CN106291417A - 磁共振成像方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于磁共振技术领域，提供了一种磁共振成像方法和装置，该方法包括：对磁共振成像系统的梯度线圈施加第一预设梯度脉冲，以使所述梯度线圈在第一预设梯度脉冲和磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音；在第一预设梯度脉冲结束后，通过磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集，生成磁共振图像。上述方法在磁共振成像前提示用户屏息实现简单，而且还能够有效降低屏息扫描方法的硬件成本以及序列软件方面的复杂度。
Description
技术领域
本发明属于磁共振技术领域，尤其涉及一种磁共振成像方法和装置。
背景技术
磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)作为一种有效的医学成像诊断方式，已经在医学领域应用中得到广泛的应用。磁共振成像的优点是软组织对比度优异，成像清晰，可以实现多参数多对比度成像。由于正常组织与病灶组织的质子密度和共振弛豫等特征会出现差异，而磁共振能够很好的检测出这些差异的存在，并将其量化定位，为临床医学提供强有力的诊断依据。
但磁共振扫描也有其不足之处：成像时扫描时间较长，因此易受运动影响而产生伪影。特别是在腹部组织器官扫描中，受呼吸运动影响的腹部扫描是无法通过抑制运动而避免的。因此在腹部扫描中，目前通用的方法是采用屏息扫描或者呼吸门控技术来抑制运动伪影。
呼吸门控技术需要系统被动跟踪识别被扫描患者的呼吸深度和起始状态，并动态地做出判断并给出扫描起止的触发信号，这种方法增加了系统硬件成本，而且也相应增加了软件及成像序列的复杂度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种磁共振成像方法和装置，以解决现有技术中磁共振成像前提示用户屏息的装置结构复杂的问题。
本发明实施例的第一方面，提供了一种磁共振成像方法，包括：
对磁共振成像系统的梯度线圈施加第一预设梯度脉冲，所述梯度线圈在所述第一预设梯度脉冲和所述磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音；
在所述第一预设梯度脉冲结束后，通过所述磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集，生成磁共振图像。
本发明实施例的第二方面，提供了一种磁共振成像装置，包括脉冲生成模块和数据扫描模块；
所述脉冲生成模块，用于生成第一预设梯度脉冲，并发送至磁共振成像系统的梯度线圈，以使所述梯度线圈在所述第一预设梯度脉冲和所述磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音；
所述扫描控制模块，用于在监测到所述第一预设梯度脉冲结束后，控制所述磁共振成像系统开始对被检测对象进行磁共振扫描。
本发明实施例相对于现有技术的有益效果：本发明实施例充分利用磁共振成像系统扫描时由梯度产生的噪声，通过在磁共振扫描序列的开始前增加一个能使梯度线圈发出特定声音的梯度脉冲，从而生成用于提示被检测对象屏息开始的提示声音，相对于现有技术，在磁共振成像前提示用户屏息实现简单，而且还能够有效降低屏息扫描方法的硬件成本以及序列软件方面的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的磁共振成像方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的磁共振成像系统的结构框架示意图；
图3是图1所示的磁共振成像方法中步骤S102的实现流程；
图4是本发明实施例提供的屏息扫描过程示意图；
图5是本发明实施例提供的脉冲序列示意图；
