CN105662357B - 磁共振温度成像方法及系统 - Google Patents

磁共振温度成像方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105662357B
CN105662357B CN201511007976.2A CN201511007976A CN105662357B CN 105662357 B CN105662357 B CN 105662357B CN 201511007976 A CN201511007976 A CN 201511007976A CN 105662357 B CN105662357 B CN 105662357B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
data
imaging
coil
imaging region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201511007976.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105662357A (zh
Inventor
郭文莎
刘新
邹超
帖长军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201511007976.2A priority Critical patent/CN105662357B/zh
Publication of CN105662357A publication Critical patent/CN105662357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105662357B publication Critical patent/CN105662357B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A61B5/015—By temperature mapping of body part
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7253—Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257—Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供了一种磁共振温度成像方法及系统，该方法包括：基于高加速并行成像混叠控制方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲；在多个温度成像时刻，分别使用该复合激发脉冲同时激发多层成像区域，并分别采集该多层成像区域的混叠信号数据；根据该混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在该温度成像时刻各层该成像区域的磁共振图像数据；根据该温度成像时刻的每层该成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据；多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，该温度图像数据包含温度变化后的该温度成像时刻相对于该初始温度时刻的温度差。本发明能够提高温度成像效率。

Description

磁共振温度成像方法及系统
技术领域
本发明涉及磁共振序列设计技术领域，尤其涉及一种磁共振温度成像方法及系统。
背景技术
磁共振引导的高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)热消融治疗中，多束高强度超声波从不同方向汇聚到焦点，焦点汇聚的能量巨大，瞬间能使组织发生凝固性坏死，一旦焦点定位出现偏差，会对正常组织造成损害。磁共振温度成像技术对HIFU治疗中的靶向组织不同位置进行温度成像，是保障HIFU治疗安全性和治疗效果的关键之一。HIFU治疗过程中靶组织的温度分布不断变化，因此要求温度监测具有较好的实时性。HIFU治疗需要较大的温度成像覆盖范围，由于声通道上组织不均匀，热量沉积可能发生在较大的空间范围内，因此需要实现大范围的温度监测以确保治疗过程的安全性。
通常基于PRFS原理的温度成像使用扰相梯度回波(radiofrequency spoiledgradient echo,RF spoiled GRE)序列。该序列实现简单，但缺点在于速度较慢，如果需要监测大范围的温度分布，则需要配合多层扫描或者三维扫描方法，其时间分辨率会进一步降低。使用回波平面成像(Echo Planar Imaging，EPI)是加快成像速度的手段之一。另外，多层图像重聚成像(multiple adjacent slice thermometry with excitationrefocusing,MASTER)也可以提高温度成像速度，MASTER序列在一个重复周期内连续发射多个中心频率不同的射频脉冲，配合选层梯度，能够分别激发多层图像信号，将多层扫描的时间缩短到一次扫描，提高了成像速度。
现有的图像采集方法只涉及逐层采集图像。一方面，对靶向组织的附近大范围进行成像，需要使用逐层扫描或者三维成像，扫描时间长，时间分辨率低，不能实现实时温度监测。
GRE-EPI序列采集图像能加快图像采集速度，但是EPI对于磁场不均匀性、梯度系统涡流等因素十分敏感，给图像引入额外的畸变。
MASTER序列通过设计特殊的射频激发和梯度，也可以实现在一个重复周期内采集多层图像的信息，但该方法通常导致较长的回波时间(TE)，使得图像信噪比下降，容易出现信号损失和图像变形。
发明内容
本发明提供一种磁共振温度成像方法及系统，以提高温度图像采集的效率。
本发明提供一种磁共振温度成像方法，所述方法包括：基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲；在多个温度成像时刻，分别使用所述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集所述多层成像区域的混叠信号数据；根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在所述温度成像时刻各层所述成像区域的磁共振图像数据；根据所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据；其中，所述多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，所述温度图像数据包含温度变化后的所述温度成像时刻相对于所述初始温度时刻的温度差。
一个实施例中，基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲，包括：利用CAIPRINHA方法确定各所述单激发脉冲的初始相位；根据拉莫方程计算得到所述单激发脉冲的激发频率；根据所述多层成像区域的层数、所述单激发脉冲的初始相位、所述激发频率及一设定脉冲类型确定所述复合激发脉冲。
一个实施例中，采集所述多层成像区域的混叠信号数据，包括：根据所述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取所述多层成像区域的回波信号数据；根据所述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算所述多层成像区域的初始信号数据；对所述初始信号数据进行模数转换处理，得到所述混叠信号数据。
一个实施例中，根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据，包括：使用梯度回波GRE序列逐层采集所述多层成像区域的设定分辨率图像；利用所有所述设定分辨率图像估算用于采集所述混叠信号数据的相控阵线圈的敏感度空间分布数据；利用所述敏感度空间分布数据和所述混叠信号数据，计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据。
