CN105997075A - 一种磁共振数据采集方法及磁共振成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁共振数据采集方法及磁共振成像系统,所述方法包括实时获取心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至磁共振扫描序列；所述磁共振扫描序列根据所述判断的结果执行相应的采集方法；本发明通过实时判断心脏搏动状态，并在采集k空间的相位编码步时根据所述心脏搏动状态对较强的高阶流动效应进行规避，从而能最大限度地降低高阶流动效应的影响。此外，由于相位编码总步数并没有改变，使用本发明的磁共振数据采集方法不会改变序列磁共振数据采集的总时间。本发明实时性好，灵活度高，效果显著，具备较高的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及磁共振扫描技术领域，具体涉及一种磁共振数据采集方法及磁共振成像系统。
背景技术
众所周知，核磁共振扫描技术作为一项重要的影像检查技术广泛应用于医疗，具体的应用领域包括但不限于：动脉成像(MR Angiography,MRA)、磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)、相位对比MRA(phasecontrast MRA,PC MRA)、流速编码测量血流(velocity encoding blood flowimaging)、流动补偿相位成像和颈部血管成像等，然而，人体血液的流动效应会对核磁共振扫描结果产生不良的影响，造成扫描图像失真。
这种流动效应会对多种扫描序列造成不良影响，所述扫描序列包括但不限于：梯度回波(gradient echo)、自旋回波(spin echo)、稳态自由进动扫描(steady state free processing,SSFP)等，这种不良影响主要是对单回波序列或者回波数较少的序列影响较大。比如，在梯度回波相位图中，由于动脉在其弯曲处的局部血流运动具有向心加速度，因此产生高阶流动效应，会使得局部相位产生明显变化。
当前流动补偿技术由于序列设计上的限制，只能有效地对一阶流动效应，即恒定流速的血流进行补偿，但无法有效补偿高阶的流动效应(有加速度的血流)，而高阶流动效应将在扫描序列的相位图上产生流动相关的额外相位，并在幅值图上产生信号散相衰减效应，此外，这种高阶的流动效应还会造成扫描成像中出现运动伪影。
当前降低高阶流动效应的方法主要包括：
(1)使用短回波时间TE。各阶流动效应实际效果就是对信号造成额外的相位变化，而此相位变化均与TE成正比。使用短回波时间TE能够使得流动效应的发展时间短而不能造成明显的信号相位变化，可以有效降低各阶的流动效应，此方法对扫描参数及图像对比度的设定等会带来很大的限制，此外仍然会有一定的流动效应残余；
(2)使用复杂的高阶流动补偿梯度设计，从而令补偿梯度总体的二阶积分(加速度)或三阶积分(律动)为零，这从数学上是可以完全去除相应阶数的流动效应的，但这类高阶流动补偿梯度设计往往非常复杂并且占用较长的扫描时间，而且由于硬件和系统本身的不完美因素，实际上是不实用的。
综上所述，目前没有实际可行的能有效而灵活地降低高阶流动效应的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁共振数据采集方法及磁共振成像系统，本发明通过动态判断心脏搏动状态，根据不同的心脏搏动状态采用不同的数据采集方法，通过改变磁共振扫描序列中相位编码步采集顺序，进而有效降低高阶流动效应至可忽略的程度。
本发明是以如下技术方案实现的，一种磁共振数据采集方法，包括以下步骤：
S1、实时获取心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至磁共振扫描序列；
S2、所述磁共振扫描序列根据所述判断的结果进行磁共振数据采集；
所述磁共振数据采集包括：若心脏处于心跳收缩期，沿相位编码方向,由k空间边缘向中心进行数据采集，若心脏处于心跳舒张期，由k空间中心向边缘进行数据采集。优选的，S1中包括通过心电信号的实时处理判断心跳收缩期或心跳舒张期的起止时刻。
优选的，S1包括以下步骤：
S11、实时采集心电信号并根据所述心电信号给出相应的触发信号；
S12、所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
优选的，S11包括在所述心电信号的QRS波段的起止时刻给出相应的触发信号。所述心电信号QRS波段表征左右心室兴奋过程的电变化，所述QRS波段的Q点和S点分别作为心脏收缩期和舒张期的起始点。
优选的，S2包括在采集每个相位编码步前查询所述心脏搏动状态参量的值，并根据所述心脏搏动状态参量的值确定下一个要采集的相位编码步。
优选的，S2中包括采用方形螺旋方法或中心往外边缘向内方法采集磁共振数据。
优选的，在磁共振扫描协议中预设要采集的相位编码总步数，当扫描步数达到所述扫描协议中的预设值时，扫描完毕。
优选的，所述磁共振数据采集方法用于二维或三维的k空间的数据采集。
一种磁共振成像系统，其特征在于，包括扫描设备、监测设备和主控计算机，所述扫描设备、监测设备和所述主控计算机通讯，