图6是本发明实施例提供的磁共振成像装置的框架图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的磁共振成像方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，对磁共振成像系统的梯度线圈施加第一预设梯度脉冲，梯度线圈在第一预设梯度脉冲和所述磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音。
参见图2，以下结合磁共振成像系统的结构对磁共振呈现详述如下：
磁共振成像系统包括控制主机101、梯度功率放大模块102、梯度线圈、主磁体104、射频线圈106、信号处理模块107和图像显示模块108。控制主机101可以为电脑主机和谱仪。主磁体104可为永磁型磁体或者超导型磁体，为磁共振系统提供成像所必需的背景磁场。图像显示模块108可以为用于图像显示的显示器、洗片机等装置。梯度功率放大模块102驱动三路梯度线圈(第一梯度线圈X 1031、第二梯度线圈1032和第三梯度线圈1033)在主磁场上叠加三路方向随主磁场方向、大小随空间坐标变化的梯度磁场，用以实现成像物体的空间定位。同时开启射频发射信号功率放大模块105驱动射频线圈106，用特定频率的电磁脉冲激发被检测对象产生核磁共振。然后再通过射频106线圈接收共振信号，并通过信号处理模块107将此信号进行放大、滤波等处理后，送至控制主机101进行数字化采样抽取等处理。最后经计算机软件进行图像重建与处理，并通过图像显示模块108进行显示，即完成磁共振扫描成像的过程。
磁共振扫描时的噪声主要与梯度场的切换有关。梯度场在磁共振成像中用到的磁场主要包括两个成分，一是主磁场，在空间均匀分布，是产生磁共振信号的基本条件。二是梯度场，强度随空间位置不同而变化，用于定位不同人体组织的位置。主磁场由永磁体104产生，不随时间的变化。梯度场由梯度线圈产生，扫描过程中随时间变化。梯度线圈位于主磁场内，由于线圈中通有电流，根据Fleming左手定律，线圈中的金属丝受洛伦兹力的作用。梯度线圈中的驱动电流大小和方向都会不断地切换变化，而又由于主磁场的存在，梯度线圈便会受到不断变化的洛伦兹力从而产生震动，震动过程中发出响声，而且声音随着梯度强度和切换率的变化而不同。声音由梯度线圈经过这两种扩散方式或者直接传到受检查的病人耳朵里，形成有特定音调和强度的声音。这便是磁共振扫描过程中梯度声音产生的原理及过程。
磁共振成像系统扫描时由梯度产生较大的噪声，通常这个噪声是多余的，是要努力减弱的。但本发明实施例中充分利用了这个无法避免的噪声问题，通过不同的梯度脉冲形状和切换率产生用于提示被检测对象屏息开始和屏息结束的提示声音，用以指示被检测者进行屏气。
本步骤中，梯度线圈在第一预设梯度脉冲和磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音。该第一提示声音用于提示被检测对象屏息，以准备开始磁共振扫描。具体的，可以对梯度线圈中的第一梯度线圈1031、第二梯度线圈1032和第三梯度线圈1033中的任一梯度线圈施加第一预设梯度脉冲。此时，第一提示声音由被施加第一预设梯度脉冲的梯度线圈产生。也可以对第一梯度线圈1031、第二梯度线圈1032和第三梯度线圈1033中的两个以上的梯度线圈同时施加第一预设梯度脉冲。此时，第一提示声音由被施加第一预设梯度脉冲的所有梯度线圈共同生产。
本实施例中，第一预设梯度脉冲对应的时长范围可以为2秒至5秒。对于第一预设梯度脉冲对应的时长不可过长，也不宜过短。第一预设梯度脉冲对应的时长过长时，会增加磁共振成像整个过程所需的时间。而第一预设梯度脉冲对应的时长过短时，有可能导致被检测对象没有识别出该提示声音的情况发生。当然，需要事先对被检测对象进行声音学习，以使得被检测对象能够识别出第一提示声音。
在步骤S102中，在第一预设梯度脉冲结束后，通过磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集，生成磁共振图像。
