CN105640554B - 磁共振成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的磁共振成像方法，包括采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像：对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像：获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号线：对所述参考图像信号线进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号线：根据相位校正后的参考图像信号线，确定所述实部图像的极性。本技术方案解决了反转恢复序实部成像中，实部图像不同组织信号极性判断不准确的问题，通过额外采集参考图像信号线，计算所述参考图像信号线实部和值的正负，来判断实部图像极性，无需对图像本身或扫描参数作相关假设，能够稳定正确地确定所有部位实部图像的极性。

Description

磁共振成像方法

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种磁共振成像方法。

背景技术

在磁共振成像技术中，给主磁场中进动的质子施加一个射频脉冲，只要射频脉冲的频率与质子的进动频率相同，质子将发生共振，即低能级的质子获得能量越迁到高能级状态，在宏观上则表现为磁化矢量的偏转。宏观磁化矢量偏转的角度与射频脉冲的能量有关，能量越大偏转角度越大，将能够使宏观磁化矢量偏转某个角度的射频脉冲称为某角度脉冲，如90°脉冲、小角度脉冲(偏转角度小于90°)、180°脉冲等。反之，宏观磁化矢量偏转角度越大则表示质子获得的能量越大，射频脉冲关闭后质子所需要释放的能量也越大，被激发的组织的纵向弛豫所需要的时间就越长。

如果用180°射频脉冲对组织进行激发，将使组织的宏观纵向弛豫矢量偏转180°，即偏转到与主磁场相反的方向上，因此该180°脉冲也称为反转脉冲。180°脉冲的能量相当于90°脉冲的2倍，因此纵向磁化矢量完全恢复所需时间也明显延长。现有技术中，将具有180°反转预脉冲的序列统称为反转恢复(inversion recovery，IR)类序列。

在反转恢复序列中，不同组织的恢复时间因反转时间T1的差异而不同，如图1所示，实线是组织A的恢复曲线，虚线是组织B恢复曲线，恢复曲线穿过X轴线所经历的时间即为反转时间TI，组织A的反转时间T1为390ms，组织B的反转时间TI为770ms。当反转时间TI为500ms时，此时采集的组织A与组织B的信号极性的是不同的，即在500ms这个时刻采集的组织A的信号极性为正，组织B的信号极性为负。在图像重建中，为了保持对比的一致性，不同组织的信号极性必须与组织真实的极性保持一致。对比的一致性是指，由于组织A的信号极性为正，组织B的信号极性为负，在图像中组织A要比组织B亮。

但是，在反转恢复序列的实部成像过程中，在500ms时刻采集的组织信号，经过绝对值运算之后的组织B的信号强度大于组织A的信号强度，反映在图像上即组织B比组织A亮，这就造成了图像对比的不一致性。现有技术中解决此问题的方法如下：

反转恢复图像可表示为：其中，x、y分别表示图像像素点在读出方向、相位编码方向上的位置，I(x，y)是像素点的幅值，是极性相位(0或pi)，是误差相位。对于不做预扫描的实部成像功能，消除极性歧义性前，所得为如下两个结果： 或

方法一：基于TI确定实部图像和值符号。该方法选定一个反转时间阈值TI₀，对于TI小于该阈值的，认为实部图像和值应为负；对于TI大于该阈值的，认为实部图像和值应为正，即

其中，m是各层编号。若所得结果不满足上式，则将该实部图像符号取反。本技术主要问题在于，难以确定一个稳定、通用的反转时间阈值TI₀。由于个体差异，同时也由于扫描层面的不同，脑脊液和灰白质等组织的信号和值会有很大变化，难以通过本技术稳定地消除极性歧义性。同时，不同组织的T1也有不同，也使本技术难以适用于所有组织。

方法二：基于信号分布特性得到的图像“惯量”。对于头部的实部成像数据，可以计算图像重心为原点的图像的“惯量”(Moment of Inertia)

其中是极性歧义性消除前的第m层实部图像。由于极性可能为负的灰白质和脑脊液大多在头部中心区域，而极性一般为正的头皮脂肪一般在外围区域，因此当所得实部图像极性正确时，惯量为正，否则为负。本技术仅适用于头部的实部成像，且对反转时间的选择有一定的要求，即该时间必须长于一定阈值，使得头皮脂肪表现为足够强的正信号。不同个体和不同的扫描方位，该阈值会有所不同，使得该方法不具有很强的通用性。

