确定反转恢复时间的方法，现有的方法是判断不同反转恢复时间对应的多个初步图像的图像质量的好坏，图像质量最好的图像对应的反转恢复时间就是最佳反转恢复时间；本发明则是采用量化的方式，首先根据感兴趣区域的信号计算得到取样值，取样值能够体现初步图像质量的好坏，从获得的多个取样值中选出最佳取样值，该最佳取样值对应的初步图像就是图像质量最好的图像，图像质量最好的图像对应的反转恢复时间就是最佳反转恢复时间。本发明采用量化方法，减少了人为因素的影响，使找到的反转恢复时间更加准确。

如步骤c所述，从获得的多个所述取样值中确定一个最佳取样值，所述最佳取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间。

由多个初步图像计算得到多个取样值，每个取样值对应一个反转恢复时间，从获得的多个取样值中确定一个最佳取样值，最佳取样值对应的初步图像为图像质量最好的图像。一种实施方式是，取样值为灰度平均值，最佳取样值为最小灰度平均值。请参考图4，图中横坐标为反转恢复时间，纵坐标为灰度平均值，图中曲线为根据计算得到的灰度平均值及其对应的反转恢复时间得到的取样值对反转恢复时间变化的曲线。在该曲线中查找最小灰度平均值为A₀，其对应的反转恢复时间TI₀就是最佳反转恢复时间。上述步骤可利用软件实现，可利用一个求最小值函数Find Min()找到最小取样值，找到最小值后，计算机返回最小值对应的反转恢复时间。

对应上述磁共振检查中确定反转恢复时间的方法，本发明还提供了一种磁共振检查中确定反转恢复时间的装置，包括以下模块：

图像获取模块51，适于在对检查对象进行正式扫描前，对所述检查对象进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同；

取样值获取模块52，适于由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和；

确定模块53，适于从获得的多个所述取样值中确定一个最小取样值，所述最小取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间。

其中，取样值获取模块进一步包括以下子模块：

选择模块61：适于在所述磁共振设备的扫描视野中，选择一块需要进行抑制的感兴趣区域；

提取模块62：根据所述感兴趣区域与所述磁共振设备的扫描视野的关系，从所述初步图像的信号矩阵中取出一个子矩阵；

处理模块63，适于对所述子矩阵中的信号进行处理以获得取样值。

本实施例中，所述磁共振检查中确定反转恢复时间的装置的具体实施可参考本实施例中所述磁共振检查中确定反转恢复时间的方法的实施，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供的磁共振检查中确定反转恢复时间的方法和装置，在感兴趣区域进行多次预扫描，以获得多个取样值，其中最小取样值对应的反转恢复时间即最佳反转恢复时间。与现有工作流中通过人工识别所需图像以获得最佳反转恢复时间相比，本发明的技术方案方法简单，搜寻到的最佳反转恢复时间也更为准确。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种磁共振检查中确定反转恢复时间的方法，其特征在于，包括：

a，在对检查对象进行正式扫描前，进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同；

b，由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和；

c，从获得的多个所述取样值中确定最小取样值，所述最小取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间；

其中，所述多次预扫描对应的多个反转恢复时间为分布在预设时间范围内的多个时间值；所述预设时间范围包括时间值TI，所述时间值TI由下述一者或多者确定：

当TR大于5*T1时，计算式为：TI＝T1*ln2；

对于FSE序列，计算式为：TI＝T1[ln2-ln(1+exp(-TR/T1))]；

对于TR小于等于5*T1且不属于FSE序列的序列，计算式为：

TI＝T1[ln2-ln(1+exp(-(TR-TE₀)/T1))]；

其中，T1表示纵向弛豫时间，TR表示重复时间,TE₀表示最后一个回波到激发射频脉冲的时间间隔。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b进一步包括：

b1，在所述磁共振设备的扫描视野中，选择一块需要进行抑制的感兴趣区域；

b2，根据所述感兴趣区域与所述磁共振设备的扫描视野的关系，从每一个所述初步图像的信号矩阵中取出一个子矩阵；

b3，对多个所述子矩阵中的信号分别进行处理以获得多个所述取样值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，由所述预扫描获得的每一个所述初步图像的分辨率小于由所述正式扫描获得的图像的分辨率。

4.一种磁共振检查中确定反转恢复时间的装置，其特征在于，包括以下模块：

图像获取模块，适于在对检查对象进行正式扫描前，对所述检查对象进行多次预扫描以获得多个初步图像，每次预扫描对应的脉冲序列的反转恢复时间不同；

取样值获取模块，适于由每一个所述初步图像获得一个取样值，所述取样值为灰度平均值或灰度平方和；

确定模块，适于从获得的多个所述取样值中确定一个最小取样值，所述最小取样值对应的反转恢复时间为最佳反转恢复时间；

其中，所述多次预扫描对应的多个反转恢复时间为分布在预设时间范围内的多个时间值；所述预设时间范围包括时间值TI，所述时间值TI由下述一者或多者确定：

当TR大于5*T1时，计算式为：TI＝T1*ln2；

对于FSE序列，计算式为：TI＝T1[ln2-ln(1+exp(-TR/T1))]；

对于TR小于等于5*T1且不属于FSE序列的序列，计算式为：

TI＝T1[ln2-ln(1+exp(-(TR-TE₀)/T1))]；

其中，T1表示纵向弛豫时间，TR表示重复时间,TE₀表示最后一个回波到激发射频脉冲的时间间隔。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述取样值获取模块进一步包括以下子模块：

选择模块：适于在所述磁共振设备的扫描视野中，选择一块需要进行抑制的感兴趣区域；

提取模块：根据所述感兴趣区域与所述磁共振设备的扫描视野的关系，从每一个所述初步图像的信号矩阵中取出一个子矩阵；

处理模块，适于对多个所述子矩阵中的信号分别进行处理以获得多个所述取样值。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述图像获取模块还包括分辨率设置模块，适于在进行预扫描时设置每一个所述初步图像的分辨率小于进行正式扫描时获得的图像的分辨率。