参见图3，本步骤中的所述通过所述磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集可以包括：
步骤S201，根据对被检测对象的扫描数据采集所需时长与第一预设时长的关系，将对被检测对象的扫描数据采集分为N段扫描数据采集过程进行，每段扫描数据采集过程对应的时长小于或等于所述第一预设时长。其中，N为大于或等于1的整数。
本步骤中，第一预设时长为被检测对象单次屏息时长。因此，第一预设时长不可设置过长，本实施例中，第一预设时长为20秒。
对于被检测对象的检测组织部位，通常会有对应的时长。因此，可将对被检测对象的扫描数据采集所需时长按照第一预设时长进行分段，将对被检测对象的扫描数据采集分为N段数据采集过程。例如，对被检测对象的扫描数据采集所需时长为60秒，而第一预设时长设置为20秒，则可以将对被检测对象的扫描数据采集分成三段扫描数据采集过程进行。每段扫描数据采集过程对应的时长为20秒。
当然，每段扫描数据采集过程对应的时长也可以小于第一预设时长，并不限于与第一预设时长相等。在对被检测对象的扫描数据采集所需时长小于或等于第一预设时长时，对被检测对象的扫描数据采集过程可通过一个屏息过程完成，因此可以不将对被检测对象的扫描数据采集分段进行。
可以理解的。第一预设时长可以根据不同的被检测对象进行调整。例如，对于呼吸困难症状的被检测对象，第一预设时长可以设置为15秒。又例如，第一预设时长也可以根据被检测对象设置为25秒。
步骤S202，在相邻的两段数据采集过程中的前一段数据采集过程结束时，对梯度线圈施加第二预设梯度脉冲，梯度线圈在第二预设梯度脉冲和主磁体磁场的作用下，产生第二提示声音。
可以理解的，在将对被检测对象的扫描数据采集分为两段以上的数据采集过程进行时，为了便于指导被检测对象换气，可以在相邻的两段扫描数据采集过程中的前一段扫描数据采集过程结束时，对梯度线圈施加第二预设梯度脉冲。梯度线圈在第二预设梯度脉冲和主磁体磁场的作用下，产生第二提示声音。被检测对象提到第二提示声音后，可进行换气，以便于进行下一次屏息。本实施例中，第二预设梯度脉冲不宜过长也不宜过短，设置为2秒至5秒。
优选的，为便于被检测对象足够的换气以进行下一次屏息，在所述对所述梯度线圈施加第二预设梯度脉冲之后，还可以包括：经过第二预设时长再对被检测对象进行下一段扫描数据采集过程。一个实施例中，第二预设时长的范围可以设置为1秒至3秒。在第二预设时长之后进行下一段扫描数据采集过程。如此循环，直至对被检测对象的扫描数据采集完毕。
较佳的，在第一预设梯度脉冲结束后，经过第三预设时长再通过磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集。其中，第三预设时长可以设置为1秒至3秒之间的任意值，以便于被检测对象足够的换气以开始进行磁共振扫描。
进一步的，在对被检测对象进行扫描数据采集之后，本发明实施例中的磁共振成像方法还可以包括：对梯度线圈施加第三预设梯度脉冲，梯度线圈在第三预设梯度脉冲和主磁体磁场的作用下，产生第三提示声音。其中，第三提示声音对应磁共振扫描结束。一个实施例中，第三预设脉冲梯度对应的时长范围可以为2秒至5秒。
参见图4和图5，13为屏息结束引导梯度，14为层选梯度，15为读梯度，16为相位编码梯度，17为射频发射，18为屏息引导梯度脉冲串，19为磁共振扫描的序列主体部分。在扫描之前，应先对被检测对象进行屏息引导梯度学习，让被检测对象准确掌握屏息开始或结束的提示声音。然后，根据扫描序列所需要的时间，选定屏息次数，并按照屏息次数设置每次屏息扫描的相位编码步数M。在序列主体之前，先对梯度线圈施加指引屏息开始的第一预设梯度脉冲。然后经过每完成M步相位编码为一次屏息扫描循环，按照序列示意图对此循环添加屏息引导梯度。序列调制完成就可以对被检者进行正式成像扫描。对于只需一次屏息就能完成扫描的序列，本发明实施例的方法则优势更加明显。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