一个实施例中，根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据，包括：利用相控阵线圈中的多个线圈，以奈奎斯特脉冲频率对所述成像区域的K空间中心数据进行全采样，以获取各所述线圈的K空间自校准线ACS数据；针对每个所述线圈，利用所述ACS数据和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，估算所述线圈的权重系数；针对每个所述线圈，利用所述线圈的权重系数和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到所述线圈未采集到的各层所述成像区域所对应的K空间数据；针对每个所述线圈，利用拟合得到的K空间数据、所述ACS数据以及采集到的所述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到所述线圈所对应的各层所述成像区域的完整K空间数据；对所述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得所述线圈采集的各层所述成像区域的图像数据；利用B1权重线圈组合方法，将所有所述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的所述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层所述成像区域的磁共振图像数据。
一个实施例中，根据所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据，包括：根据所述初始温度时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位和温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差；根据所述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在所述温度差，以得到温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据。
一个实施例中，所述初始相位为：
其中，n为所述成像区域的层数序号，N为所述多层成像区域的总层数，M为所述复合激发脉冲的重复周期序号。
一个实施例中，所述混叠信号数据为：
其中，x，y为像素位置，i为线圈序号，Ci(x,y)为所述混叠信号；j为所述成像区域的层数序号，N为所述多层成像区域的总层数，FOV为视野范围，为考虑CAIPRINHA方法后第j层成像区域的图像在上述混叠信号所对应图像内的面内位移，Sij为线圈i在第j层所述成像区域的敏感度空间分布数据；Pj为第j层所述成像区域受单激发脉冲激发后发出的信号。
一个实施例中，所述温度差与所述相位差之间的关系为：
其中，为所述相位差，γ为旋磁比，α为温度系数，B0为主磁场强度，ΔT为所述温度差，TE为回波时间。
一个实施例中，估算所述线圈的权重系数的关系式可为：
拟合得到所述线圈未采集到的各层成像区域所对应的K空间数据的关系式可为：
其中，表示第j个线圈的ACS数据，ky表示相位编码方向，Δky为相位编码的间隔，m表示ACS数据在K空间的块中的相对位置，L为相控阵线圈中的线圈总数，l为线圈的序号，Nb为相位编码方向块的总个数，b为相位编码块的序号，n(j,b,l,m)为需要计算的线圈的权重系数，R为加速因子，Sl(ky-bRΔky)为第l个线圈所邻近ACS线的已采集到的K空间数据，Sj为第j个线圈未采集的数据。
本发明还提供一种磁共振温度成像系统，所述系统包括：复合激发脉冲生成单元，用于基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲；混叠信号数据生成单元，用于在多个温度成像时刻，分别使用所述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集所述多层成像区域的混叠信号数据；磁共振图像数据重建单元，用于根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在所述温度成像时刻各层所述成像区域的磁共振图像数据；温度图像数据生成单元，用于根据所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据；其中，所述多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，所述温度图像数据包含温度变化后的所述温度成像时刻相对于所述初始温度时刻的温度差。
一个实施例中，所述复合激发脉冲生成单元包括：初始相位生成模块，用于利用CAIPRINHA方法确定各所述单激发脉冲的初始相位；激发频率生成模块，用于根据拉莫方程计算得到所述单激发脉冲的激发频率；复合激发脉冲生成模块，用于根据所述多层成像区域的层数、所述单激发脉冲的初始相位、所述激发频率及一设定脉冲类型确定所述复合激发脉冲。
一个实施例中，所述混叠信号数据生成单元包括：回波信号数据生成模块，用于根据所述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取所述多层成像区域的回波信号数据；初始信号数据生成模块，用于根据所述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算所述多层成像区域的初始信号数据；混叠信号数据生成模块，用于对所述初始信号数据进行模数转换处理，得到所述混叠信号数据。
一个实施例中，所述磁共振图像数据重建单元包括：设定分辨率图像生成模块，用于使用梯度回波GRE序列逐层采集所述多层成像区域的设定分辨率图像；敏感度空间分布数据生成模块，用于利用所有所述设定分辨率图像估算用于采集所述混叠信号数据的相控阵线圈的敏感度空间分布数据；第一磁共振图像数据生成模块，用于利用所述敏感度空间分布数据和所述混叠信号数据，计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据。
一个实施例中，所述磁共振图像数据重建单元包括：ACS数据生成模块，用于利用相控阵线圈中的多个线圈，以奈奎斯特脉冲频率对所述成像区域的K空间中心数据进行全采样，以获取各所述线圈的K空间自校准线ACS数据；线圈权重系数生成模块，用于针对每个所述线圈，利用所述ACS数据和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，估算所述线圈的权重系数；未采集K空间数据生成模块，用于针对每个所述线圈，利用所述线圈的权重系数和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到所述线圈未采集到的各层所述成像区域所对应的K空间数据；完整K空间数据生成模块，用于针对每个所述线圈，利用拟合得到的K空间数据、所述ACS数据以及采集到的所述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到所述线圈所对应的各层所述成像区域的完整K空间数据；初始图像数据生成模块，用于对所述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得所述线圈采集的各层所述成像区域的图像数据；第二磁共振图像数据生成模块，用于利用B1权重线圈组合方法，将所有所述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的所述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层所述成像区域的磁共振图像数据。
一个实施例中，所述温度图像数据生成单元包括：相位差生成模块，用于根据所述初始温度时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位和温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差；温度图像数据生成模块，用于根据所述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在所述温度差，以得到温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据。
