CN104856677B - 磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，包括步骤：一、激发信号发送：向被检测对象发送激发信号；发送激发信号时，按磁化转移与层面选择反转恢复相结合的方式，施加磁化转移脉冲序列、层面选择反转恢复预脉冲序列和频率选择预饱和法脂肪抑制脉冲序列；二、信号采样：采用磁共振成像设备对被检测对象的磁共振数据进行采样，采样到的磁共振数据为所发送激发信号的回波信号；三、成像：根据采样到的磁共振数据获得血管影像数据。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在不采用造影剂增强的前提下，能获得高质量血管成像且成像时间短，是一种不使用造影剂的真正意义上的无创性血管成像方法。

Description

磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像方法，尤其是涉及一种磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法。

背景技术

血管是生物运送血液的管道，是人体内维持新陈代谢重要的生理解剖基础。众所周知，各种疾病都会导致血管形态学改变，同时血管的病理改变也能引起相应的靶器官的受累，因此，血管与各种疾病发生、发展和转归密切相关且互为因果。如何在体评价和显示体内血管的生理病理改变，对于深入探讨疾病的起因、发展、预后评估与治疗方案的决策至关重要，也一直都是对医学影像技术发展的挑战和探索的热点领域。

目前，所采用的常规血管成像的影像学技术，主要包括数字减影血管造影、CT血管造影、彩色多普勒超声成像技术等。

其中，数字减影血管造影(Digital subtraction angiography，简称DSA)，是指经血管内插管注入含有碘的造影剂后形成的影像，再通过数字化处理，只保留血管影像，其特点是图像清晰且分辨率高，为观察血管病变及介入治疗提供了真实的立体图像。但是DSA不仅是一种有创检查，而且还需要注射含碘的造影剂，因此存在过敏反应和造成肾脏功能受损的可能，严重时危及生命；其次，DSA使用X线，且辐射剂量显著高于传统X线检查，对于孕妇、幼儿慎用。

CT血管造影(CT angiography，简称CTA)，是静脉内注入含碘的造影剂后进行血管造影，可立体地显示血管造影，主要用于头颈血管、肾动脉、肺动脉、肢体血管等血管造影。相对于DSA来说，CTA创伤小，但CTA也存在碘过敏、造影剂肾脏功能损害和放射性电离损伤的风险，因此其对部分人群属于禁忌症。

彩色多普勒超声成像一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像，在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。但是，由于肺组织、肠道气体和肠蠕动等所致声窗受阻，使超声的血管成像受到解剖部位的限制，其次还受检查者主观的因素、机器设备的影响，缺乏可重复性，不能够准确评价血管的改变。

近年来，核磁共振血管成像(Magnetic resonance angiography，简称MRA)越来越受到关注。核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，它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核发生进动产生射频信号，经计算机处理而成像的，是一种无创性的医学影像学技术，近年来逐步应用于体内血管成像领域。现如今，核磁共振血管成像方法主要包括造影剂增强的核磁共振肺血管成像和非造影剂增强的核磁共振血管成像两种成像方法。

造影剂增强的核磁共振肺血管成像方法是通过静脉注射顺磁性造影剂(Gd－DTPA)，利用其在血管内短暂的高浓度状态形成明显缩短血液的弛豫时间T1的机理，同时配合快速梯度回波序列的短TR效应，有效的抑制周围背景组织的信号，形成血管信号明显增高的强烈对比成像效果，是目前临床上血管MR成像技术的主要方法。然而美国FDA收到报告：中晚期肾病的患者注射含钆造影剂后有可能会出现肾原性全身纤维化或称肾原性纤维化皮肤病(NSF/NFD)，目前该疾病无有效治疗方法；其次增强MR血管成像不便于短期内反复检查，限制了临床使用的灵活性，这为非造影性MR血管成像提供了使用和研究的空间。

