CN105334321A - 磁共振成像方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁共振成像方法和系统。其中，该磁共振成像方法包括如下步骤：扫描一多回波序列；采集一多回波磁共振信号的K空间数据；利用所述K空间数据重建一磁共振图像，其中，所述多回波磁共振信号是一非对称多回波磁共振信号，所述非对称多回波磁共振信号包括N个非对称回波磁共振信号，其中，N大于等于2。根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列中采集非对称回波磁共振信号缩短了扫描时间提高了受检对象的舒适程度；同时，磁化过程较快地达到稳态；磁共振信号较少受主磁场或梯度磁场不均匀性影响；增加了磁共振信号的强度。

Description

磁共振成像方法和系统
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是三维磁共振成像方法和系统。
背景技术
磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振现象的原理主要包括：包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴没有一定的规律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴；原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频(RadioFrequency，RF)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发的原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，该原子核就具有了横向磁化分量。
停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。
在现有技术中，双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列在复杂的解剖结构成像上具有明显优势，尤其在三维磁共振图像中，利用双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列产生的三位磁共振图像的各向同性的高分辨率体素使得图像能够重新格式化成任何平面，因此利于诊断。令人遗憾的是，基于双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列的运行时间为约五分钟，而扫描时间较长会影响到患者的舒适度。
图3是根据现有技术的双回波稳态序列的示意图。如图3所示，根据现有技术的双回波稳态序列包括第二射频脉冲RF2和第二梯度脉冲，其中各个第二射频脉冲RF2之间的时长是第二重复时间TR2，第二梯度脉冲包括第二读出梯度脉冲Gr2、第二选层梯度Gs2和第二相位梯度(未示出)，第二读出梯度Gr2又包括第二预散相梯度PrePhase2、第二平台梯度RO2和第二再散相梯度RePhase2，，其中第一预散相梯度PrePhase1和第一再散相梯度RePhase1的时长和幅度相等，因此面积(＝时长×幅度)也就相等。
如图1所示，在第二平台梯度RO2期间，磁共振成像系统采集两个对称回波(或称全回波)，即第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2和第二回波(Echo)信号Echo2，由图3所示，第二重复时间TR2部分取决于两个对称回波(或称全回波)的时长。
另外，如图3所示，后一第二回波(Echo)信号Echo2是前一第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2的重聚(refocused)信号，因此后一第二回波(Echo)信号Echo2保存有前一第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2的信息。
西门子公司的公开号为CN1499218A的专利申请文件对磁共振成像的双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列及其采集时间的计算方法进行了详细的介绍。在现有技术中，利用线圈灵敏度信息使用并行采集技术、GRAPPA欠采样技术或CAIPIRINHA欠采样技术等来节省时间。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种磁共振成像方法，包括如下步骤：扫描一多回波序列；采集一多回波磁共振信号的K空间数据；利用所述K空间数据重建一磁共振图像，其中，所述多回波磁共振信号是一非对称多回波磁共振信号，所述非对称多回波磁共振信号包括N个非对称回波磁共振信号，其中，N大于等于2。
优选地，所述多回波序列包括一双回波稳态自由进动序列或一多回波数据图像重合序列。
优选地，所述多回波序列包括一读出梯度，所述读出梯度包括一第一预散相梯度和一第一平台梯度，其中，所述预散相梯度的面积小于所述第一平台梯度的面积的1/N，所述第一平台梯度的面积小于一第二平台梯度的面积，其中，所述第二平台梯度对应于采集一对称多回波磁共振信号，所述对称多回波磁共振信号是分别对应于N个所述非对称回波磁共振信号的N个全回波磁共振信号。
优选地，所述第一平台梯度的面积是所述第二平台梯度的面积的80％或一经验百分比值。
优选地，所述预散相梯度的面积是所述第一平台梯度的面积的1/N的80％或一经验百分比值。
本发明还提供一种磁共振成像系统，包括：一扫描装置，用于扫描一多回波序列；一采集装置，用于采集一多回波磁共振信号的K空间数据；一重建装置，用于利用所述K空间数据重建一磁共振图像，其中，所述多回波磁共振信号是一非对称多回波磁共振信号，所述非对称多回波磁共振信号包括N个非对称回波磁共振信号。
优选地，所述多回波序列包括一双回波稳态自由进动序列或一多回波数据图像重合序列。
