CN104808161B - 磁共振成像方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种磁共振成像方法和装置。所述磁共振成像方法，包括如下步骤：发射一反转恢复脉冲；延迟一延迟时间；扫描一图像获取序列并接收磁共振图像数据；利用所述磁共振图像数据重建一磁共振图像，其中，基于所述反转恢复脉冲后的一已知时刻和所述已知时刻的一磁化量，得出一纵向弛豫时间。根据本发明的第一具体实施方式和第二具体实施方式的磁共振成像方法的优点在于，一)充分考虑了第二弛豫过程(T1)的情况，从而避免了纵向弛豫时间的偏差；二)扩大了Look‑Locker方法的适用范围，无论在采样序列之前是否存在延迟，本发明都可以得出准确的纵向弛豫时间T1。

Description

磁共振成像方法和装置
技术领域
本发明涉及磁共振成像的方法和装置，特别涉及Look-Locker方法的磁共振成像方法和装置。
背景技术
磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。在磁共振成像中，人体组织被置于静磁场B0中，随后用频率与氢原子核的进动频率相同的射频脉冲激发人体组织内的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，由体外的接受器收录，经计算机处理后获得图像。
在进行纵向弛豫时间成像(T1Mapping)的Look-Locker方法中，在反向恢复脉冲(Inverse Recovery Pulse)和图像获取序列(例如，FLASH序列或其他多种序列)之间需要一段延迟时间(tf时间)来满足某些扫描要求，例如必要的损毁梯度，采用灵活的反转时间(TI，inversion time)，消除磁化转移效应等等。在这种情况下，磁化量经历两个弛豫过程：延迟时间中的纵向弛豫时间(T1)的弛豫过程和图像获取过程中的经图像获取序列调制的纵向弛豫时间(T1*)的弛豫过程。但是，现有技术中的Look-Locker方法并不考虑纵向弛豫时间(T1)的弛豫过程。
具体而言，现有技术中的Look-Locker方法是一种纵向弛豫时间测量方法。其中，紧随反向恢复脉冲和延迟时间之后，纵向磁化由图像获取序列(例如，一系列加速扰相位梯度回波脉冲序列(Turbo FLASH Sequence))对其进行提取；从而在磁化量恢复的过程中，获取到具有不同反转时间的一系列完整图像。
由于磁化量的恢复经过FLASH序列的射频序列的调制，所以在逐步驱至稳态的过程中以经调制的弛豫时间T1*为表征量进行弛豫。该弛豫过程如下式[1]所示。
其中，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，
针对纵向弛豫时间(T1)，根据式[1]可以像素为单位对图像的三个参数(M0、和)进行拟合，其中，M0是初始磁化量，是经调制的弛豫时间，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量。由此，通过拟合的参数直接得出纵向弛豫时间(T1)，即式[2]：
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种磁共振成像的Look-Looker方法和装置，该方法的目的在于，在进行纵向弛豫时间成像过程(T1Mapping)的Look-Locker方法中，在现存延迟时间和不存延迟时间的情况下都可以提供准确的纵向弛豫时间。该方法包括如下步骤：发射一反转恢复脉冲；延迟一延迟时间；扫描一图像获取序列并接收磁共振图像数据；利用所述磁共振图像数据重建一磁共振图像，其中，基于所述反转恢复脉冲后的一已知时刻和所述已知时刻的一磁化量，得出一纵向弛豫时间。
优选地，所述基于所述反转恢复脉冲后的一初始磁化量、一经图像获取序列调制的稳态磁化量和一经图像获取序列调制的纵向弛豫时间得出一纵向弛豫时间包括，根据一第一通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第一通式是
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，tf是所述延迟时间，M0所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
优选地，选取三组或三组以上的t和M(t)来根据一第一通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
优选地，所述基于所述反转恢复脉冲后的一初始磁化量、一经图像获取序列调制的稳态磁化量和一经图像获取序列调制的纵向弛豫时间得出一纵向弛豫时间包括，根据一第二通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第二通式是，
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，m是一特定参数，M0所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
优选地，选取四组或四组以上的t和M(t)来根据一第二通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
优选地，所述基于所述反转恢复脉冲后的一初始磁化量、一经图像获取序列调制的稳态磁化量和一经图像获取序列调制的纵向弛豫时间得出一纵向弛豫时间包括，根据一第三通式计算所述纵向弛豫时间，所述第三通式是，
其中，T1是所述纵向弛豫时间。