非造影剂增强的核磁共振血管成像是采用专用的成像序列来提高血管内血流信号的对比度，进行2D或3D血管成像的方法。非造影剂增强的MRA按所采用方法的不同，又可分为时间飞越法(time-of-flight，简称TOF)和相位对比法(phase contrast，简称PC)。其中，PC法中像素强度代表的是磁化矢量的相位或相位差，而不是组织磁化强度；该成像技术的采集模式可分为：3D PC、2D PC和速度编码电影PC，速度编码电影PC可用于血流速度的测量研究。但由于中心和外周血管的血流速度差距大，难以设置合理的流速编码，因此较难成像；另外，PC法使用减影技术，对运动敏感。总之，PC法对体部MRA的使用效果差，临床应用受到一定限制。

TOF法是在常规自旋回波序列中，由于TR时间较长，使流动血液的激励与检测不能发生于同一层面，会使信号丢失而产生快速流空现象。采用快速梯度序列，可在很短的TR时间内，同层面激励和接收血流信号，被成为时间飞越(TOF)。TR为射频脉冲的重复时间(Timeof Repeatation)，一般指两个连续的射频脉冲之间的时间间隔。另外，由于反复运用激励脉冲使成像层面内静止组织达到饱和，获得了背景信号抑制；同时，流入层面的新鲜血流因未受激励而呈非饱和状态，表现为高信号；从而获得血流信号增强，称为流入增强效应。TOF法是基于流入增强效应的MRA，它也是最早被临床使用的亮血技术。但该技术对体部血管的MRA仍存在着较多的困难，主要体现在以下几个方面：①体部血管呈多方向走行，小血管迂曲，而TOF法对血流方向敏感，容易产生饱和效应，造成血流信号降低；②检查时间过长，对于体部血管成像来说，为了避免呼吸和心跳伪影，保证每次信号采集部位处于同一位置，必要时采用ECG触发和呼吸触发或屏气技术；对于呼吸功能较差的病人或儿童(不能屏气或呼吸不规律)，还必须增加采集，这样都会使采集信号的时间延长；另外，由于体部成像范围大，也会增加采集时间；而过长时间(10分钟～20分钟)的采集是受检者无法耐受的，其结果是成像效果不佳；③组织短T₂ ^*的影响，尤其在肺部，气－肺组织界面使肺内磁场梯度不均匀，产生磁敏感性伪影而影响肺组织的观察，同样肺内小血管的信号也很低，使观察受到限制；④背景抑制差：常规的TOF法是采用短TR和短TE的快速梯度回波序列，通过反复的射频刺激来饱和背景组织，达到背景抑制的效果，TE为回波时间(time of Echo)，指射频脉冲与相应的回波之间的时间间隔。然而，对于短T1(纵向弛豫时间)的组织(如脂肪组织)来说，其可在短时间内恢复纵向的磁化矢量，而无法获得满意的抑制效果。因此，体部TOF法的MRA由于受到胸壁和纵隔脂肪的干扰，背景抑制效果不佳。尽管如此，采用TOF法的MRA无需注射造影剂，真正安全无创，也是一种能反映血管变化的成像技术。所以，进行该类技术的进一步开发仍然十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，可在自由呼吸且不采用造影剂增强的前提下，获得高质量血管成像，并且成像时间短。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，采用磁共振成像设备进行自由呼吸下非造影剂增强的血管成像，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、激发信号发送：采用所述磁共振成像设备向被检测对象发送激发信号，所发送的激发信号为扫描成像序列；