本发明的磁共振温度成像方法及系统，结合高加速并行成像混叠控制CAIPIRINHA方法设计包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲，能够利用该复合激发脉冲同时激发多层成像区域，并采集得到多层图像信号，将各层图像分离重建，并通过水氢质子共振频率方法处理图像信号，能够同时得到各层温度成像。本发明结合同时多层脉冲序列(SMS)方法引入温度成像，不仅将逐层扫描的时间缩短为一层扫描的时间，大大提高了采集速度，而且能够一次激发多层信号，同时得到多层温度图像，实现了靶组织附近大范围的温度同步监测，提高了温度监测的准确性、实时性和覆盖范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明一实施例的磁共振温度成像方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例中复合激发脉冲确定方法的流程示意图；
图3是本发明一实施例中采集混叠信号数据方法的流程示意图；
图4是本发明一实施例中SMS序列原理示意图；
图5是本发明一实施例中获取磁共振图像数据方法的流程示意图；
图6是本发明另一实施例中获取磁共振图像数据方法的流程示意图；
图7是本发明一实施例中获取温度图像数据方法的流程示意图；
图8是根据本发明一实施例的方法获取的混叠图像；
图9和图10是根据本发明一实施例的方法获取的温度图像；
图11是本发明一实施例中磁共振温度成像系统的结构示意图；
图12是本发明一实施例中复合激发脉冲生成单元的结构示意图；
图13是本发明一实施例中混叠信号数据生成单元的结构示意图；
图14是本发明一实施例中磁共振图像数据重建单元的结构示意图；
图15是本发明另一实施例中磁共振图像数据重建单元的结构示意图；
图16是本发明一实施例中温度图像数据生成单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明提供一种磁共振温度成像方法，该方法利用特别设计的复合脉冲同时激发待检测对象的多层成像区域，并利用同时多层脉冲(Simultaneous Multi-Slice Pulse，SMS)序列同时采集多层图像信号，以及特别设计的图像处理方法，能够同时对各层成像区域进行温度成像。
图1是本发明一实施例的磁共振温度成像方法的流程示意图。如图1所示，该磁共振温度成像方法，可包括步骤：
S110：基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲；
S120：在多个温度成像时刻，分别使用上述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集上述多层成像区域的混叠信号数据；
S130：根据上述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在上述温度成像时刻各层上述成像区域的磁共振图像数据；
S140：根据上述温度成像时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到上述温度成像时刻的每层上述成像区域的温度图像数据。
虽然现有技术中已有用于其他类型图像成像(非温度成像)的复合脉冲，但是若使用现有的复合脉冲同时激发上述多层成像区域，并通过相应的同时多层脉冲SMS序列进行采集，得到的不仅是一个混合信号，而且多层成像区域的磁共振图像完全重叠在一起，由于采集混叠信号的各线圈的灵敏度具有相似性，在磁共振图像分离重建过程中会引入较大的噪声，从而导致重建后的图像信噪比下降。
本发明的磁共振温度成像方法，通过上述步骤S110，基于CAIPIRINHA方法设计复合脉冲，利用这样的复合脉冲同时激发待检测对象的多个成像区域，能够使得被同时激发的各层图像在混叠信号所对应的图像中产生一个面内位移，各层成像区域对应的像素点不再重合，以此，能够避免因为线圈灵敏度相似而引起的重建图像病态问题。
在上述步骤S120中，所述的多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，上述的温度图像数据包含温度变化后的温度成像时刻相对于该初始温度时刻的温度差。例如，在一次温度成像中，共选择了30个温度成像时刻，例如可以选择温度会发生变化第一个或第二个时刻(如果前n个时刻温度均未变化，其中的每一个时刻都可以当作初始温度时刻)作为初始温度时刻，在这些可以作为初始温度时刻的时间点，加热器未打开或者刚刚打开，成像区域的温度为室温。
通过上述步骤S120和S130可以获得的在各个温度成像时刻各层成像区域的磁共振图像数据。再通过步骤S140，以初始温度时刻的每层成像区域的磁共振图像作为参考基准，通过温度算法得到在其他温度成像时刻每层成像区域的温度图像数据。
在上述步骤S120中，可使用多种序列采集上述混叠信号，关键在于本发明实施例用于采集混叠信号的序列是针对复合脉冲的。例如，可通过现有的SMS序列或梯度回波GRE序列中的选层梯度、相位编码梯度、读出梯度及模数转换四个过程采集上述混叠信号。
本实施例的磁共振温度成像方法，结合CAIPRINHA方法设计复合脉冲，并通过该复合脉冲同时激发多层成像区域，能够实现同时获取多层成像区域的温度图像数据，显著提高了温度成像的速度。
图2是本发明一实施例中复合激发脉冲确定方法的流程示意图。如图2所示，在上述步骤S110中，基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲的方法，可包括步骤：
S111：利用CAIPRINHA方法确定各上述单激发脉冲的初始相位；
S112：根据拉莫方程计算得到上述单激发脉冲的激发频率；
S113：根据上述多层成像区域的层数、上述单激发脉冲的初始相位、上述激发频率及一设定脉冲类型确定上述复合激发脉冲。
本实施例中，配合CAIPRINHA方法确定复合激发脉冲中单激发脉冲的初始相位，能够使得各层成像区域在上述混叠信号所对应的磁共振图像中产生一面内位移，以利于后续重建单层成像区域的磁共振图像。不同的实施例中可沿不同的编码方向产生面内位移。
上述复合激发脉冲中的每个单激发脉冲对应激发一层成像区域的磁共振图像。在上述步骤S113中，上述多层成像区域的层数可与合激发脉冲中单激发脉冲的个数相等。
在上述步骤S111中，例如，可设计每一个复合激发脉冲的各个激发脉冲的初始相位满足：在激发第n层成像区域的磁共振图像时，该单个激发脉冲在第M个复合激发脉冲重复周期TR中的初始相位为：
其中，n为上述成像区域的层数序号，N为上述多层成像区域的总层数(激发层数)，M为上述复合激发脉冲的重复周期序号(TR)。
在上述步骤S112中，该拉莫方程可表示为：
ω＝γ(B0+B)， (2)
其中，ω为单个激发脉冲的激发频率，γ为旋磁比，B0为主磁场强度，B为在采集混叠信号时选层梯度产生的磁场强度。
在同一选层梯度作用下，磁场前度B随着空间位置线性变化。当单个激发脉冲的激发频率为ω时，对应选层梯度磁场B位置处的质子被激发，产生图像信号。复合激发脉冲中的每个激发脉冲可具有不同的中心激发频率。
在上述步骤S113，基于步骤S111和S112确定的初始相位和激发频率，再选择一种脉冲类型，即可最终确定该单个激发脉冲，从而确定该复合激发脉冲。其中，激发不同层成像区域和/或不同脉冲重复周期中，各单激发脉冲之间的初始相位和/或频率可不相同。较佳地，各单激发脉冲的脉冲类型相同。上述设定脉冲类型可以是多种类型，例如正弦脉冲、余弦脉冲等，具体可视后续重建图像所采用的方法而定。
图3是本发明一实施例中采集混叠信号数据方法的流程示意图。如图3所示，在上述步骤S120中，采集上述多层成像区域的混叠信号数据的方法，可包括步骤：
S121：根据上述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取上述多层成像区域的回波信号数据；
S122：根据上述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算上述多层成像区域的初始信号数据；
S123：对上述初始信号数据进行模数转换处理，得到上述混叠信号数据。
在上述步骤S121中，由于复合激发脉冲中的每个激发脉冲可具有不同的中心激发频率，配合同一选层梯度作用，由拉莫方程(2)可知，各个单激发脉冲可对应激发不同位置的质子，从而利用一个复合激发脉冲同时激发多层成像区域，能够得到各层成像区域的回波信号数据。
再通过上述步骤S122，结合相位编码梯度和读出梯度，计算得到多层成像区域的初始信号数据，即成像区域的图像信号，例如，该初始信号数据为模拟信号。
继而通过上述步骤S123，可将模拟的初始信号数据转换为数字信号的混叠信号数据，以便于后续重建图像。