综上，需要提供一种更为确定组织信号极性的磁共振成像方法。

发明内容

为了解决现有磁共振技术反转恢复序实部成像中，实部图像不同组织信号极性判断不准确的问题

一种磁共振成像方法，包括：

采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像；对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像；获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号线；对所述参考图像信号线进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号线；根据相位校正后的参考图像信号线，确定所述实部图像的极性。

优选地，所述不带反转恢复的参考图像信号线是在获取所述实部图像之前或之后采集得到。

优选地，所述不带反转恢复的参考图像信号线通过如下方式获取：

获取所述被扫描对象有信号的层面沿读出方向的投影曲线，所述投影曲线的峰值位置对应实部图像相位编码方向第y0条线；采集与实部图像相位编码方向第y0条线对应的不带反转恢复的参考图像信号线L(x，y0)。

优选地，获取所述被扫描对象有信号的层面沿读出方向的投影曲线步骤如下：

将所述实部图像的相位编码方向作为所述参考图像信号线的读出方向，采集一条零相位编码线；将所述相位编码线进行一维傅里叶变换得到所述有信号层面沿读出方向的投影曲线。

优选地，获取所述被扫描对象中间层面沿读出方向的投影曲线。

优选地，对所述参考图像信号线L(x，y₀)进行相位校正后得到相位校正后的参考图像信号线

优选地，与参考图像信号线L(x，y₀)对应的反转恢复图像线为S(x，y₀)，与相位校正后的参考图像信号线对应相位校正后的反转恢复图像线为校正相位为 其中，conj表示取共轭，phase表示取相位；则，

优选地，根据相位校正后的参考图像信号线的实部和值的正负，确定所得实部图像极性。

优选地，若相位校正后的参考图像信号线的实部和值为正，则实部图像极性正确；若相位校正后的参考图像信号线的实部和值为负，则实部图像有误，需要将其极性置反。

本发明还提供了一种磁共振成像方法，包括：

采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像；

对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像；

获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号面或者参考图像信号体；

对所述参考图像信号面或所述参考图像信号体进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号面或参考图像信号体；

根据所述相位校正后的参考图像信号面的实部和值的正负或所述相位校正后的参考图像信号体的实部和值的正负，确定所述实部图像的极性。

与现有技术相比，本发明提供的磁共振成像方法，解决了反转恢复序实部成像中，实部图像不同组织信号极性判断不准确的问题，通过额外采集参考图像信号线，计算所述参考图像信号线实部和值的正负，来判断实部图像极性，无需对图像本身或扫描参数作相关假设，能够稳定正确地确定所有部位实部图像的极性。

附图说明

图1为现有技术中不同组织的反转恢复曲线图；

图2为本发明提供的磁共振成像方法的流程图；

图3为反转恢复序列结构示意图；

图4为本发明所述参考图像信号线采集示意图；

图5为基于信号分布特性得到的图像“惯量”方法判断组织极性后的实部图像；

图6为基于本发明提供的磁共振图像成像方法判断组织极性后的实部图像；

图7为本发明采用反转恢复序列激发成像过程示意图。

具体实施方式

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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

反转恢复序列的实部成像能够提供更大的对比动态范围，有效增加不同组织的对比度。但是实部成像的过程中，不同组织的极性(纵向磁化矢量符号)可能是不同的，需要通过方法确定不同组织的极性，比如通过反转恢复图像估计，或者采取一定的算法进行判断。现有技术中，无论通过反转恢复图像估计，还是通过算法进行判断，都可能出现判断错误的情形，导致与组织真实的极性不一致，进而造成图像对比不一致。为了解决此问题，本发明提供了一种磁共振成像方法。

如图2所示，一种磁共振成像方法，包括如下步骤：

S10，采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像。

S20，对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像。

S30，获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号线。

S40，对所述参考图像信号线进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号线。

S50，根据相位校正后的参考图像信号线，确定所述实部图像的极性。

下面结合具体实施方式，对上述步骤进行详细说明。

步骤S10，采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像。

如背景技术所述，反转恢复序列具有180°反转预脉冲，如图3所示，首先对被激发的组织施加一个180°反转预脉冲，被激发的组织的宏观纵向弛豫矢量偏转180°，在适当的时刻施加一个90°脉冲，90°脉冲后马上施加一个180°复相脉冲，采集一个自旋回波。其中，180°反转脉冲中点到90°脉冲中点的时间间隔为反转时间(Inversion Time，TI)，90°脉冲中点到回波中点的时间间隔为回波时间(Repetition Time，TE)，相邻的两个180°反转预脉冲中点的时间间隔为接受时间(Repetition Time，TR)。