发送所述激发信号时，按照磁化转移与层面选择反转恢复相结合的方式，且采用所述磁共振成像设备施加磁化转移脉冲序列与层面选择反转恢复预脉冲序列；

步骤二、信号采样：采用所述磁共振成像设备，对被检测对象的磁共振数据进行采样，采样得到的磁共振数据为步骤一中所发送激发信号的回波信号；

步骤三、成像：采用所述磁共振成像设备，且根据步骤二中采样得到的磁共振数据，获得被检测对象的血管影像数据。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤一中进行激发信号发送时，还需采用所述磁共振成像设备，且按照频率选择预饱和法，施加用于激发脂肪组织的脂肪组织激励信号，所述脂肪组织激励信号为脂肪抑制脉冲序列。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤一中进行激发信号发送之前，先根据被检测对象需进行血管成像的身体部位，对所述层面选择反转恢复预脉冲序列的反转恢复时间和层面选择反转恢复的层厚进行设定。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤三中进行成像时，采用所述磁共振成像设备，且按照最大密度投影法对采样得到的磁共振数据进行三维成像处理。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤二中所述回波信号为扰相梯度回波序列，所述扰相梯度回波序列为二维扰相梯度回波序列。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤一中进行激发信号发送之前，先根据被检测对象需进行血管成像的身体部位的纵向磁化矢量，对所述磁化转移脉冲序列的纵向磁化参数进行设定。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤一中进行激发信号发送时，采用心电监护装置获取被检测对象的心电信号；步骤二中进行信号采样时，根据所获取的被检测对象的心电信号进行采样；对被检测对象的磁共振数据进行采样时，选择对被检测对象心脏舒张期的磁共振数据进行采样，且采样时相与被检测对象的心电信号中的血管搏动时相相同。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤一中进行激发信号发送时，还需采用呼吸压力传感器获取被检测对象的呼吸压力信号；步骤二中进行信号采样时，根据所获取的被检测对象的呼吸压力信号进行采样，对被检测对象呼气末的磁共振数据进行采样。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤二中进行信号采样时，采用K空间分割填充与K空间中心编码填充的方式进行并行采样；

采用K空间分割填充方式进行采样时，先读取梯度方向的半傅立叶成像数据，再根据半傅立叶成像数据镜像处理得出梯度方向的所有半傅立叶成像数据；其中，半傅立叶成像数据为K空间中一半空间的傅立叶成像数据，K空间中另一半空间的傅立叶成像数据与所述半傅立叶成像数据对称，且所述半傅立叶成像数据与K空间中另一半空间的傅立叶成像数据组成梯度方向的所有半傅立叶成像数据。

上述磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征是：步骤一中所述磁共振成像设备包括梯度系统，用于发射梯度场脉冲信号对成像对象进行选层和空间编码，所述成像对象为被检测对象需进行成像的身体部位；射频线圈，包括用于接收磁共振数据并填入K空间的射频接收模块和用于发射激发信号的射频发射模块；图像处理设备，用于处理所采样的磁共振数据并完成成像。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、方法步骤简单、设计合理且实现方便。

2、使用操作简便，能在自由呼吸下进行血管成像。

3、无需使用造影剂增强，是一种无创性非造影剂增强的体部磁共振血管成像方法。

4、成像时间短且成像质量高，集合2D扰相梯度回波、选层翻转恢复与磁化转移脉冲相结合，采用并行采集方式提高扫描速度，利用k空间分割填充和中心编码填充方式进行采样，利用呼吸导航和心电激发以消除呼吸、心跳等运动伪影，采用靶向最大密度投射法实现血管三维立体重建等关键技术手段进行高精度、高质量血管成像。该成像方法为以2D时间飞跃法为基础，利用呼吸导航技术，且使用磁化转移结合层面选择翻转恢复预脉冲技术和频率选择预饱和法的脂肪抑制序列的磁共振成像方法，在提高血管流入增强效应的同时尽可能抑制周围组织的信号，弥补传统MR体部血管成像方法中检查时间长、图像较差、伪影明显的缺点，为临床工作提供一种实用的、可重复性的、客观、无创性体部血管成像新序列。综上，本发明采用呼吸导航和心电激发，并且基于2D扰相梯度回波序列，其前使用磁化转移和层面选择翻转恢复预脉冲，联合选频脂肪抑制，并进行多层面隔行快速扫描，最大程度提高血管信噪比并抑制周围组织信号强度。

5、适用面广，适宜于多方向、搏动及外周慢血流的体部血管成像，尤其对不能屏气的受检者适用。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在不采用造影剂增强的前提下，获得高质量血管成像，并且成像时间短，，是一种不使用造影剂的真正意义上的无创性血管成像方法。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图2为本发明所发送的扫描成像序列的时相配置图。