值得说明的是，本发明各实施例中，选层梯度、相位编码梯度、读出梯度及模数转换可与梯度回波GRE序列中的相应方法类似，但本发明所使用的射频脉冲为可同时激发多层图像的复合激发脉冲，而梯度回波GRE序列所针对的是仅激发一层图像的单个脉冲，所以，本发明实施例中的采集方法，与现有技术中相应方法不同，例如，选层梯度、相位编码梯度、读出梯度及模数转换均是针对多层成像区域所对应的信号数据进行的。
本实施例中，通过针对多层成像区域选层梯度、相位编码梯度、读出梯度及模数转换采集混叠信号数据，能够得到成像较佳的磁共振图像。
一个实施例中，由于采集混叠信号的相控阵线圈中各线圈单元对检测对象例如靶组织不同位置的敏感性不同，所以能够提供外部空间编码。对于磁共振图像中的各点，混叠信号可表示为：
其中，x，y为像素位置，i为相控阵线圈中线圈的序号，Ci(x,y)为上述混叠信号；j为上述成像区域的层数序号，N为上述多层成像区域的总层数，FOV为视野范围，为考虑CAIPRINHA方法后第j层成像区域的图像在上述混叠信号所对应图像内的面内位移，Sij为线圈i在第j层成像区域的敏感度空间分布数据；Pj为第j层成像区域受单激发脉冲激发后发出的信号。该图像空间的混叠信号可用于利用SENSE方法进行图像重建。
公式(3)可以表明，结合CAIPRINHA方法后设计的复合激发脉冲，与原有的复合激发脉冲，可使各层成像区域的图像在上述混叠信号所对应图像内产生一个面内位移。相邻层之间的面内距离为该距离可使后续重建正常的单层成像区域的磁共振图像。
图4是本发明一实施例中SMS序列原理示意图。如图4所示，一个实施例中，复合激发脉冲(射频脉冲)RF的激发角度为α°，该复合激发脉冲RF中包含多个单激发脉冲，且该复合激发脉冲RF具有重复周期TR。结合一选层梯度(选层方向)SS可得到一回波信号。然后，根据一相位编码梯度(相位编码方向)PE和一读出梯度(读出方向)RO可由上述回波信号得到模拟的混叠信号。最后通过模数转换ADC处理，可以得到数字的混叠信号。
由图4可以看出，SMS序列与GRE序列的主要区别在于所使用的射频脉冲不同，以及在选层梯度、相位编码梯度、读出梯度及模数转换过程中的具体实现相应地有所不同。
图5是本发明一实施例中获取磁共振图像数据方法的流程示意图，如图5所示，在上述步骤S130中，根据上述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层上述成像区域的磁共振图像数据的方法，可包括步骤：
S1311：使用梯度回波GRE序列逐层采集上述多层成像区域的设定分辨率图像；
S1312：利用所有上述设定分辨率图像估算用于采集上述混叠信号数据的相控阵线圈的敏感度空间分布数据；
S1313：利用上述敏感度空间分布数据和上述混叠信号数据，计算得到各层上述成像区域的磁共振图像数据。
本实施例中，利用敏感度编码(Sensitivity Encoding，SENSE)的方法重建单层成像区域的磁共振图像。该方法能够直接在图像空间把多层成像区域的混合磁共振图像分离成单层成像区域的磁共振图像，重建图像效果佳。
在上述步骤S1311中，相控阵线圈中的各线圈均分别采集该设定分辨率图像。该设定分辨率图像的分辨率较佳地低于利用本发明的方法获得的(单层成像区域或多层成像区域的)磁共振图像的分辨率，可以是低分辨率图像，以此，可以提高该设定分辨率图像的采集速度。在上述步骤S1312中，所有设定分辨率图像可指相控阵线圈中所有线圈所采集的设定分辨率图像。
例如，通过上述步骤S1311可获取公式(3)中相控阵线圈中线圈i在第j层成像区域的敏感度空间分布数据Sij；通过上述步骤S1313，根据混叠信号Ci和敏感度空间分布数据Sij，可计算得到各层成像区域被激发后发出的信号Pj，从而能够得到单层成像区域的磁共振图像。推算出各层成像区域所发出信号的示意性公式可为：
[P]＝[S]-1·[C]， (4)
其中，[P]为由各层成像区域受激发后分别发出的信号构成的矩阵，[S]-1为由各线圈的敏感度空间分布数据构成的矩阵的逆，[C]为由各线圈所采集的混叠信号构成的矩阵。公式(4)表明了单层成像区域的磁共振图像的基本求解方法，具体求解方法，可使混叠信号Ci和敏感度空间分布数据Sij的具体形式而定。
图6是本发明另一实施例中获取磁共振图像数据方法的流程示意图。如图6所示，在上述步骤S130中，根据上述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层上述成像区域的磁共振图像数据的方法，可包括步骤：
S1321：利用相控阵线圈中的多个线圈，以奈奎斯特脉冲频率对上述成像区域的K空间中心数据进行全采样，以获取各上述线圈的K空间自校准线ACS数据；
S1322：针对每个上述线圈，利用上述ACS数据和上述线圈采集到的上述混叠信号所对应的K空间数据，估算上述线圈的权重系数；
S1323：针对每个上述线圈，利用上述线圈的权重系数和上述线圈采集到的上述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到上述线圈未采集到的各层上述成像区域所对应的K空间数据；
S1324：针对每个上述线圈，利用拟合得到的K空间数据、上述ACS数据以及采集到的上述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到上述线圈所对应的各层上述成像区域的完整K空间数据；
S1325：对上述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得上述线圈采集的各层上述成像区域的图像数据；
S1326：利用B1权重线圈组合方法，将所有上述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的上述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层上述成像区域的磁共振图像数据。
考虑到所采集的上述混叠信号数据可以看成是由多个未混叠图像(单层成像区域的图像)在K空间经过欠采样得到的，其中，欠采样因子可等于SMS序列中激发的成像区域的层数。本实施例中，利用广义自校准并行获取(Generalized Autocalibrating PartiallyParallel Acquisitions，GRAPPA)(Slice-GRAPPA)方法重建图像，即将多层成像区域的混叠信号所对应的混叠图像分离为解混叠后的各层成像区域的磁共振图像。Slice-GRAPPA方法是一种基于K空间的并行成像方法。该Slice-GRAPPA方法假设相控阵线圈中的每个线圈在K空间的任一条线可以通过与与其邻近的其他线圈在K空间中的线拟合得到，邻近线与被拟合的线的相对位置决定了各邻近线贡献的权重大小。
例如，每个线圈所采集图像的像素为256像素*256像素，由于在多层成像区域的混叠图像中，不同成像区域的图像的像素点一部分重叠在一起，造成从该混叠图像中所得到的单层成像区域的图像例如只有48像素*48像素，可以将混叠信号数据看做是欠采样数据，在K空间对应为线的缺失，根据线圈的权重大小，可以将单层成像区域的图像中缺失的K空间线拟合得到。
在上述步骤S1321中，对各层成像区域的图像分别采集自校准线(Auto-calibration Signal Lines，ACS)数据，也就是各层成像区域的图像的中心位置。例如，以奈奎斯特脉冲频率对各层成像区域的图像分别进行全采样，以获取各线圈的ACS数据。
在上述步骤S1322中，针对相控阵线圈中的每个上述线圈，利用上述ACS数据和线圈所采集的K空间的混叠信号数据(可看做欠采样数据)，估算各线圈的权重系数。由于Slice-GRAPPA方法是基于K空间的，所以混叠信号数据需要是K空间的数据。一般磁共振仪器会同时输出图像空间混叠信号数据和K空间混叠信号数据。若一个实施例中，只有图像空间的混叠信号数据，则需要将其通过傅里叶变换转换至K空间。一个实施例中，估算线圈的权重系数的关系可为：
其中，表示第j个线圈的ACS数据，ky表示相位编码方向，Δky为相位编码的间隔，m表示ACS数据在K空间的块中的相对位置，L为相控阵线圈中的线圈总数，l为线圈的序号，Nb为相位编码方向块的总个数，b为相位编码块的序号，n(j,b,l,m)为需要计算的线圈的权重系数，R为加速因子，Sl(ky-bRΔky)为第l个线圈所邻近ACS线的已采集到的K空间数据。