优选地，所述图像获取序列是一扰相位梯度回波脉冲序列或一加速扰相位梯度回波脉冲序列。
该磁共振成像装置，包括：一第一线圈单元，用于发射一反转恢复脉冲；一计时单元，用于延迟一恢复时间；一第二线圈单元，用于扫描一图像获取序列并接收磁共振图像数据；一重建单元，用于利用所述磁共振图像数据重建一纵向弛豫时间的图像，其中，所述重建单元还用于基于所述反转恢复脉冲后的一已知时刻和所述已知时刻的一磁化量，得出所述纵向弛豫时间。
优选地，所述重建单元用于根据一第一通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第一通式是
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，tf是所述恢复时间，M0所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
优选地，所述重建单元用于根据一第二通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第二通式是，
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，m是一特定参数，M0所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
优选地，所述重建单元用于根据一第三通式计算所述纵向弛豫时间，所述第三通式是，
其中，T1是所述纵向弛豫时间。
从上述方案中可以看出，根据本发明的第一具体实施方式和第二具体实施方式的Look-Locker方法的优点在于，一)充分考虑了第二弛豫过程(T1)的情况，从而避免了纵向弛豫时间的偏差；二)扩大了Look-Locker方法的适用范围，无论在采样序列之前是否存在延迟，本发明都可以得出准确的纵向弛豫时间T1。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1是根据本发明具体实施例的Look-Locker序列的时序示意图。
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。
式[1]将整个弛豫过程描述为单一的以经调制的时间纵向弛豫时间为表征量的弛豫过程。图1是根据本发明具体实施例的Look-Locker方法的时序示意图，实际上，紧接着反转脉冲的恢复过程包括两部分弛豫过程：1)第一弛豫过程，即在FLASH序列采样图像信号的过程中的经调制的弛豫过程()；以及2)第二弛豫过程，即反转脉冲和FLASH序列采样图像信号的过程之间(tf时间内)的弛豫过程(T1)。
如背景技术部分所述，现有技术的Look-Locker方法仅考虑了第一弛豫过程，即将整个弛豫过程都考虑为FLASH序列采样图像信号的过程中的经调制的弛豫过程()，却并未考虑第二弛豫过程，即反转脉冲和FLASH序列采样图像信号的过程之间的弛豫过程(T1)。换而言之，现有技术的Look-Locker方法忽略了第二弛豫过程，因此会导致最终得出的纵向弛豫时间(T1)产生偏差，在受检对象的纵向弛豫时间(T1)较小或者如图1所示的延迟时间tf较长的情况下，这种现象尤为明显。
为了改善上述纵向弛豫时间的偏差现象，本发明提供了两种具体实施例。
第一具体实施例
紧随反向恢复脉冲之后，纵向磁化由一系列加速扰相位梯度回波脉冲序列(TurboFLASH Sequence)对其进行提取；从而在磁化恢复的过程中，获取到具有不同反转时间的一系列完整图像。
磁化的恢复经过第一弛豫过程(即经过调制的弛豫过程)和第二弛豫过程(即纵向弛豫过程T1)后磁化量将逐渐达到稳态。其中，第二弛豫过程(T1)如下式[3]所示。
其中，M1是第二弛豫过程中的磁化量，M0是初始磁化量，tf是第二弛豫过程中的延迟时间。基于式[2]，即可将式[3]代入式[1]从而得出式[4]，如下。
针对纵向弛豫时间(T1)，根据式[4]可以像素为单位对图像的三个参数(M0、和)进行拟合，其中，M0是初始磁化量，是经调制的纵向弛豫时间，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量。
具体而言，拟合的过程是利用上述三个参数(M0、和)的一组初始值(人为设定)以及三组或三组以上已知的时间t和时间t的磁化量M(t)进行拟合，从而得出上述三个参数(M0、和)的拟合值。
由此，通过上述三个参数(M0、和)的拟合值，利用式[2]直接得出纵向弛豫时间(T1)，即：
第二具体实施例
紧随反向恢复脉冲之后，纵向磁化由一系列加速扰相位梯度回波脉冲序列(TurboFLASH Sequence)对其进行提取；从而在磁化恢复的过程中，获取到具有不同反转时间的一系列完整图像。
磁化的恢复经过第一弛豫过程(即经过调制的弛豫过程)和第二弛豫过程(即纵向弛豫过程T1)后磁化量将逐渐达到稳态。其中，第二弛豫过程(T1)如下式[6]所示。
M1=-M0·m [6]
其中，M1是第二弛豫过程中的磁化量，M0是初始磁化量，m是第二弛豫过程中的恢复系数。基于式[2]，即可将式[6]代入式[1]从而得出式[7]，如下。
针对纵向弛豫时间(T1)，根据式[7]可以像素为单位对图像的四个参数(M0、 和m)进行拟合，其中，M0是初始磁化量，是经调制的纵向弛豫时间，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，m是一特定参数。
具体而言，拟合的过程是利用上述四个参数(M0、和m)的一组初始值(人为设定)以及四组或四组以上已知的时间t和时间t的磁化量M(t)进行拟合，从而得出上述四个参数(M0、和m)的拟合值。