图3-1为本发明所采用磁化转移效应中两种水质子池间质子磁化处于平衡状态时的示意图。

图3-2为本发明所采用磁化转移效应中两种水质子池处于磁化转移状态时的示意图。

图4为本发明所采用磁化转移效应使肌肉组织的反零点提前的原理示意图。

图5为采用本发明在不同反转恢复时间和翻转角情况下所获取的肺血管成像对比图。

图6为采用本发明所获得的肺动脉及其肺段动脉分支的成像图。

图7为采用本发明所获得的肝动脉分支和上肢动脉分支的成像图。

具体实施方式

如图1所示的一种磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，采用磁共振成像设备进行自由呼吸下非造影剂增强的血管成像，该方法包括以下步骤：

步骤一、激发信号发送：采用所述磁共振成像设备向被检测对象发送激发信号，所发送的激发信号为扫描成像序列。

发送所述激发信号时，按照磁化转移与层面选择反转恢复相结合的方式，且采用所述磁共振成像设备施加磁化转移脉冲序列与层面选择反转恢复预脉冲序列。

步骤二、信号采样：采用所述磁共振成像设备，对被检测对象的磁共振数据进行采样，采样得到的磁共振数据为步骤一中所发送激发信号的回波信号。

步骤三、成像：采用所述磁共振成像设备，且根据步骤二中采样得到的磁共振数据，获得被检测对象的血管影像数据。

本实施例中，所述磁共振成像设备为核磁共振成像设备，步骤二中采样得到的磁共振数据为核磁共振数据。

本实施例中，步骤一中进行激发信号发送之前，先根据被检测对象需进行血管成像的身体部位，对所述层面选择反转恢复预脉冲序列的反转恢复时间和层面选择反转恢复的层厚进行设定。

其中，层面选择反转恢复(英文名称为slice-selective inversion recovery，简称SIR)，也称选层翻转恢复。层面选择反转恢复中所采用的反转恢复脉冲是调节T1弛豫时间加权对比度的重要技术，选层翻转又在此基础上添加了空间信息，通过合理设置反转恢复时间(TI)，能使层内血流获得额外的增强对比。2D-SIR是流入增强效应可调节的独特方法，其血流的信号强度与血流速度(V)、层厚(Z)和反转恢复时间(TI)有关。

本发明所发送的扫描成像序列中，血流速度(以下简称流速)越快，血流信号越强；垂直于成像层面的流速正比于Z/TI，该流速是TI时间内的平均流速。因而，通过合理的调节Z和TI，可以增强不同流速的对比度。对于体部血管，常规的TOF法不能对外周小血管的慢血流进行调节观察。因而，通过层面选择反转恢复预脉冲技术，合理设置TI和层厚Z，将强化外周小血管中慢血流的显示，可以改善目前非造影剂性MRA的成像效果。

因而，根据被检测对象需进行血管成像的身体部位，先对所述层面选择反转恢复预脉冲序列的反转恢复时间和层厚进行确定，确定后再对所施加的层面选择反转恢复预脉冲序列进行确定，目的在于增强被检测对象不同流速的成像对比度。