所述监测设备用于实时监测心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至主控计算机；
所述扫描设备用于响应主控计算机发出的扫描指令，进行磁共振数据采集，并将所采集的数据发送给主控计算机，所述磁共振数据采集包括：
若心脏处于心跳收缩期，沿相位编码方向,由k空间边缘向中心进行数据采集；若心脏处于心跳舒张期，由k空间中心向边缘进行数据采集。
优选的，所述监测设备包括采集单元和触发单元，
所述采集单元用于实时采集心电信号，所述触发单元根据所述心电信号给出相应的触发信号，所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
优选的，所述扫描设备采集每个相位编码步前查询所述心脏搏动状态参量的值，并根据所述心脏搏动状态参量的值确定下一个要采集的相位编码步。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种磁共振数据采集方法及磁共振成像系统，本发明通过实时判断心脏搏动状态，并在采集k空间的相位编码步时根据所述心脏搏动状态对高阶流动效应进行规避，从而能最大限度地降低高阶流动效应的影响。此外，由于相位编码总步数并没有改变，使用本发明的磁共振数据采集方法也不会改变序列磁共振数据采集的总时间。本发明实时性好，灵活度高，效果显著，具备较高的实用价值。
附图说明
图1是第一个实施例流程图；
图2是第一个实施例心电信号监测与MR扫描时刻示意图；
图3是第三个实施例磁共振成像系统示意图。
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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
在一个实施例中，如图1所示，一种磁共振数据采集方法，包括以下步骤：
S1、实时获取心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至磁共振扫描序列；
S2、所述磁共振扫描序列根据所述判断的结果进行磁共振数据采集；
所述磁共振数据采集包括：若心脏处于心跳收缩期，沿相位编码方向,由k空间边缘向中心进行数据采集，若心脏处于心跳舒张期，由k空间中心向边缘进行数据采集。
k空间的相位编码，从一个边缘到另一个边缘，其编码号一般为-N+1->0->N，0就对应着k空间中心，编码号绝对值越大越靠近边缘。心脏舒张期和收缩期是交替呈现的，所述采集相位编码步的方法，即k空间的相位编码线的填充顺序，随心脏的不同状态而改变，在心脏收缩期从边缘向中心填充，在心脏舒张期从中心向边缘填充。
S1中包括通过心电信号的实时处理判断心跳收缩期或心跳舒张期的起止时刻，包括以下步骤：
S11、实时采集心电信号并根据所述心电信号给出相应的触发信号；
S12、所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
S11包括在所述心电信号的QRS波段的起止时刻给出相应的触发信号。
具体地，所述心脏搏动状态参量包括两个值，分别为0和1，其中0为心跳舒张期，1为心跳收缩期。本实施例中，使用心电图记录心脏兴奋的发生、传播及恢复过程，并根据心电信号给出触发信号。在心电图中，QRS波段表征左右心室兴奋过程的电变化，即Q、R、S信号之间的时间为心跳收缩期，T、P信号之间的时间为心跳舒张期，Q点和S点的触发信号可以用来界定心跳收缩期和心跳舒张期的起始点，在Q点和S点给出触发信号改变心脏搏动状态参量，如Q点心脏搏动状态参量变为1，S点心脏搏动状态变为0。
S2包括在采集每个相位编码步前查询所述心脏搏动状态参量的值，并根据所述心脏搏动状态参量的值确定下一个要采集的相位编码步。本实施例中通过MR扫描序列采集相位编码步，具体地，所述MR扫描序列中采集磁共振数据的方法为方形螺旋(square spiral)方法，即k空间的相位编码线使用方形螺旋方法进行填充。
具体地，触发信号对所述心脏搏动状态参量的改变和MR扫描序列进行扫描这两个操作是在不同的计算机进程进行的，互相独立，互不干扰。如图2所示，ECG信号监测与MR序列扫描为独立的进程，分别以ECG和PE index表示。每一次Q或者S的触发信号到达，就会相应地改变所述心脏搏动状态参量的值；另一方面，MR扫描序列的磁共振数据采集仍然是连续地进行，在每一次扫描前先查询所述心脏搏动状态参量的值，后根据所述心脏搏动状态参量的值确定接下来具体要采集的相位编码步。图2中PEindex的数值由示意线的灰度表示，浅色的表示PE index靠近k空间边缘，深色的表示PE index靠近k空间中心。
触发信号对心脏搏动状态参量的改变、MR扫描序列判断心脏搏动状态参量值以设定相位编码步，这两个操作是互相独立的。大部分情况将是，触发信号在某个相位编码步正在扫描的时候到达，改变了心脏搏动状态参量值；当前相位编码步的扫描将继续完成，但下一个相位编码步的扫描将根据心脏搏动状态参量的新值来确定。因此扫描上仍然是继续的，不会有任何延时，只不过相位编码步的实现顺序会根据心脏搏动状态参量的变化而动态改变。