步骤S20，对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像。

反转恢复图像S(x，y)，各像素点的相位信息不仅包含组织信号的极性，还包括主磁场变化、B1场、涡流、梯度延迟、运动等诸多因素带来的误差相位，因此需要对所述反转恢复图像S(x，y)进行相位校正，得到相位校正之后的反转恢复图像对相位校正之后的反转恢复图像取实部得到实部图像为

步骤S30，获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号线。

所述不带反转恢复的参考图像信号线是在获取所述实部图像之前或之后采集得到。

首先获取所述被扫描对象有信号的层面沿读出方向的投影曲线，在一个实施例中，获取被扫描对象的中间层面沿读出方向的投影曲线。常规磁共振扫描中，被扫描对象的中间层面确定是有信号的。如图4所示，将所述实部图像的相位编码方向作为所述参考图像信号线的读出方向，采集一条零相位编码线，即所述相位为零时，采集所述相位编码线，将所述相位编码线进行一维傅里叶变换并取幅值，得到所述层面沿读出方向的投影曲线。所述投影曲线峰值位置对应实部图像相位编码方法第y₀条线，采集与所述实部图像相位编码方向第y₀条线对应的不带反转恢复的参考图像信号线线L(x，y₀)。

在另一个实施例中，获取被扫描对象的中间层面沿相位编码方向的投影曲线，将所述实部图像的读出方向作为所述参考图像信号线的读出方向，采集一条零相位编码线，将所述零相位编码线进行一维傅里叶变换并取幅值，得到所述层面沿相位编码方向的投影曲线。

步骤S40，对所述图像信号线进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号线。

对所述参考图像信号线L(x，y₀)进行相位校正后得到相位校正后的参考图像信号线与参考图像信号线L(x，y₀)对应的反转恢复图像线为S(x，y₀)，与相位校正后的参考图像信号线对应相位校正后的反转恢复图像线为

通过如下公式计算校正相位为

其中，conj表示取共轭，phase表示取相位；则，

步骤S50，根据相位校正后的参考图像信号线，确定所述实部图像的极性。

在一个实施例中，根据相位校正后的参考图像信号线的实部和值的正负，确定所得实部图像极性。通过如下公式确定实部图像的极性：

若相位校正后的参考图像信号线的实部和值为正，则实部图像极性正确；若相位校正后的参考图像信号线的实部和值为负，则实部图像有误，需要将其极性置反。

需要说明的是，上述相位校正前的反转恢复图像S(x，y)，相位校正之后的反转恢复图像对应的反转恢复图像线S(x，y0)，对应相位校正后的反转恢复图像线通过现有技术常用的方式可以获取，本领域技术人员应当知道，在此不一一赘述。

在其他实施例中，还可以根据参考图像信号面或由多个信号面组成的参考图像信号体来确定实部图像的极性。采集参考图像信号面是指采集有信号层面比如中间层面区域的所有信号线，采集参考图像信号体是指采集多个有信号层面比如中间层面及附近层面区域的所有信号线。该极性确定方法基于完整的信号面或信号体来实现，因此除无需采集用于确定参考图像信号线位置的零相位编码线以及傅里叶变换取幅值得到投影曲线之外，其余步骤与上述描述一致。

如图5与图6所示，图5为采用背景技术“基于信号分布特性得到的图像‘惯量’”的方法确定实部图像极性后的实部图像。实践中，一般认为脑脊液、灰白质以及眼球组织的极性为负，头皮脂肪组织的极性为正，因此实部图像中头皮脂肪区域要比其他区域更加亮，才符合图像对比一致的预期。图5的反转恢复时间较小，头皮脂肪没有表现为足够强的正信号时，该判断方法出错，使得实部图像的极性被置反，头皮脂肪区域比脑脊液等区域反而比较暗。图6与图5基于同一数据的结果，不同的是图6采用了本发明提供的成像方法处理数据，可以看出，利用额外采集的参考图像信号线作为实部图像极性的判断依据，重建的图像符合对比一致的预期。