优选地，所述多回波序列包括一读出梯度，所述读出梯度包括一第一预散相梯度和一第一平台梯度，其中，所述第一预散相梯度的面积小于所述第一平台梯度的面积的1/N，所述第一平台梯度的面积小于一第二平台梯度的面积，其中，所述第二平台梯度对应于采集一对称多回波磁共振信号，所述对称多回波磁共振信号是分别对应于N个所述非对称回波磁共振信号的N个全回波磁共振信号。
优选地，所述第一平台梯度的面积是所述第二平台梯度的面积的80％或一经验百分比值。
优选地，所述第一预散相梯度的面积是所述第一平台梯度的面积的1/N的80％或一经验百分比值。
根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列中采集非对称回波磁共振信号用于取代对称回波(全)磁共振信号可以获得较短的重复时间和回波时间，从而缩短了扫描时间提高了受检对象的舒适程度；同时，较短的重复时间也可以使磁化过程较快地达到稳态；较短的重复时间也可以使磁共振信号较少受主磁场或梯度磁场不均匀性影响；较短的回波时间增加了磁共振信号的强度。
总而言之，根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列中采集非对称回波磁共振信号用于取代对称回波(全)磁共振信号进一步节省扫描时间并提供相当好的临床图像质量。
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是根据本发明的具体实施例的磁共振成像方法的步骤图。
图2是根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列的时序图。
图3是根据现有技术的双回波稳态序列的时序图。
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，以下举具体实施例对本发明进一步详细说明。
根据本发明的具体实施例的磁共振成像方法的技术方案的核心在于，采集非对称多回波磁共振信号作为K空间数据从而重建磁共振图像，由于采用了非对称多回波信号使得用于扫描序列的时间相应缩短，从而提高了患者的舒适性，同时实验证明利用本发明的具体实施例的磁共振成像方法重建的磁共振图像的图像质量优于现有技术。
针对扫描序列，多回波序列包括双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列或多回波数据图像重合(Multi-EchoDataImageCombination，MEDIC)序列，其中双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列是较为典型的扫描序列。因此，根据本发明的具体实施例的磁共振成像方法以双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列为例介绍本发明的技术方案，但是，如上所述，根据本发明的磁共振成像方法不仅限于双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列，还适用于多回波数据图像重合(Multi-EchoDataImageCombination，MEDIC)序列等其他多回波序列。
如图1所示，一种磁共振成像方法，包括如下步骤：步骤S100，扫描一多回波序列；步骤S200，采集一多回波磁共振信号的K空间数据；和步骤S300，利用所述K空间数据重建一磁共振图像，其中，所述多回波磁共振信号是一非对称多回波磁共振信号，所述非对称多回波磁共振信号包括N个非对称回波磁共振信号。如上所述，以双回波稳态(DualEchoSteadyState，DESS)序列作为该多回波序列阐述本发明的具体实施例。
具体而言，图2是根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列的时序图，步骤S100为对受检对象扫描一双回波稳态序列，该双回波稳态序列如图2所示。所述双回波稳态序列包括第一射频脉冲RF1和第一梯度脉冲，其中各个第一射频脉冲RF1之间的时长是第一重复时间TR1，第一梯度脉冲包括第一读出梯度脉冲Gr1、第一选层梯度Gs1和第一相位梯度(未示出)，第一读出梯度Gr1又包括第一预散相梯度PrePhase1、第一平台梯度RO1和第一再散相梯度RePhase1，其中第一预散相梯度PrePhase1和第一再散相梯度RePhase1的时长和幅度相等，因此面积(＝时长×幅度)也就相等。
如图2所示，在第一平台梯度RO1期间，磁共振成像系统读出(采集)两个非对称回波磁共振信号，即第一自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID1和第一回波(Echo)信号Echo1，由图2所示，第一重复时间TR2部分取决于两个非对称回波磁共振信号的时长。
其中，为了采集两个非对称回波磁共振信号，即第一自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID1和第一回波(Echo)信号Echo1，对该双回波稳态序列进行如下设置：所述第一预散相梯度PrePhase1的面积小于所述第一平台梯度RO1的面积的1/N，所述第一平台梯度RO1的面积小于一第二平台梯度RO2的面积。
关于第二平台梯度RO2的面积，图3是根据现有技术的双回波稳态序列的时序图。如图3所示，利用现有技术的双回波稳态序列所采集(读出)的对称多回波磁共振信号(全多回波磁共振信号)对应于利用本发明的具体实施例的双回波稳态序列所采集(读出)非对称回波磁共振信号(对称多回波磁共振信号是分别对应于N个所述非对称回波磁共振信号的N个全回波磁共振信号)，换而言之，利用本发明的具体实施例的双回波稳态序列所采集(读出)非对称回波磁共振信号的完整信号即是利用现有技术的双回波稳态序列所采集(读出)的对称多回波磁共振信号(全多回波磁共振信号)。