本实施例中，步骤一中进行激发信号发送之前，先根据被检测对象需进行血管成像的身体部位的纵向磁化矢量，对所述磁化转移脉冲序列的纵向磁化参数进行设定。

弛豫时间为弛豫过程所需的时间，弛豫时间有两种即T1和T2，其中T1为自旋一晶格或纵向驰豫时间，纵向磁化强度恢复的时间常数T1称为纵向弛豫时间(又称自旋-晶格弛豫时间)；T2为自旋一自旋或横向弛豫时间，横向磁化强度消失的时间常数T2称为横向弛豫时间(又称自旋-自旋弛豫时间)。由于在MRI中，有两种截然不同的水质子：自由水质子和与大分子连接的结合水质子。自由水质子有一个窄的MR波谱(长T2弛豫时间>10ms)，就是这些质子产生了MRI信号。结合水质子有一个宽的磁共振波谱(非常短的T2弛豫时间＜200μs)，一般情况下，对MRI没有作用。生物体组织中都含有这两种水质子池，经过化学交换或偶极－偶极相互作用，不停地进行磁化交换，使两池间的质子磁化保持一种平衡状态。如果使用一个远离自由水质子共振频率的高能量、窄带的射频脉冲(1kHz～2kHz)，结合水质子因为共振频带宽而被磁化饱和，会将该饱和传递给自由水质子池，造成自由水质子磁化减少，产生信号强度的净丢失。这种两池间的磁化运动被称为磁化转移(MT，也称为磁化传递)，其产生的效应叫磁化转移对比(MTC)，也称磁化转移效应，磁化转移效应的原理详见图3-1和图3-2。图3-1和图3-2中，Free:自由水；Bound：结合水；Lattice:晶格；磁化传递率(MTR)这一可以客观地反映脑组织内结构完整性的变化，MTR＝(M0-Ms)/M0×100％，其中M0为未加磁化传递图像上的信号强度值，Ms为加上磁化传递脉冲(即MT脉冲)后图像上的信号强度值。人体组织的MT效应的大小与该组织大分子的成分相关。人体一些组织(如肌肉、脑灰、白质等)的结合水池中的质子易受MT脉冲的影响，流动血液则没有MT效应。因而，利用MTC的组织差别，能有效用于MRA的背景抑制。进行体部MRA时，采用MT脉冲来抑制肌肉组织信号，增强流动血液和临近组织对比。

因而，本发明中通过施加磁化转移脉冲序列(即MT脉冲)，实现对应成像部位的磁化转移效应，其目的在于抑制成像部位的肌肉组织信号。

对所述磁化转移脉冲序列的纵向磁化参数进行设定时，根据被检测对象需进行血管成像的身体部位(即成像部位)的纵向磁化矢量，具体是成像部位需抑制的肌肉组织的T1弛豫时间进行设定。其中，所设定的纵向磁化参数为纵向磁化强度。

在反转恢复预脉冲序列中，人体组织的信号强度与其T1弛豫时间和反转恢复时间(TI)相关。当TI为反零点时，该组织信号强度为零。又因为MT脉冲能明显缩短肌肉组织的信号强度，即缩小了肌肉组织的纵向磁化矢量(M₀)，这样就会引起肌肉组织的T1弛豫时间变小。因而，使用反转恢复脉冲(即反转恢复预脉冲序列)，能使肌肉组织的反零点提前，详见图4，达到短TI时间内抑制胸腹壁肌肉组织信号的目的，从而有效地提高血管和周围组织的信号间差异，满足优质成像的需要。图4为肌肉组织的信号强度随时间变化的曲线。

本实施例中，步骤一中进行激发信号发送时，还需采用所述磁共振成像设备，且按照频率选择预饱和法，施加用于激发脂肪组织的脂肪组织激励信号，所述脂肪组织激励信号为脂肪抑制脉冲序列。

频率选择预饱和法，英文名称为spectral pre-saturation with inversionrecovery，SPIR。由于采用层面选择反转恢复预脉冲结合磁化转移(MT)来抑制肌肉信号后，尚不能抑制皮下脂肪信号，此时采用频率选择预饱和法，在扰相梯度回波序列前，根据脂肪组织和水中质子共振频率的差异，利用窄带宽有选择的激发脂肪组织，具体是发送饱和脂肪组织信号，达到抑脂效果。饱和脂肪组织信号的每个序列增加了几十毫秒的SPIR激励时间。不同于STIR(short time inversion recovery，STIR，短时间反转恢复序列)法，频率选择预饱和法对其它短T1组织(即T1弛豫时间短的组织)无影响。

实际使用时，步骤二中所述回波信号为扰相梯度回波序列。本实施例中，所述扰相梯度回波序列为二维扰相梯度回波序列。

本实施例中，步骤二中进行信号采样时，采用所述磁共振成像设备且按常规并行采样方式，对被检测对象的磁共振数据进行采样，

本实施例中，步骤一中进行激发信号发送时，采用心电监护装置获取被检测对象的心电信号；步骤二中进行信号采样时，根据所获取的被检测对象的心电信号进行采样；对被检测对象的磁共振数据进行采样时，选择对被检测对象心脏舒张期的磁共振数据进行采样，且采样时相与被检测对象的心电信号中的血管搏动时相相同。