在上述步骤S1323中，针对相控阵线圈中的每个线圈，利用步骤S1322得到的线圈的权重系数和该线圈所对应(采集)的K空间的混叠信号数据，拟合得到该线圈未采集到的各层成像区域所对应的K空间数据。可利用求得的线圈权重系数n(j,b,l,m)和已采集到K空间数据Sl(ky-bRΔky)拟合出每个线圈未采集到的K空间数据。一个实施例中，拟合得到上述线圈未采集到的各层成像区域所对应的K空间数据的关系式可为：
其中，公式(6)与公式(5)的区别在于，在估算线圈权重系数时(公式(5))，公式左侧为线圈所采集的ACS数据，权重系数为待求量；而在拟合得到K空间数据时(公式(6))，将公式(5)得到的线圈的权重系数代入进来，公式左侧Sj为第j个线圈未采集的数据，为需要拟合的数据。
将上述拟合出的数据、已采集的数据以及ACS线数据合并，恢复出每个线圈完整的K空间数据(步骤S1324)，并将其进行逆傅里叶变换得每个线圈的重建图像(步骤S1325)，最后利用B1权重线圈组合方法将各线圈图像合成为最终图像，即为解混叠后的各层成像(步骤S1326)。
图7是本发明一实施例中获取温度图像数据方法的流程示意图。如图7所示，在上述步骤S140中，根据上述温度成像时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到上述温度成像时刻的每层上述成像区域的温度图像数据的方法，可包括步骤：
S141：根据上述初始温度时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据的相位和温度变化后的上述温度成像时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差；
S142：根据上述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在上述温度差，以得到温度变化后的上述温度成像时刻的每层上述成像区域的温度图像数据。
本实施例中，使用质子共振频率偏移(Proton Resonance Frequency Shift，PRFS)方法分析各层图像得到温度图像。温度变化引起水质子共振频率改变，可由磁共振图像信号的相位反映出来。通过检测氢质子相位变化就可以求出温度变化。
在上述步骤S141中，该初始温度时刻可以是加热器刚刚开启或还没有加热的时刻，此时，成像区域的温度可视为室温，可看作初始温度时刻的温度图像已知。以上述初始温度时刻的磁共振图像作为参考基准，可以得到温度成像时刻相对于该初始温度时刻的磁共振图像的相位差。再通过步骤S142，根据PRFS方法计算得到温度变化量，即温度差，从而可以得到温度成像时刻的温度图像。类似地，可以得到多个温度成像时刻，即加热器加热时的温度图像。一个实施例中，上述温度差与上述相位差之间的关系可为：
其中，为上述相位差，γ为旋磁比，α为温度系数，B0为主磁场强度，ΔT为上述温度差，TE为回波时间。在大多数水性组织中，温度系数例如可为-0.01ppm/Co，旋磁比γ例如可为42.576MHz/T。
本实施例中，通过每层成像区域的磁共振图像的相位信息，即可计算得到在温度成像时刻成像区域的温度情况。只要能够获取到磁共振图像的相位信息即可利用本实施例中的PRFS方法获取温度图像。
一个具体实施例中，例如，视野范围FOV为128mm*128mm，成像区域的层厚为3mm，同时激发的层数为2层，层中心距离为12mm，图像的分辨率为128*128，脉冲的翻转角为15度，脉冲重复时间TR为25ms，回波时间TE为10ms，图像采集的带宽为390Hz/pixel，利用本发明实施例的磁共振温度成像方法，可以首先得到如图8所示的混叠图像，最后可得到第一层温度图像(如图9所示)和第二层温度图像(如图10所示)。实践证明，本发明实施例的方法可以同时得到多层质量较佳的成像区域例如靶组织的温度图像。
本发明的磁共振温度成像方法，结合高加速并行成像混叠控制CAIPIRINHA方法设计包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲，能够利用该复合激发脉冲同时激发多层成像区域，并采集得到多层图像信号，将各层图像分离重建，并通过水氢质子共振频率方法处理图像信号，能够同时得到各层温度成像，是一种同时采集多层图像的磁共振温度成像方法。本发明将同时多层脉冲序列SMS方法引入温度成像中，不仅将逐层扫描的时间缩短为一层扫描的时间，大大提高了采集速度，而且能够一次激发多层信号，同时得到多层温度图像，实现了靶组织附近大范围的温度同步监测，提高了温度监测的准确性、实时性和覆盖范围。
基于与图1所示的磁共振温度成像方法相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种磁共振温度成像系统，如下面实施例所述。由于该磁共振温度成像系统解决问题的原理与磁共振温度成像方法相似，因此该磁共振温度成像系统的实施可以参见磁共振温度成像方法的实施，重复之处不再赘述。
图11是本发明一实施例中磁共振温度成像系统的结构示意图。如图11所示，磁共振温度成像系统可包括：复合激发脉冲生成单元210、混叠信号数据生成单元220、磁共振图像数据重建单元230及温度图像数据生成单元240，上述各单元顺序连接。
复合激发脉冲生成单元210，用于基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲。
混叠信号数据生成单元220，用于在多个温度成像时刻，分别使用上述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集上述多层成像区域的混叠信号数据。
磁共振图像数据重建单元230，用于根据上述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在上述温度成像时刻各层上述成像区域的磁共振图像数据。
温度图像数据生成单元240，用于根据上述温度成像时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到上述温度成像时刻的每层上述成像区域的温度图像数据。
其中，所述多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，上述温度图像数据包含温度变化后的上述温度成像时刻相对于上述初始温度时刻的温度差。
本发明的磁共振温度成像方法，通过上述复合激发脉冲生成单元210，基于CAIPIRINHA方法设计复合脉冲，利用这样的复合脉冲同时激发待检测对象的多个成像区域，能够使得被同时激发的各层图像在混叠信号所对应的图像中产生一个面内位移，各层成像区域对应的像素点不再重合，以此，能够避免因为线圈灵敏度相似而引起的重建图像病态问题。
图12是本发明一实施例中复合激发脉冲生成单元的结构示意图。如图12所示，上述复合激发脉冲生成单元210可包括：初始相位生成模块211、激发频率生成模块212及复合激发脉冲生成模块213，上述各模块顺序连接。
初始相位生成模块211，用于利用CAIPRINHA方法确定各上述单激发脉冲的初始相位。
激发频率生成模块212，用于根据拉莫方程计算得到上述单激发脉冲的激发频率。
复合激发脉冲生成模块213，用于根据上述多层成像区域的层数、上述单激发脉冲的初始相位、上述激发频率及一设定脉冲类型确定上述复合激发脉冲。
本实施例中，初始相位生成模块211中配合CAIPRINHA方法确定复合激发脉冲中单激发脉冲的初始相位，能够使得各层成像区域在上述混叠信号所对应的磁共振图像中产生一面内位移，以利于后续重建单层成像区域的磁共振图像。
一个实施例中，可设计每一个复合激发脉冲的各个激发脉冲的初始相位满足，在激发第n层成像区域的磁共振图像时，该单个激发脉冲在第M个复合激发脉冲重复周期TR中的初始相位为：
其中，n为上述成像区域的层数序号，N为上述多层成像区域的总层数(激发层数)，M为上述复合激发脉冲的重复周期序号(TR)。
一个实施例中，拉莫方程可表示为：
ω＝γ(B0+B)，
其中，ω为单个激发脉冲的激发频率，γ为旋磁比，B0为主磁场强度，B为在采集混叠信号时选层梯度产生的磁场强度。
图13是本发明一实施例中混叠信号数据生成单元的结构示意图。如图13所示，上述混叠信号数据生成单元220可包括：回波信号数据生成模块221、初始信号数据生成模块222及混叠信号数据生成模块223，上述各模块顺序连接。
回波信号数据生成模块221，用于根据上述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取上述多层成像区域的回波信号数据。