现以磁共振成像腹部检查中的胆管成像(MRCP)对本发明实施例中的磁共振成像方法进行说明：
磁共振检查中常规的胆管成像方法采用单次激发的SSFSE(Single Shot FastSpin Echo，快速自旋回波成像)，或辅以半傅立叶采集技术来实现快速成像。在成像过程中由于病人的自主呼吸与扫描时相不相关，呼吸运动造成腹部脏器的移动对成像结果产生影响，因而单纯增加采集的平均次数并不能显著提高成像效果。采用本发明实施例中的磁共振成像方法，通过梯度声音引导被扫描病人主动配合，可以在单次采集时减小图像的运动伪影，在多次采集时通过信号叠加提高图像质量。
上述磁共振成像方法，与呼吸门控扫描相比较，只需要在磁共振扫面序列的开始和结束增加一个能使梯度线圈发出特定声音的梯度脉冲即可，不需要复杂的呼吸门控装置，简单易实现，而且可以主动地提示被检测对象屏息的开始和结束，使扫描一次屏息成像或者分段屏息完成，从而有效降低屏息扫描方法的硬件成本以及序列软件方面的复杂度，且可达到甚至超过呼吸门控扫描的效果。
实施例二：
对应于上文实施例所述的磁共振成像方法，图6示出了本发明实施例提供的磁共振成像装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。另外，对于与上述磁共振成像方法的重复之处，不再赘述。
参见图6，该装置包括脉冲生成模块601和数据扫描模块602。脉冲生成模块601，用于生成第一预设梯度脉冲，并发送至磁共振成像系统603的梯度线圈，以使梯度线圈在第一预设梯度脉冲和所述磁共振成像系统603的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音。扫描控制模块602，用于在监测到第一预设梯度脉冲结束后，控制磁共振成像系统603开始对被检测对象进行磁共振扫描。其中，扫描控制模块602可以通过相关指令控制磁共振成像系统603对检测对象进行磁共振扫描。
进一步的，扫描控制模块602具体用于：根据对被检测对象的扫描数据采集所需时长与第一预设时长的关系，控制磁共振成像系统603对被检测对象的扫描数据采集分为N段扫描数据采集过程进行，每段扫描数据采集过程对应的时长小于或等于所述第一预设时长。其中，N为大于或等于1的整数。
脉冲生成模块601，还用于在相邻的两段扫描数据采集过程中的前一段扫描数据采集过程结束时，生成第二预设梯度脉冲，并发送至所述梯度线圈，以使所述梯度线圈在所述第二预设梯度脉冲和所述主磁体磁场的作用下，产生第二提示声音。
优选的，扫描控制模块602还用于在生成第二预设梯度脉冲之后，经过第二预设时长，再控制所述磁共振成像系统603对被检测对象进行下一段扫描数据采集过程。其中，设置第二预设时长用于给被检测对象准备下次屏息的时间。一个实施例中，第二预设时长的范围可以为1秒至3秒。
较佳的，扫描控制模块602还用于在监测到所述第一预设梯度脉冲结束后，经过第三预设时长再控制所述磁共振成像系统603开始对被检测对象进行扫描数据采集。同样的，设置第三预设时长用于给被检测对象准备屏息的时间。一个实施例中，第三预设时长的范围可以为1秒至3秒。
进一步的，脉冲生成模块601还用于在扫描控制模块602控制所述磁共振成像系统603对被检测对象扫描数据采集完成后，生成第三预设梯度脉冲并发送给所述梯度线圈，以使所述梯度线圈在所述第三预设梯度脉冲和所述主磁体磁场的作用下，产生第三提示声音。被检测对象通过第三提示声音，可以获知整个磁共振扫描过程已经完成。
上述磁共振成像装置，与呼吸门控扫描相比较，只需要在磁共振扫面序列的开始和结束增加一个能使梯度线圈发出特定声音的梯度脉冲即可，不需要复杂的呼吸门控装置，简单易实现，而且可以主动地提示被检测对象屏息的开始和结束，使扫描一次屏息成像或者分段屏息完成，从而有效降低屏息扫描方法的硬件成本以及序列软件方面的复杂度，且可达到甚至超过呼吸门控扫描的效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，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，其特征在于，包括：