并且，步骤一中进行激发信号发送时，还需施加一级流动补偿梯度脉冲序列。

实际使用过程中，本发明所采用的扫描成像序列能满足体部复杂血流的高精度成像需求，具体体现在以下几个方面：

第一、多方向血流：采用层面选择反转恢复能获得流入增强效果，其对血流方向不敏感，因而能明显改善常规TOF方法对多方向性血流成像效果差的缺陷；

第二、慢血流：本发明使用2D采集模式(即二维采样)，对慢血流敏感；并通过层面选择反转恢复，具体是通过延长TI和缩小层厚Z来进一步加强对外周小血管的观察；

第三、搏动血流：针对血管搏动可使用心电触发方式，使磁共振数据采集处于相同的搏动时相，并将其放在血流相对稳定的心脏舒张期，同时配合一级流动补偿梯度(first-order flow compensation)，会进一步避免搏动引起的信号丢失。

本实施例中，步骤二中进行信号采样时，采用K空间分割填充与K空间中心编码填充的方式进行并行采样；

采用K空间分割填充方式进行采样时，先读取梯度方向的半傅立叶成像数据，再根据半傅立叶成像数据镜像处理得出梯度方向的所有半傅立叶成像数据；其中，半傅立叶成像数据为K空间中一半空间的傅立叶成像数据，K空间中另一半空间的傅立叶成像数据与所述半傅立叶成像数据对称，且所述半傅立叶成像数据与K空间中另一半空间的傅立叶成像数据组成梯度方向的所有半傅立叶成像数据。

采集磁共振数据时，使用K空间分割填充和K空间中心编码填充的方式，来提高血流增强的对比度，降低血流搏动的影响。其中，K空间分割填充方式，也称为梯度方向的半傅立叶成像方法或短TE采样方法。K空间分割填充方式，有别于相位编码方向的半傅立叶填充方法，具体是只获得回波信号一半的数据，而K空间的另一半则根据对称性原则算出。该采样方法不仅能有效缩短TE，还可以降低像素内与流动相关的信号去相位，缩短成像时间。

其中，K空间是寻常空间在傅利叶转换下的对偶空间，主要应用在磁振造影的成像分析；K和出现在波动数学中的波数相应，可说都是“频率空间频率”的概念。

由于磁共振信号中每一个信号都含有全层的信息，因此需要对磁共振信号进行空间定位编码，其中填充在K空间中心的磁共振信号的相位编码梯度场为零。本实施例中，所采用的K空间中心编码填充方式为磁共振成像采用的常规空间编码方法。

因而，采用K空间分割填充与K空间中心编码填充的方式进行并行采样时，仅需按照磁共振成像采用的常规空间编码方法进行空间定位，并获得K空间中一半空间的傅立叶成像数据；之后，镜像处理得出梯度方向的所有半傅立叶成像数据。

本实施例中，步骤一中进行激发信号发送时，还需采用呼吸压力传感器获取被检测对象的呼吸压力信号；步骤二中进行信号采样时，根据所获取的被检测对象的呼吸压力信号进行采样，对被检测对象呼气末的磁共振数据进行采样。

并且，所述心电监护装置为与所述磁共振成像设备相接的心电监护电极。

本实施例中，根据心电门控和呼吸导航技术，在心室舒张期和呼气末进行数据采集，能有效减少呼吸与心跳产生的运动伪影，得以在实际临床工作中广泛采用。

本实施例中，步骤一中所述磁共振成像设备包括梯度系统，用于发射梯度场脉冲信号对成像对象进行选层和空间编码，所述成像对象为被检测对象需进行成像的身体部位；射频线圈，包括用于接收磁共振数据并填入K空间的射频接收模块和用于发射激发信号的射频发射模块；图像处理设备，用于处理所采样的磁共振数据并完成成像。