初始信号数据生成模块222，用于根据上述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算上述多层成像区域的初始信号数据。
混叠信号数据生成模块223，用于对上述初始信号数据进行模数转换处理，得到上述混叠信号数据。
本实施例中，通过针对多层成像区域选层梯度、相位编码梯度、读出梯度及模数转换采集混叠信号数据，能够得到成像较佳的磁共振图像。
一个实施例中，对于磁共振图像中的各点，混叠信号可表示为：
其中，x，y为像素位置，i为相控阵线圈中线圈的序号，Ci(x,y)为上述混叠信号；j为上述成像区域的层数序号，N为上述多层成像区域的总层数，FOV为视野范围，为考虑CAIPRINHA方法后第j层成像区域的图像在上述混叠信号所对应图像内的面内位移，Sij为线圈i在第j层上述成像区域的敏感度空间分布数据；Pj为第j层成像区域受单激发脉冲激发后发出的信号。
图14是本发明一实施例中磁共振图像数据重建单元的结构示意图。如图14所示，磁共振图像数据重建单元230可包括：设定分辨率图像生成模块2311、敏感度空间分布数据生成模块2312及第一磁共振图像数据生成模块2313，上述各模块顺序连接。
设定分辨率图像生成模块2311，用于使用梯度回波GRE序列逐层采集上述多层成像区域的设定分辨率图像。
敏感度空间分布数据生成模块2312，用于利用所有上述设定分辨率图像估算用于采集上述混叠信号数据的相控阵线圈的敏感度空间分布数据。
第一磁共振图像数据生成模块2313，用于利用上述敏感度空间分布数据和上述混叠信号数据，计算得到各层上述成像区域的磁共振图像数据。
本实施例中，综合各模块利用敏感度编码(Sensitivity Encoding，SENSE)的方法重建单层成像区域的磁共振图像。该方法能够直接在图像空间把多层成像区域的混合磁共振图像分离成单层成像区域的磁共振图像，重建图像效果佳。
图15是本发明另一实施例中磁共振图像数据重建单元的结构示意图。如图15所示，上述磁共振图像数据重建单元230可包括：ACS数据生成模块2321、线圈权重系数生成模块2322、未采集K空间数据生成模块2323、完整K空间数据生成模块2324、初始图像数据生成模块2325及第二磁共振图像数据生成模块2326，上述各模块顺序连接。
ACS数据生成模块2321，用于利用相控阵线圈中的多个线圈，以奈奎斯特脉冲频率对上述成像区域的K空间中心数据进行全采样，以获取各上述线圈的K空间自校准线ACS数据。
线圈权重系数生成模块2322，用于针对每个上述线圈，利用上述ACS数据和上述线圈采集到的上述混叠信号所对应的K空间数据，估算上述线圈的权重系数。
未采集K空间数据生成模块2323，用于针对每个上述线圈，利用上述线圈的权重系数和上述线圈采集到的上述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到上述线圈未采集到的各层上述成像区域所对应的K空间数据。
完整K空间数据生成模块2324，用于针对每个上述线圈，利用拟合得到的K空间数据、上述ACS数据以及采集到的上述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到上述线圈所对应的各层上述成像区域的完整K空间数据。
初始图像数据生成模块2325，用于对上述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得上述线圈采集的各层上述成像区域的图像数据。
第二磁共振图像数据生成模块2326，用于利用B1权重线圈组合方法，将所有上述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的上述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层上述成像区域的磁共振图像数据。
本实施例中，综合各模块，利用广义自校准并行获取(GeneralizedAutocalibrating Partially Parallel Acquisitions，GRAPPA)(Slice-GRAPPA)方法重建图像，即将多层成像区域的混叠信号所对应的混叠图像分离为解混叠后的各层成像区域的磁共振图像。Slice-GRAPPA方法是一种基于K空间的并行成像方法。Slice-GRAPPA方法假设相控阵线圈中的每个线圈在K空间的任一条线可以通过与与其邻近的其他线圈在K空间中的线拟合得到，邻近线与被拟合的线的相对位置决定了各邻近线贡献的权重大小。
一个实施例中，估算线圈的权重系数的关系可为：
其中，表示第j个线圈的ACS数据，ky表示相位编码方向，Δky为相位编码的间隔，m表示ACS数据在K空间的块中的相对位置，L为相控阵线圈中的线圈总数，l为线圈的序号，Nb为相位编码方向块的总个数，b为相位编码块的序号，n(j,b,l,m)为需要计算的线圈的权重系数，R为加速因子，Sl(ky-bRΔky)为第l个线圈所邻近ACS线的已采集到的K空间数据。
一个实施例中，拟合得到上述线圈未采集到的各层成像区域所对应的K空间数据的关系式可为：
其中，Sj为第j个线圈未采集的数据，为需要拟合的数据。
图16是本发明一实施例中温度图像数据生成单元的结构示意图。如图16所示，上述温度图像数据生成单元240可包括：相位差生成模块241和温度图像数据生成模块242，相互连接。
相位差生成模块241，用于根据上述初始温度时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据的相位和温度变化后的上述温度成像时刻的每层上述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差。
温度图像数据生成模块242，用于根据上述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在上述温度差，以得到温度变化后的上述温度成像时刻的每层上述成像区域的温度图像数据。
一个实施例中，上述温度差与上述相位差之间的关系可为：
其中，为上述相位差，γ为旋磁比，α为温度系数，B0为主磁场强度，ΔT为上述温度差，TE为回波时间。在大多数水性组织中，温度系数例如可为-0.01ppm/Co，旋磁比γ例如可为42.576MHz/T。
本实施例中，通过每层成像区域的磁共振图像的相位信息，即可计算得到在温度成像时刻成像区域的温度情况。只要能够获取到磁共振图像的相位信息即可利用本发明实施例中的PRFS方法获取温度图像。
本发明的磁共振温度成像系统，结合高加速并行成像混叠控制CAIPIRINHA方法设计包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲，能够利用该复合激发脉冲同时激发多层成像区域，并采集得到多层图像信号，将各层图像分离重建，并通过水氢质子共振频率方法处理图像信号，能够同时得到各层温度成像。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种磁共振温度成像方法，其特征在于，所述方法包括：
基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲；
在多个温度成像时刻，分别使用所述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集所述多层成像区域的混叠信号数据；
根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在所述温度成像时刻各层所述成像区域的磁共振图像数据；
根据所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据；
其中，所述多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，所述温度图像数据包含温度变化后的所述温度成像时刻相对于所述初始温度时刻的温度差；
根据所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据，包括：
根据所述初始温度时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位和温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差；