对磁共振成像系统的梯度线圈施加第一预设梯度脉冲，以使所述梯度线圈在所述第一预设梯度脉冲和所述磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音；
在所述第一预设梯度脉冲结束后，通过所述磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集，生成磁共振图像。
2.根据权利要求1所述的磁共振屏息成像方法，其特征在于，所述通过所述磁共振成像系统对被检测对象进行扫描数据采集包括：
根据对被检测对象的扫描数据采集所需时长与第一预设时长的关系，将对被检测对象的扫描数据采集分为N段扫描数据采集过程进行，每段扫描数据采集过程对应的时长小于或等于所述第一预设时长；其中，N为大于或等于1的整数；
在相邻的两段扫描数据采集过程中的前一段扫描数据采集过程结束时，对所述梯度线圈施加第二预设梯度脉冲，以使所述梯度线圈在所述第二预设梯度脉冲和所述主磁体磁场的作用下，产生第二提示声音。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，在所述对所述梯度线圈施加第二预设梯度脉冲之后，还包括：
经过第二预设时长再对被检测对象进行下一段数据采集过程。
4.根据权利要求1至3任一所述的磁共振屏息成像方法，其特征在于，在所述第一预设梯度脉冲结束后，经过第三预设时长再通过所述磁共振成像系统开始对被检测对象进行扫描数据采集。
5.根据权利要求1至3任一所述的磁共振屏息成像方法，其特征在于，在对被检测对象进行扫描数据采集之后，还包括：
对所述梯度线圈施加第三预设梯度脉冲，以使所述梯度线圈在所述第三预设梯度脉冲和所述主磁体磁场的作用下，产生第三提示声音。
6.一种磁共振屏息成像装置，其特征在于，包括脉冲生成模块和数据扫描模块；
所述脉冲生成模块，用于生成第一预设梯度脉冲，并发送至磁共振成像系统的梯度线圈，以使所述梯度线圈在所述第一预设梯度脉冲和所述磁共振成像系统的主磁体磁场的作用下，产生第一提示声音；
所述扫描控制模块，用于在监测到所述第一预设梯度脉冲结束后，控制所述磁共振成像系统开始对被检测对象进行磁共振扫描。
7.根据权利要求6所述的磁共振屏息成像装置，其特征在于，所述扫描控制模块具体用于：根据对被检测对象的扫描数据采集所需时长与第一预设时长的关系，控制所述磁共振成像系统对被检测对象的扫描数据采集分为N段扫描数据采集过程进行，每段扫描数据采集过程对应的时长小于或等于所述第一预设时长；其中，N为大于或等于1的整数；
所述脉冲生成模块，还用于在相邻的两段扫描数据采集过程中的前一段扫描数据采集过程结束时，生成第二预设梯度脉冲，并发送至所述梯度线圈，以使所述梯度线圈在所述第二预设梯度脉冲和所述主磁体磁场的作用下，产生第二提示声音。
8.根据权利要求7所述的磁共振屏息成像装置，其特征在于，所述扫描控制模块还用于在生成第二预设梯度脉冲之后，经过第二预设时长，再控制所述磁共振成像系统对被检测对象进行下一段扫描数据采集过程。
9.根据权利要求6至8任一所述的磁共振屏息成像装置，其特征在于，所述扫描控制模块还用于在监测到所述第一预设梯度脉冲结束后，经过第三预设时长再控制所述磁共振成像系统开始对被检测对象进行扫描数据采集。
10.根据权利要求6至8任一所述的磁共振屏息成像装置，其特征在于，所述脉冲生成模块，还用于在所述扫描控制模块控制所述磁共振成像系统对被检测对象扫描数据采集完成后，生成第三预设梯度脉冲并发送给所述梯度线圈，以使所述梯度线圈在所述第三预设梯度脉冲和所述主磁体磁场的作用下，产生第三提示声音。
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