在磁共振扫描协议中预设要采集的相位编码总步数，当扫描步数达到所述扫描协议中的预设值时，扫描完毕，本实施例中设置一个计数变量，每扫描一个相位编码步就加1，当所述计数变量值等于相位编码总步数时便可确认采集完毕。因为相位编码总步数与扫描一个相位编码步的重复时间都没有改变，使用本磁共振数据采集方法不会改变序列扫描的总时间。
第二个实施例，与第一个实施例的区别在于：
使用脉搏血氧仪实时监测心电信号，并根据所述所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
通过MR扫描序列采集相位编码步，具体地，所述MR扫描序列中采集磁共振数据的方法为中心往外边缘向内方法(center-out-edge-in)，即k空间的相位编码线使用中心往外边缘向内方法(center-out-edge-in)进行填充。
第三个实施例，如图3所示，一种磁共振成像系统，包括扫描设备、监测设备和主控计算机，所述扫描设备、监测设备和所述主控计算机通讯，
所述监测设备用于实时监测心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至主控计算机；
所述扫描设备用于响应主控计算机发出的扫描指令，进行磁共振数据采集，并将所采集的数据发送给主控计算机，所述磁共振数据采集包括：
若心脏处于心跳收缩期，沿相位编码方向,由k空间边缘向中心进行数据采集；若心脏处于心跳舒张期，由k空间中心向边缘进行数据采集。
具体地，所述监测设备包括采集单元和触发单元，
所述采集单元用于实时采集心电信号，所述触发单元根据所述心电信号给出相应的触发信号，所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
具体地，所述扫描设备采集每个相位编码步前查询所述心脏搏动状态参量的值，并根据所述心脏搏动状态参量的值确定下一个要采集的相位编码步。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种磁共振数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、实时获取心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至磁共振扫描序列；
S2、所述磁共振扫描序列根据所述判断的结果进行磁共振数据采集；所述磁共振数据采集包括：若心脏处于心跳收缩期，沿相位编码方向,由k空间边缘向中心进行数据采集，若心脏处于心跳舒张期，由k空间中心向边缘进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的磁共振数据采集方法，其特征在于，S1中包括通过心电信号的实时处理判断心跳收缩期或心跳舒张期的起止时刻。
3.根据权利要求1所述的磁共振数据采集方法，其特征在于，S1包括以下步骤：
S11、实时采集心电信号并根据所述心电信号给出相应的触发信号；
S12、所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
4.根据权利要求3所述的磁共振数据采集方法，其特征在于，S11包括在所述心电信号的QRS波段的起止时刻给出相应的触发信号。
5.根据权利要求3或4所述的磁共振数据采集方法，其特征在于，S2包括在采集每个相位编码步前查询所述心脏搏动状态参量的值，并根据所述心脏搏动状态参量的值确定下一个要采集的相位编码步。
6.根据权利要求1所述的磁共振数据采集方法，其特征在于，S2中包括采用方形螺旋方法或中心往外边缘向内方法采集磁共振数据。
7.根据权利要求1所述的磁共振数据采集方法，其特征在于，在磁共振扫描协议中预设要采集的相位编码总步数，当扫描步数达到所述扫描协议中的预设值时，扫描完毕。
8.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括扫描设备、监测设备和主控计算机，所述扫描设备、监测设备和所述主控计算机通讯，
所述监测设备用于实时监测心电信号，判断心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期，并将判断的结果传输至主控计算机；
所述扫描设备用于响应主控计算机发出的扫描指令，进行磁共振数据采集，并将所采集的数据发送给主控计算机，所述磁共振数据采集包括：
若心脏处于心跳收缩期，沿相位编码方向,由k空间边缘向中心进行数据采集；若心脏处于心跳舒张期，由k空间中心向边缘进行数据采集。
9.根据权利要求8所述的一种磁共振成像系统，其特征在于，所述监测设备包括采集单元和触发单元，
所述采集单元用于实时采集心电信号，所述触发单元根据所述心电信号给出相应的触发信号，所述触发信号改变心脏搏动状态参量，所述心脏搏动状态参量用于表征心脏处于心跳收缩期或心跳舒张期。
10.根据权利要求8或9所述的一种磁共振成像系统，其特征在于，所述扫描设备采集每个相位编码步前查询所述心脏搏动状态参量的值，并根据所述心脏搏动状态参量的值确定下一个要采集的相位编码步。
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