如图7所示，采用反转恢复序列激发的成像过程，过程1的A、B阶段是经过相位校正的实部图像获取过程，包括获取反转恢复图像，对所述反转恢复图像进行相位校正，之后取实部得到经过相位校正的实部图像。过程2的A、B阶段是相位校正后的参考图像信号线的获取过程，包括获取参考图像信号线，经过相位校正之后取实部。如上述所述，过程2的A、B阶段可以在过程1的A、B阶段之前或者之后完成。整个成像过程的C阶段是用过程2中获取的经过相位校正并且取实部之后的参考图像信号的和值 的正负(sign)来判断过程1获取的实部图像的极性(画图工具无法输入符号因此图7中用符号替代，但是两者都表示经过相位校正之后的信号线)。需要注意的是，过程2中的参考图像信号线是经过相位校正之后取实部，之后在C阶段进行和值计算；在实际的操作中，经过相位校正之后参考图像信号线也可以先计算和值再取实部得到实部和值，本发明的范围不限制于图7中的过程。

如下表1所示，分别采用背景技术方法一、方法二以及本发明技术方案对9例头部断层成像进行扫描分析的结果。采用快速自旋回波反转恢复序列(fast spin-echoinversion recovery sequence)，参数设置分别为TR＝7000ms，TE＝71.4ms，TI＝350ms，ESP＝10.2ms，ETL＝10，and 190 Hz/pixel bandwidth。从表中可以看出，本发明技术方案确定实部图像的极性达到了100％。

表1

为了解决现有磁共振技术反转恢复序实部成像中，实部图像不同组织信号极性判断不准确的问题，本发明技术方案提出通过采集额外的参考图像信号线，计算所述参考图像信号线实部和值的正负，来判断实部图像极性，无需对图像本身或扫描参数作相关假设，能够稳定正确地确定所有部位实部图像的极性。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：

采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像；

对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像；

获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号线；

对所述参考图像信号线进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号线；

根据相位校正后的参考图像信号线，确定所述实部图像的极性；

所述不带反转恢复的参考图像信号线通过如下方式获取：

获取所述被扫描对象有信号的层面沿读出方向的投影曲线，所述投影曲线的峰值位置对应实部图像相位编码方向第y₀条线；

采集与实部图像相位编码方向第y₀条线对应的不带反转恢复的参考图像信号线L(x，y₀)。

2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述不带反转恢复的参考图像信号线是在获取所述实部图像之前或之后采集得到。

3.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，获取所述被扫描对象有信号的层面沿读出方向的投影曲线步骤如下：

将所述实部图像的相位编码方向作为所述参考图像信号线的读出方向，采集一条零相位编码线；

将所述相位编码线进行一维傅里叶变换得到所述有信号层面沿读出方向的投影曲线。

4.如权利要求3所述的磁共振成像方法，其特征在于，获取所述被扫描对象中间层面沿读出方向的投影曲线。

5.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，对所述参考图

像信号线L(x，y₀)进行相位校正后得到相位校正后的参考图像信号线

6.如权利要求5所述的磁共振成像方法，其特征在于，与参考图像信号线L(x，y₀)对应的反转恢复图像线为S(x，y₀)，与相位校正后的参考图像信号线对应相位校正的反转恢复图像线为校正相位为 其中，conj表示取共轭，phase表示取相位；则，

7.如权利要求6所述的磁共振成像方法，其特征在于，根据相位校正后的参考图像信号线的实部和值的正负，确定所得实部图像极性。

8.如权利要求7所述的磁共振成像方法，其特征在于，若相位校正后的参考图像信号线的实部和值为正，则实部图像极性正确；若相位校正后的参考图像信号线的实部和值为负，则实部图像有误，需要将其极性置反。

9.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：

采用反转恢复序列激发被扫描对象，获得反转恢复图像；

对反转恢复图像进行处理，获得对应的实部图像；

获得与所述实部图像对应的、不带反转恢复的参考图像信号面或者参考图像信号体；所述参考图像信号面为采集有信号层面的所有的参考图像信号线，所述参考图像信号体为采集有多个有信号层面的所有的参考图像信号线；

对所述参考图像信号面或所述参考图像信号体进行相位校正，得到相位校正后的参考图像信号面或参考图像信号体；

根据所述相位校正后的参考图像信号面的实部和值的正负或所述相位校正后的参考图像信号体的实部和值的正负，确定所述实部图像的极性；

所述不带反转恢复的参考图像信号线通过如下方式获取：

获取所述被扫描对象有信号的层面沿读出方向的投影曲线，所述投影曲线的峰值位置对应实部图像相位编码方向第y₀条线；

采集与实部图像相位编码方向第y₀条线对应的不带反转恢复的参考图像信号线L(x，y₀)。