根据磁共振成像原理，其是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核发生进动产生射频信号。所述梯度系统的作用在于产生梯度磁场，具体是通过发射梯度场脉冲信号产生梯度磁场，并利用所产生的梯度磁场对成像对象进行选层和空间编码(具体是相位编码)。

本实施例中，步骤三中进行成像时，采用所述磁共振成像设备，且按照最大密度投影法对采样得到的磁共振数据进行三维成像处理。

并且，所采用的最大密度投影法具体为靶向最大密度投射法(targeted maximumintensity projection algorithm，targeted-MIP)。

本实施例中，步骤一中所发送的激发信号为扫描成像序列(即射频脉冲信号)。所发送的激发信号为心电触发信号，心电触发信号为周期脉冲信号，该心电触发信号中各脉冲周期的脉冲信号上均施加磁化转移脉冲序列、层面选择反转恢复预脉冲序列和频率选择预饱和法用的脂肪抑制脉冲序列，详见图2。其中，磁化转移脉冲序列比层面选择反转恢复预脉冲序列先施加，脂肪抑制脉冲序列比层面选择反转恢复预脉冲序列后施加，磁化转移脉冲序列和层面选择反转恢复预脉冲序列均在被检测对象的心脏收缩期内施加，脂肪抑制脉冲序列在被检测对象的心脏舒张期内施加，且脂肪抑制脉冲序列的施加时间在层面选择反转恢复预脉冲序列的翻转恢复时间内。各脉冲周期的脉冲信号上，层面选择反转恢复预脉冲序列的施加时间与脉冲信号的起始时刻之间的时间差为TD，其中TD为预先设定的触发延迟时间TD。图2中，Systole：心脏收缩期；Diastole：心脏舒张期：Navigator：呼吸导航；VCG：心电触发信号；TD：触发延迟时间；TI：反转恢复时间；MT：磁化转移脉冲序列；SIR：层面选择反转恢复预脉冲序列；SPAIR：频率选择预饱和法脂肪抑制序列；Segmented 2D TFE：2D分段快速回波，即二维分段快速回波。并且，步骤二中信号采样时，在脂肪抑制脉冲序列施工后，再进行采样。

实际使用时，也可以在心电触发信号中各脉冲周期的脉冲信号上仅施加磁化转移脉冲序列和层面选择反转恢复预脉冲序列。

本实施例中，选取12位健康志愿者作为被检测对象，其中选取，男8位，女4位，年龄20岁～67岁，心率60次/分钟～85次/分钟。连接心电监护装置和呼吸压力传感器，该呼吸压力传感器的作用是进行呼吸触发，紧贴体表置于剑突下，并在表面线圈上加附带固定。

所选用的磁共振成像设备为1.5或3.0T全身MR机，磁场梯度可在0.2ms爬升速度至80mT·m^-1，采用6单元射频线圈。冠状位2DT1WI，TR/TE＝3.4ms/1.45ms，快速因子＝30，视野＝370mm，矩阵＝1.45mm×1.84mm，层数＝60～80，层厚Z＝2mm～4mm；间距＝0.5mm～1mm，采集次数为2次～4次。

本实施例中，所发送的扫描成像序列的时相配置，详见图2。

同时，通过调整反转恢复时间和翻转角，对最佳的反转恢复时间和翻转角进行确定。本实施例中，在不同的TI情况下，具体是200ms、300ms、400ms、500ms和600ms，获取肺血管成像详见图5，由图5可知，在TI＝200ms以后，中央肺血管开始变亮，随着TI时间的延长，外周肺血管于TI＝300ms开始明显增强。在400ms以后，肺血管不再有明显的变化，而胸壁肌肉组织信号则逐渐增强。TI＝300ms时肌肉组织信号抑制的最好(因为在MT作用下，肌肉T₁值缩短，此时在反转恢复脉冲下通过反零点)。另外，所有图像中，采用翻转角20-30°，肺动脉信噪比最高。综上，TI＝300ms时，中央和外周肺血管的显示和背景组织的抑制均较好。因而，将TI确定为300ms。