由此，通过上述四个参数(M0、和m)的拟合值，利用式[2]直接得出纵向弛豫时间(T1)，即：
根据本发明的第一具体实施方式和第二具体实施方式的Look-Locker方法的优点在于，一)充分考虑了第二弛豫过程(T1)的情况，从而避免了纵向弛豫时间的偏差；二)扩大了Look-Locker方法的适用范围，无论在采样序列之前是否存在延迟，本发明都可以得出准确的纵向弛豫时间T1。
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 (10)

1.一种磁共振成像方法，其利用Look-Locker成像方法，包括如下步骤：
发射一反转恢复脉冲；
延迟一确定的延迟时间；
扫描一图像获取序列并接收磁共振图像数据；
利用所述磁共振图像数据重建一磁共振图像，
其中，基于所述反转恢复脉冲后的一已知时刻和所述已知时刻的一磁化量，得出一纵向弛豫时间，
所述图像获取序列是一扰相位梯度回波脉冲序列或一加速扰相位梯度回波脉冲序列。
2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，基于所述反转恢复脉冲后的一初始磁化量、一经图像获取序列调制的稳态磁化量和一经图像获取序列调制的纵向弛豫时间得出一纵向弛豫时间包括，根据一第一通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第一通式是
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，tf是所述延迟时间，M0是 所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
3.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，选取三组或三组以上的t和M(t)来根据一第一通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
4.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，基于所述反转恢复脉冲后的一初始磁化量、一经图像获取序列调制的稳态磁化量和一经图像获取序列调制的纵向弛豫时间得出一纵向弛豫时间包括，根据一第二通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第二通式是，
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，m是一特定参数，M0是 所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
5.如权利要求4所述的磁共振成像方法，其特征在于，选取四组或四组以上的t和M(t)来根据一第二通式拟合所述初始磁化量、所述经图像获取序列调制的稳态磁化量和所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
6.如权利要求2-5任一所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述基于所述反转恢复脉冲后的一初始磁化量、一经图像获取序列调制的稳态磁化量和一经图像获取序列调制的纵向弛豫时间得出一纵向弛豫时间包括，根据一第三通式计算所述纵向弛豫时间，所述第三通式是，
其中，T1是所述纵向弛豫时间。
7.一种磁共振成像装置，其利用Look-Locker成像方法，包括：
一第一线圈单元，用于发射一反转恢复脉冲；
一计时单元，用于延迟一确定的延迟时间；
一第二线圈单元，用于扫描一图像获取序列并接收磁共振图像数据；
一重建单元，用于利用所述磁共振图像数据重建一纵向弛豫时间的图像，
其中，所述重建单元还用于基于所述反转恢复脉冲后的一已知时刻和所述已知时刻的一磁化量，得出所述纵向弛豫时间，
所述图像获取序列是一扰相位梯度回波脉冲序列或一加速扰相位梯度回波脉冲序列。
8.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建单元用于根据一第一通式拟合初始磁化量、经图像获取序列调制的稳态磁化量和经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第一通式是
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，tf是恢复时间，M0是 所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
9.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建单元用于根据一第二通式拟合初始磁化量、经图像获取序列调制的稳态磁化量和经图像获取序列调制的纵向弛豫时间，所述第二通式是，
其中，t是已知时刻，M(t)是已知时刻t的磁化量，m是一特定参数，M0是 所述初始磁化量，是所述经图像获取序列调制的稳态磁化量，是所述经图像获取序列调制的纵向弛豫时间。
10.如权利要求8-9中任一所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述重建单元用于根据一第三通式计算所述纵向弛豫时间，所述第三通式是，
其中，T1是所述纵向弛豫时间。
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