如图3所示，所述第二平台梯度RO2用于采集(读出)所述对称多回波磁共振信号，即第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2和第二回波(Echo)信号Echo2，其中，第二平台梯度RO2的时长TRO2是第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2的时长ADCFID2和第二回波(Echo)信号Echo2的时长ADCEcho2之和。第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2的时长ADCFID2是第二自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID2的采集带宽BWFID2的倒数，如下式所示，
ADCFID2＝1/BWFID2；
第二回波(Echo)信号Echo2的时长ADCEcho2是第二回波(Echo)信号Echo2的采集带宽BWEcho2的倒数，如下式所示，
ADCFID2＝1/BWEcho2，
采集带宽BWFID2和BWEcho2都由用户设置。采集带宽越，图像越锐利(sharp)但是图像的信噪比也会相应越低。
基于上述情况，在根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列中，第一平台梯度RO1的时长TRO1是第二平台梯度RO2的时长TRO2的80％，同时，第一预散相梯度PrePhase1的时长TPrePhase1是所述第一平台梯度RO1的时长TRO1的1/N的80％，因此第一预散相梯度PrePhase1的时长TPrePhase1是第二预散相梯度PrePhase2的时长TPrePhase2的64％左右，可见，根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列的时长较之于根据现有技术的双回波稳态序列大大缩短。另外，还可以采用除80％之外的其他各种经验百分比值。
另外，如图2所示，后一第一回波(Echo)信号Echo1是前一第一自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID1的重聚(refocused)信号，因此后一第一回波(Echo)信号Echo1保存有前一第一自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号FID1的信息，由此可见，尽管使用了非对称回波磁共振信号但是并未丢失任何图像信息。
根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列中采集非对称回波磁共振信号用于取代对称回波(全)磁共振信号可以获得较短的重复时间TR和回波时间TE，从而缩短了扫描时间提高了受检对象的舒适程度；同时，较短的重复时间TR也可以使磁化过程较快地达到稳态；较短的重复时间TR也可以使磁共振信号较少受主磁场或梯度磁场不均匀性影响；较短的回波时间TE增加了磁共振信号的强度。
总而言之，根据本发明的具体实施例的双回波稳态序列中采集非对称回波磁共振信号用于取代对称回波(全)磁共振信号进一步节省扫描时间并提供相当好的临床图像质量。
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，包括如下步骤：
扫描一多回波序列；
采集一多回波磁共振信号的K空间数据；
利用所述K空间数据重建一磁共振图像，
其中，所述多回波磁共振信号是一非对称多回波磁共振信号，所述非对称多回波磁共振信号包括N个非对称回波磁共振信号，其中，N大于等于2。
2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述多回波序列包括一双回波稳态自由进动序列或一多回波数据图像重合序列。
3.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述多回波序列包括一读出梯度，所述读出梯度包括一第一预散相梯度和一第一平台梯度，
其中，所述预散相梯度的面积小于所述第一平台梯度的面积的1/N，所述第一平台梯度的面积小于一第二平台梯度的面积，
其中，所述第二平台梯度对应于采集一对称多回波磁共振信号，所述对称多回波磁共振信号是分别对应于N个所述非对称回波磁共振信号的N个全回波磁共振信号。
4.如权利要求3所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述第一平台梯度的面积是所述第二平台梯度的面积的80％或一经验百分比值。
5.如权利要求3所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述预散相梯度的面积是所述第一平台梯度的面积的1/N的80％或一经验百分比值。
6.一种磁共振成像系统，包括：
一扫描装置，用于扫描一多回波序列；
一采集装置，用于采集一多回波磁共振信号的K空间数据；
一重建装置，用于利用所述K空间数据重建一磁共振图像，
其中，所述多回波磁共振信号是一非对称多回波磁共振信号，所述非对称多回波磁共振信号包括N个非对称回波磁共振信号。
7.如权利要求6所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述多回波序列包括一双回波稳态自由进动序列或一多回波数据图像重合序列。
8.如权利要求6所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述多回波序列包括一读出梯度，所述读出梯度包括一第一预散相梯度和一第一平台梯度，
其中，所述第一预散相梯度的面积小于所述第一平台梯度的面积的1/N，所述第一平台梯度的面积小于一第二平台梯度的面积，
其中，所述第二平台梯度对应于采集一对称多回波磁共振信号，所述对称多回波磁共振信号是分别对应于N个所述非对称回波磁共振信号的N个全回波磁共振信号。
9.如权利要求6所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述第一平台梯度的面积是所述第二平台梯度的面积的80％或一经验百分比值。
10.如权利要求6所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述第一预散相梯度的面积是所述第一平台梯度的面积的1/N的80％或一经验百分比值。
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