由于无论获取的多层数据是通过2D或3D采集模式，靶向最大密度投射法(targeted maximum intensity projection algorithm，targeted-MIP)均能产生三维血管的立体像，能投射亚像素单位内最大信号，减少了背景噪声。而常规MIP算法有许多缺陷，如所成图像常明显缩小了血管半径，过分估计血管内的湍流和狭窄，对慢流速的血管显示较差。实验中每12°投射一幅图像，共15个投射方向来进行3D-MRA成像，详见图6和图7。图7中，The arteries at inter ribs:肋间动脉；The artery of upper arm:上肢动脉；The7th order branch：肺动脉第七级分支；The blood vessels of liver：肝血管。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，采用磁共振成像设备进行自由呼吸下非造影剂增强的血管成像，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、激发信号发送：采用所述磁共振成像设备向被检测对象发送激发信号，所发送的激发信号为扫描成像序列；

发送所述激发信号时，按照磁化转移与层面选择反转恢复相结合的方式，且采用所述磁共振成像设备施加磁化转移脉冲序列与层面选择反转恢复预脉冲序列；

步骤二、信号采样：采用所述磁共振成像设备，对被检测对象的磁共振数据进行采样，采样的磁共振数据为步骤一中所发送激发信号的回波信号；

步骤三、成像：采用所述磁共振成像设备，且根据步骤二中采样得到的磁共振数据，获得被检测对象的血管影像数据。

2.按照权利要求1所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤一中进行激发信号发送时，还需采用所述磁共振成像设备，且按照频率选择预饱和法，施加用于激发脂肪组织的脂肪组织激励信号，所述脂肪组织激励信号为脂肪抑制脉冲序列。

3.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤一中进行激发信号发送之前，先根据被检测对象需进行血管成像的身体部位，对所述层面选择反转恢复预脉冲序列的反转恢复时间和层面选择反转恢复的层厚进行设定。

4.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤三中进行成像时，采用所述磁共振成像设备，且按照最大密度投影法对采样得到的磁共振数据进行三维成像处理。

5.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤二中所述回波信号为扰相梯度回波序列，所述扰相梯度回波序列为二维扰相梯度回波序列。

6.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤一中进行激发信号发送之前，先根据被检测对象需进行血管成像的身体部位的纵向磁化矢量，对所述磁化转移脉冲序列的纵向磁化参数进行设定。

7.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤一中进行激发信号发送时，采用心电监护装置获取被检测对象的心电信号；步骤二中进行信号采样时，根据所获取的被检测对象的心电信号进行采样；对被检测对象的磁共振数据进行采样时，选择对被检测对象心脏舒张期的磁共振数据进行采样，且采样时相与被检测对象的心电信号中的血管搏动时相相同。

8.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤一中进行激发信号发送时，还需采用呼吸压力传感器获取被检测对象的呼吸压力信号；步骤二中进行信号采样时，根据所获取的被检测对象的呼吸压力信号进行采样，对被检测对象呼气末的磁共振数据进行采样。

9.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤二中进行信号采样时，采用K空间分割填充与K空间中心编码填充的方式进行并行采样；

采用K空间分割填充方式进行采样时，先读取梯度方向的半傅立叶成像数据，再根据半傅立叶成像数据镜像处理得出梯度方向的所有半傅立叶成像数据；其中，半傅立叶成像数据为K空间中一半空间的傅立叶成像数据，K空间中另一半空间的傅立叶成像数据与所述半傅立叶成像数据对称，且所述半傅立叶成像数据与K空间中另一半空间的傅立叶成像数据组成梯度方向的所有半傅立叶成像数据，所述半傅立叶成像数据为先读取的梯度方向的半傅立叶成像数据。

10.按照权利要求1或2所述的磁化转移联合层面选择反转恢复预脉冲的磁共振成像方法，其特征在于：步骤一中所述磁共振成像设备包括梯度系统，用于发射梯度场脉冲信号对成像对象进行选层和空间编码，所述成像对象为被检测对象需进行成像的身体部位；射频线圈，包括用于接收磁共振数据并填入K空间的射频接收模块和用于发射激发信号的射频发射模块；图像处理设备，用于处理所采样的磁共振数据并完成成像。