根据所述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在所述温度差，以得到温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据。
2.如权利要求1所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲，包括：
利用CAIPRINHA方法确定各所述单激发脉冲的初始相位；
根据拉莫方程计算得到所述单激发脉冲的激发频率；
根据所述多层成像区域的层数、所述单激发脉冲的初始相位、所述激发频率及一设定脉冲类型确定所述复合激发脉冲。
3.如权利要求1所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，采集所述多层成像区域的混叠信号数据，包括：
根据所述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取所述多层成像区域的回波信号数据；
根据所述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算所述多层成像区域的初始信号数据；
对所述初始信号数据进行模数转换处理，得到所述混叠信号数据。
4.如权利要求1所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据，包括：
使用梯度回波GRE序列逐层采集所述多层成像区域的设定分辨率图像；
利用所有所述设定分辨率图像估算用于采集所述混叠信号数据的相控阵线圈的敏感度空间分布数据；
利用所述敏感度空间分布数据和所述混叠信号数据，计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据。
5.如权利要求1所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据，包括：
利用相控阵线圈中的多个线圈，以奈奎斯特脉冲频率对所述成像区域的K空间中心数据进行全采样，以获取各所述线圈的K空间自校准线ACS数据；
针对每个所述线圈，利用所述ACS数据和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，估算所述线圈的权重系数；
针对每个所述线圈，利用所述线圈的权重系数和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到所述线圈未采集到的各层所述成像区域所对应的K空间数据；
针对每个所述线圈，利用拟合得到的K空间数据、所述ACS数据以及采集到的所述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到所述线圈所对应的各层所述成像区域的完整K空间数据；
对所述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得所述线圈采集的各层所述成像区域的图像数据；
利用B1权重线圈组合方法，将所有所述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的所述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层所述成像区域的磁共振图像数据。
6.如权利要求2所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，所述初始相位为：
其中，n为所述成像区域的层数序号，N为所述多层成像区域的总层数，M为所述复合激发脉冲的重复周期序号。
7.如权利要求4所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，所述混叠信号数据为：
其中，x，y为像素位置，i为线圈序号，Ci(x,y)为所述混叠信号；j为所述成像区域的层数序号，N为所述多层成像区域的总层数，FOV为视野范围，为考虑CAIPRINHA方法后第j层成像区域的图像在上述混叠信号所对应图像内的面内位移，Sij为线圈i在第j层所述成像区域的敏感度空间分布数据；Pj为第j层所述成像区域受单激发脉冲激发后发出的信号。
8.如权利要求1所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，所述温度差与所述相位差之间的关系为：
其中，为所述相位差，γ为旋磁比，α为温度系数，B0为主磁场强度，ΔT为所述温度差，TE为回波时间。
9.如权利要求5所述的磁共振温度成像方法，其特征在于，
估算所述线圈的权重系数的关系式为：
拟合得到所述线圈未采集到的各层成像区域所对应的K空间数据的关系式为：
其中，表示第j个线圈的ACS数据，ky表示相位编码方向，Δky为相位编码的间隔，m表示ACS数据在K空间的块中的相对位置，L为相控阵线圈中的线圈总数，l为线圈的序号，Nb为相位编码方向块的总个数，b为相位编码块的序号，n(j,b,l,m)为需要计算的线圈的权重系数，R为加速因子，Sl(ky-bRΔky)为第l个线圈所邻近ACS线的已采集到的K空间数据，Sj为第j个线圈未采集的数据。
10.一种磁共振温度成像系统，其特征在于，所述系统包括：
复合激发脉冲生成单元，用于基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲；
混叠信号数据生成单元，用于在多个温度成像时刻，分别使用所述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集所述多层成像区域的混叠信号数据；
磁共振图像数据重建单元，用于根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在所述温度成像时刻各层所述成像区域的磁共振图像数据；
温度图像数据生成单元，用于根据所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过温度算法计算得到所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据；
其中，所述多个温度成像时刻包含一温度变化前的初始温度时刻，所述温度图像数据包含温度变化后的所述温度成像时刻相对于所述初始温度时刻的温度差；
所述温度图像数据生成单元包括：
相位差生成模块，用于根据所述初始温度时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位和温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差；
温度图像数据生成模块，用于根据所述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在所述温度差，以得到温度变化后的所述温度成像时刻的每层所述成像区域的温度图像数据。
11.如权利要求10所述的磁共振温度成像系统，其特征在于，所述复合激发脉冲生成单元包括：
初始相位生成模块，用于利用CAIPRINHA方法确定各所述单激发脉冲的初始相位；
激发频率生成模块，用于根据拉莫方程计算得到所述单激发脉冲的激发频率；
复合激发脉冲生成模块，用于根据所述多层成像区域的层数、所述单激发脉冲的初始相位、所述激发频率及一设定脉冲类型确定所述复合激发脉冲。
12.如权利要求10所述的磁共振温度成像系统，其特征在于，所述混叠信号数据生成单元包括：
回波信号数据生成模块，用于根据所述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取所述多层成像区域的回波信号数据；
初始信号数据生成模块，用于根据所述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算所述多层成像区域的初始信号数据；
混叠信号数据生成模块，用于对所述初始信号数据进行模数转换处理，得到所述混叠信号数据。
13.如权利要求10所述的磁共振温度成像系统，其特征在于，所述磁共振图像数据重建单元包括：
设定分辨率图像生成模块，用于使用梯度回波GRE序列逐层采集所述多层成像区域的设定分辨率图像；
敏感度空间分布数据生成模块，用于利用所有所述设定分辨率图像估算用于采集所述混叠信号数据的相控阵线圈的敏感度空间分布数据；
第一磁共振图像数据生成模块，用于利用所述敏感度空间分布数据和所述混叠信号数据，计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据。
14.如权利要求10所述的磁共振温度成像系统，其特征在于，所述磁共振图像数据重建单元包括：
ACS数据生成模块，用于利用相控阵线圈中的多个线圈，以奈奎斯特脉冲频率对所述成像区域的K空间中心数据进行全采样，以获取各所述线圈的K空间自校准线ACS数据；
线圈权重系数生成模块，用于针对每个所述线圈，利用所述ACS数据和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，估算所述线圈的权重系数；
未采集K空间数据生成模块，用于针对每个所述线圈，利用所述线圈的权重系数和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到所述线圈未采集到的各层所述成像区域所对应的K空间数据；
完整K空间数据生成模块，用于针对每个所述线圈，利用拟合得到的K空间数据、所述ACS数据以及采集到的所述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到所述线圈所对应的各层所述成像区域的完整K空间数据；
初始图像数据生成模块，用于对所述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得所述线圈采集的各层所述成像区域的图像数据；
第二磁共振图像数据生成模块，用于利用B1权重线圈组合方法，将所有所述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的所述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层所述成像区域的磁共振图像数据。
CN201511007976.2A 2015-12-29 2015-12-29 磁共振温度成像方法及系统 Active CN105662357B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511007976.2A CN105662357B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 磁共振温度成像方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511007976.2A CN105662357B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 磁共振温度成像方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105662357A CN105662357A (zh) 2016-06-15
CN105662357B true CN105662357B (zh) 2018-08-14

Family

ID=56297741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511007976.2A Active CN105662357B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 磁共振温度成像方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105662357B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106597333B (zh) * 2016-12-30 2019-05-31 上海联影医疗科技有限公司 一种磁共振并行成像方法及磁共振成像系统
US10823806B2 (en) * 2017-11-22 2020-11-03 Siemens Healthcare Gmbh Magnetic resonance imaging using dataset undersampling
CN108305221B (zh) * 2018-01-03 2021-10-12 上海东软医疗科技有限公司 一种磁共振并行成像方法和装置
CN110133555B (zh) * 2018-02-08 2021-11-05 深圳先进技术研究院 一种Wave-CAIPI磁共振成像参数的解析优化方法、装置及介质
CN108652627A (zh) * 2018-03-13 2018-10-16 安徽锐捷信息科技有限公司 一种磁共振温度成像方法及装置
CN116819414A (zh) * 2023-06-26 2023-09-29 江苏力磁医疗设备有限公司 Dwi图像生成方法、装置、存储介质及磁共振系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105662357A (zh) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105662357B (zh) 磁共振温度成像方法及系统
US10422845B2 (en) Systems and methods for steady-state magnetic resonance fingerprinting
CN102247163B (zh) 磁共振引导高强度聚焦超声聚焦的方法和装置
JP6084573B2 (ja) マルチポイントディクソン技術を用いるｍｒ撮像
EP2496954B1 (en) Mr imaging using navigators
CN105473067B (zh) 用于降低mr成像中声音噪声水平的系统和方法
RU2582474C2 (ru) Эмуляция виртуальных катушек в мрт с параллельной передачей
US9739857B2 (en) Method and magnetic resonance apparatus for echo planar imaging with data entry into k-space along a zigzag trajectory
JP2014184146A5 (zh)
JPH0549611A (ja) 磁気共鳴映像装置
CN105103001A (zh) 使用高snr同相图像和较低snr至少部分地异相图像的dixon型水/脂肪分离mri
US20120046539A1 (en) Dual-contrast mr imaging using fluid-attenuation inversion recovery (flair)
US10359487B2 (en) Zero echo time MR imaging
JP2015525604A (ja) 改善された磁気共鳴収集のための方法およびシステム
CN101156777B (zh) 磁共振成像装置和磁共振成像方法
EP3084460A1 (en) Phase-sensitive inversion recovery mri with water/fat separation
EP3080634A1 (en) Zero echo time mr imaging with water/fat separation
JP4698231B2 (ja) 磁気共鳴診断装置
US20160341806A1 (en) Zero echo time mr imaging with sampling of k-space center
CN102525469B (zh) 针对小目标的磁共振成像方法和系统
EP2581756A1 (en) MR imaging using parallel signal acquisition
EP3185029A1 (en) Mr imaging using propeller acquisition with t2 decay correction
JP5508165B2 (ja) 磁気共鳴イメージング装置及びｔ２マップ取得方法
CN111344588A (zh) 使用运动相关径向或螺旋k空间采样进行MR成像
JP6381880B2 (ja) 磁気共鳴イメージング装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant