CN106597337B - 一种磁共振t2*加权快速成像方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁共振T2*加权快速成像方法及装置，涉及磁共振成像技术领域，方法包括：根据单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，采集待处理对象的多层混叠图像；通过重建算法对多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。本发明可通过多层同时激发技术对隔层扫描回波偏移技术进行进一步加速，实现更快速的T2*加权成像，保证信噪比，减小了伪影和畸变对图像质量的影响，通过使用小翻转角的射频脉冲，有效降低特定吸收率。

Description

一种磁共振T2*加权快速成像方法及装置
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种磁共振T2*加权快速成像方法及装置。
背景技术
当前，磁共振T2*加权成像在磁共振成像领域有着广泛的应用，如功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，简称fMRI)和磁敏感度加权成像(susceptibility weighted imaging，简称SWI)等。磁共振T2*加权图像只能通过梯度回波序列(gradient echo sequence，简称GRE)进行采集，并且需要较长的回波时间(echotime，TE)，这使得传统的梯度回波序列在T2*加权成像中的需要很长的扫描时间，降低了T2*加权成像的时间分辨率，限制了其在诸多领域的应用。目前，基于多层同时激发技术(simultaneous multiple-slices excitation，简称SMS)、回波偏移技术(echo-shifting,，简称ES)和回波平面成像技术(echo-planar imaging，简称EPI)的T2*加权成像方法极大的减少了T2*加权成像的扫描时间，并验证了该方法在功能磁共振成像(fMRI)中的应用。
目前，基于SMS、ES和EPI技术的T2*加权成像方法已经初步验证了其在fMRI应用方面的可行性，该方法将SMS、ES和EPI技术相结合，在传统EPI技术的基础上，通过ES技术充分利用了传统EPI技术中的空闲时间(dead time)，提升了扫描效率，并通过SMS技术进一步减少了扫描时间。该方法中所涉及SMS技术通过设计多频带射频脉冲，同时激发和采集多层图像的混叠信号，再通过接收线圈的空间信息差异对混叠的多层图像进行重建，从而加快磁共振成像的扫描速度；同时，该方法中所采用的ES技术通过在层选方向添加额外的梯度，使得回波时间(echo time，简称TE)能够大于重复时间(repetition time，简称TR)，在保持总的扫描时间不变的前提下，增大回波时间(TE)，以此来获得更重的T2*加权；此外，该方法中所利用的EPI技术在一次射频脉冲激发后通过正负变换的梯度对信号实现多次编码和读出，达到减少扫描时间的目的。然而，由于回波平面成像技术(EPI)的采样轨迹和磁场的不均匀性问题，基于回波平面成像技术(EPI)的序列会在图像中引入严重的伪影和畸变，极大的影像图像质量，并且，由于该方法所使用的多频带射频脉冲具有较大的翻转角，使得该方法在扫描过程中所引入的特定吸收率(specific absorption rate，简称SAR)较大，容易引起被试者的不适，从而限制了基于SMS、ES和EPI的T2*加权成像方法在高空间分辨率或高场强情况下的应用。
不同于上述方法，基于隔层扫描回波偏移技术(interslice echo-shifting，简称IS-ES)的T2*加权成像技术在传统梯度回波序列(gradient echo，简称GRE)的基础上通过在读出方向或/和层选方向添加额外梯度，实现回波的偏移和隔层扫描，在增加回波时间(TE)的同时减少总的扫描时间，实现快速T2*加权成像。虽然该方法相对于传统基于梯度回波(GRE)的T2*加权成像方法极大的减少了扫描时间，但是，在高空间分辨率和高时间分辨率的应用要求下，该方法仍不能同时满足要求，此外，基于IS-ES技术的T2*加权成像技术在应用于快速成像时，其所使用的重复时间(TR)较小，在低场强(1.5T)和高场强(3T)的成像中很难获得高信噪比的T2*加权图像，限制了该方法同高加速因子的并行成像技术的结合。
可见，当前缺少一种既能够保证信噪比，又能够极大的减小伪影和畸变对图像质量的影响，且有效降低特定吸收率(简称SAR)的磁共振T2*加权快速成像方法。
发明内容
本发明的实施例提供一种磁共振T2*加权快速成像方法及装置，以解决当前缺少一种既能够保证信噪比，又能够极大的减小伪影和畸变对图像质量的影响，且有效降低特定吸收率的磁共振T2*加权快速成像方法的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磁共振T2*加权快速成像方法，包括：
获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；
根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；
根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像；
通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
具体的，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲，包括：
根据公式：
通过单频带射频脉冲A(n)，生成多频带射频脉冲RFMB(n)；其中，n为多频带射频脉冲的采样点，M为多频带射频脉冲的频带数目，ωm为多频带射频脉冲第m个频带的中心频率，为多频带射频脉冲第m个频带的初始相位。
具体的，所述单频带射频脉冲为辛格脉冲、SLR脉冲或PINS脉冲。
具体的，根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲，包括：
根据公式：
生成基于可控混叠的快速并行成像技术处理后的第r个重复时间内的多频带射频脉冲RFCAI(n,r)；其中，C为多频带射频脉冲额外相位的循环周期，为多频带射频脉冲第m个频带所添加的额外相位。
具体的，通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像，包括：
根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像；所述并行成像算法包括灵敏度编码算法、层间整体自动校准的局部并行采集算法。
具体的，根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像，包括：
根据层间整体自动校准的局部并行采集算法：
对所述多层混叠图像进行重建处理，通过多通道线圈不同的空间信息，确定单个线圈内每一层的K空间信号Sj,m(kx,ky)；其中，Sj,m(kx,ky)表示来自第j个线圈的第m层中位于(kx,ky)处的K空间信号；表示整体自动校准的局部并行采集算法得到的第l个线圈的核函数中位于(bx,by)位置的权值；Sl,aliasing(kx-bxΔkx,ky-byΔky)表示来自第l个线圈的混叠数据中位于(kx-bxΔkx,ky-byΔky)位置的K空间信号；L表示多通道线圈的通道个数；Bx表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿kx方向的尺寸；By表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿ky方向的尺寸；
对各线圈每一层的K空间信号分别进行二维傅里叶变换，确定来自单个线圈的每一层图像的数据；
将每一层图像的数据进行平方和，确定单层T2*加权图像。
一种磁共振T2*加权快速成像装置，包括：
多频带射频脉冲生成单元，用于获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；
多频带射频脉冲调制单元，用于根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；
多层混叠图像采集单元，用于根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像；
重建处理单元，用于通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
另外，所述多频带射频脉冲生成单元，具体用于：
根据公式：
通过单频带射频脉冲A(n)，生成多频带射频脉冲RFMB(n)；其中，n为多频带射频脉冲的采样点，M为多频带射频脉冲的频带数目，ωm为多频带射频脉冲第m个频带的中心频率，为多频带射频脉冲第m个频带的初始相位。
具体的，所述多频带射频脉冲生成单元所应用的单频带射频脉冲为辛格脉冲、SLR脉冲或PINS脉冲。
此外，所述多频带射频脉冲调制单元，具体用于：
根据公式：
生成基于可控混叠的快速并行成像技术处理后的第r个重复时间内的多频带射频脉冲RFCAI(n,r)；其中，C为多频带射频脉冲额外相位的循环周期，为多频带射频脉冲第m个频带所添加的额外相位。
此外，所述重建处理单元，具体用于：
根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像；所述并行成像算法包括灵敏度编码算法、层间整体自动校准的局部并行采集算法。
此外，所述重建处理单元，具体还用于：
根据层间整体自动校准的局部并行采集算法：
对所述多层混叠图像进行重建处理，通过多通道线圈不同的空间信息，确定单个线圈内每一层的K空间信号Sj,m(kx,ky)；其中，Sj,m(kx,ky)表示来自第j个线圈的第m层中位于(kx,ky)处的K空间信号；表示整体自动校准的局部并行采集算法得到的第l个线圈的核函数中位于(bx,by)位置的权值；Sl,aliasing(kx-bxΔkx,ky-byΔky)表示来自第l个线圈的混叠数据中位于(kx-bxΔkx,ky-byΔky)位置的K空间信号；L表示多通道线圈的通道个数；Bx表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿kx方向的尺寸；By表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿ky方向的尺寸；
对各线圈每一层的K空间信号分别进行二维傅里叶变换，确定来自单个线圈的每一层图像的数据；
将每一层图像的数据进行平方和，确定单层T2*加权图像。
本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像方法及装置，首先，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；然后，根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像；然后，通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。可见，本发明能够将多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术相结合，通过多层同时激发技术对隔层扫描回波偏移技术进行进一步加速，从而实现更快速的T2*加权成像，在保证信噪比的基础上，极大的减小了伪影和畸变对图像质量的影响，并且通过使用小翻转角的射频脉冲，可以有效降低特定吸收率。这样，本发明避免了当前缺少一种既能够保证信噪比，又能够极大的减小伪影和畸变对图像质量的影响，且有效降低特定吸收率的磁共振T2*加权快速成像方法的问题。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像方法的流程图一；
图2为本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像方法的流程图二；
图3为本发明实施例中传统单层激发示意图和多层同时激发示意图；
图4为本发明实施例中的传统隔层扫描回波偏移技术的序列图；
图5为本发明实施例中的基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列示意图；
图6为本发明实施例中的高分辨率T2*加权成像的人体头部扫描结果示意图；
图7为本发明实施例中的功能磁共振成像的结果示意图；
图8为本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种磁共振T2*加权快速成像方法，包括：
步骤101、获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲。
步骤102、根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲。
步骤103、根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像。
步骤104、通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像方法，能够将多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术相结合，通过多层同时激发技术对隔层扫描回波偏移技术进行进一步加速，从而实现更快速的T2*加权成像，在保证信噪比的基础上，极大的减小了伪影和畸变对图像质量的影响，并且通过使用小翻转角的射频脉冲，可以有效降低特定吸收率。这样，本发明避免了当前缺少一种既能够保证信噪比，又能够极大的减小伪影和畸变对图像质量的影响，且有效降低特定吸收率的磁共振T2*加权快速成像方法的问题。
为了使本领域的技术人员更好的了解本发明，下面结合具体实例来说明本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像方法，如图2所示，方法包括：
步骤201、获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲。
此处的待处理对象可以是人体的器官组织，例如人体的脑部等，但不仅局限于此。
此处具体可以根据公式：
通过单频带射频脉冲A(n)，生成多频带射频脉冲RFMB(n)；其中，n为多频带射频脉冲的采样点，M为多频带射频脉冲的频带数目，ωm为多频带射频脉冲第m个频带的中心频率，为多频带射频脉冲第m个频带的初始相位。该ωm和可以根据所需激发的各层的位置和各层所需的初始相位预先设置。
通过上述公式，即可实现对单频带射频脉冲的调制，再对调制后的M个单频带射频脉冲求和，即得到所需的多频带射频脉冲。
值得说明的是，所述单频带射频脉冲可以为辛格脉冲(Sinc Pulse)、SLR(shinnar-Le Roux)脉冲或PINS(Power Independent of Number of Slices)脉冲等，但不仅局限于此。
步骤202、根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲。
此处，可以通过公式：
生成基于可控混叠的快速并行成像(Controlled Aliasing in ParallelImaging Results in Higher Acceleration，简称CAIPIRINHA)技术处理后的第r个重复时间内的多频带射频脉冲RFCAI(n,r)；其中，C为多频带射频脉冲额外相位的循环周期，为多频带射频脉冲第m个频带所添加的额外相位。例如，若需实现FOV/2的偏移，则在不同重复时间内所需添加的脉冲初始相位依次为0、π、0、π……，周期C＝2，额外相位
经过基于可控混叠的快速并行成像技术调制后的多频带射频脉冲能使同时激发的多层图像在混叠图像中形成不同的偏移，从而充分利用了图像视野(FOV)内的多通道信息差异，能够使重建图像拥有更高的信噪比(signal to noise ratio，简称SNR)。
步骤203、根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像。
首先，对于多层同时激发技术，如图3所示，多层同时激发技术是一种快速成像技术，该技术利用调制后的多频带射频脉冲同时激发多层组织，并同时采集多层图像的混叠信号，再利用多通道线圈的空间信息差异对单层图像进行重建，从而加快磁共振成像的扫描速度。
其中，图3的a为传统单层激发示意图，图3的b为多层(此处为2层)同时激发示意图，多频带射频脉冲配合线性变化的磁场强度，实现多层同时激发。多频带射频脉冲的设计方法有多种，可以通过频移特性对辛格脉冲(Sinc Pulse)或SLR脉冲进行调制而得，也可以利用PINS算法等得到所需的多频带射频脉冲。
此外，为了降低图像重建过程中的几何噪声(geometry noise，简称g-noise)，提高重建图像的信噪比，基于可控混叠的快速并行成像技术和多层同时激发技术通常被融合到一起使用，基于可控混叠的快速并行成像技术通过对同时激发的不同层图像在相位编码方向添加不同的线性初始相位，使得同时激发的多层图像在混叠图像中形成不同的偏移，从而充分利用了图像视野(field of view，简称FOV)内的多通道信息差异，实现降低几何噪声的目的。
另外，对于隔层扫描回波偏移技术(IS-ES)，它是通过在读出方向和/或层选方向添加额外的梯度实现隔层扫描(interslice，简称IS)和回波偏移(echo shifting,，简称ES)，该技术能够使得回波时间(echo time，简称TE)大于相邻两个脉冲的间隔时间，从而在不改变总的扫描时间的前提下，增大回波时间，实现快速T2*加权成像。传统隔层扫描回波偏移技术的序列图如图4所示：
在图4中所示回波偏移(ES)数为1，隔层扫描(IS)层数为2。额外梯度所加方向可为读出方向和/或层选方向，通过额外梯度的调制，该技术能够实现不同回波偏移(ES)数和不同隔层扫描(IS)层数的T2*加权成像。为了减小在某一方向所需要添加的额外梯度，此处可以通过在层选方向和读出方向同时添加额外梯度的方式实现隔层扫描回波偏移技术，所需添加的额外梯度面积根据回波偏移(ES)数的不同而有所不同，详见下表1：读出方向和层选方向所添加额外梯度面积，该表所示梯度面积在读出方向和层选方向均为分别按比例进行归一化后数据。
表1：
由表1可见，读出方向的额外梯度仅添加于读出梯度之前，层选方向在读出梯度后所添加的额外梯度和层选方向原有的平衡梯度方向相反，因此，此处能够一定程度的减少两相邻脉冲间的间隔时间。
对于上述的通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，可以如图5所示。相对于图4中所示隔层扫描回波偏移技术(IS-ES)序列图，图5中所示序列图所采用的射频脉冲为多频带射频脉冲，并同样通过同时在层选方向和读出方向添加额外梯度的方法实现隔层扫描(IS)和回波偏移(ES)。其中，图5所示序列图中多频带射频脉冲同时激发层数为2层，回波偏移(ES)数为1，隔层扫描(IS)层数为2。此处，同样可以通过添加不同的额外梯度(如上表1所示)实现不同数目回波偏移(ES)和隔层扫描(IS)。
步骤204、根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
其中，所述并行成像算法可包括灵敏度编码(Sensitivity Encoding，简称SENSE)算法、层间整体自动校准的局部并行采集算法(Slice-Generalized AutocalibratingPartially Parallel Acquisitions，简称Slice-GRAPPA)。
例如：根据层间整体自动校准的局部并行采集算法：
对所述多层混叠图像进行重建处理，通过多通道线圈不同的空间信息，确定单个线圈内每一层的K空间信号Sj,m(kx,ky)；其中，Sj,m(kx,ky)表示来自第j个线圈的第m层(即上述的第m个频带)中位于(kx,ky)处的K空间信号；表示整体自动校准的局部并行采集算法得到的第l个线圈的核函数中位于(bx,by)位置的权值，其可以由采集的第m层参考图像的第j个线圈的数据预先估计得到；Sl,aliasing(kx-bxΔkx,ky-byΔky)表示来自第l个线圈的混叠数据中位于(kx-bxΔkx,ky-byΔky)位置的K空间信号，L表示多通道线圈的通道个数；Bx表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿kx方向的尺寸；By表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿ky方向的尺寸。
之后，对各线圈每一层的K空间信号分别进行二维傅里叶变换，确定来自单个线圈的每一层图像的数据；再将每一层图像的数据进行平方和，即可确定单层T2*加权图像。
将上述步骤201至步骤204进行实际应用，可以如图6和图7所示：
在7T磁共振系统上进行初步验证，证实本发明在快速高分辨率T2*加权成像和功能磁共振成像中的可行性。
图6所示为高分辨率T2*加权成像的人体头部扫描结果，扫描参数为：回波时间(TE)＝22ms，重复时间(TR)＝51ms，翻转角(FA)＝13°，同时激发层数(SMS)＝5，回波偏移数(ES)＝2，体素尺寸(voxel size)＝1.0×1.0×2.5mm3，总采集时间(TA)＝8.9s。图6中，(a)为高分辨率T2*加权图像幅值图，(b)为(a)所对应的信噪比图。
图6的(a)为沿层选方向均匀选取的3幅头部成像结果，从图6的(a)中可以看出，本发明能够在较短时间内采集到高分辨率的重T2*加权图像，且图像没有畸变伪影，相对于传统基于平面回波成像(EPI)的技术来说，本发明极大的提高了图像的质量，且在高分辨率或超高场成像中，本发明的优势更为明显，此外，相对于传统的仅基于隔层扫描回波偏移(IS-ES)的技术，本发明将扫描速度提高了5倍。图6的(b)为对应的信噪比图，从该图中可以看到本发明所采集的T2*加权图像具有较高的信噪比(大于50)。
如图7所示为功能磁共振成像(BOLD fMRI)的结果，扫描参数为：回波时间(TE)＝24.4ms，重复时间(TR)＝27.6ms，翻转角(FA)＝9°，同时激发层数(SMS)＝5，回波偏移数(ES)＝2，并行成像加速因子(GRAPPA acceleration factor)＝2，体素尺寸(voxel size)＝1.0×1.0×2.5mm3，总采集时间(TA)＝3s。图7所对应的实验采用视觉刺激，刺激范式由相互交错并分别重复4次的静息态组块和视觉刺激组块组成，每个组块持续30s(共240s)，在视觉刺激组块中，志愿者会看到不同的人脸图片(频率0.5Hz)。
其中，图7的(a)为功能磁共振成像脑部激活图、(b)为最大t值点的信号变化图，(c)为代表层的幅值图和信噪比图。
从图7的(a)中可以看到，本发明所检测出的激活区域和大脑的视觉皮层相吻合，且激活区域拥有较高的t值，此外，从图7的(b)中可以看到，最大t值点处的信号变化(PlusError)和所设计的视觉刺激范式(Fitted)相吻合，且最大信号变化值超过了10％。从图7的(c)中可以看出，相对于传统基于平面回波成像(EPI)技术的功能磁共振成像，本发明在高分辨率或超高场的功能磁共振成像中拥有更高的图像质量(无畸变伪影)，因此，图7所示的实验结果验证了本发明在功能磁共振成像中的可行性。
本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像方法，能够将多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术相结合，通过多层同时激发技术对隔层扫描回波偏移技术进行进一步加速，从而实现更快速的T2*加权成像，在保证信噪比的基础上，极大的减小了伪影和畸变对图像质量的影响，并且通过使用小翻转角的射频脉冲，可以有效降低特定吸收率。这样，本发明避免了当前缺少一种既能够保证信噪比，又能够极大的减小伪影和畸变对图像质量的影响，且有效降低特定吸收率的磁共振T2*加权快速成像方法的问题。
如图8所示，本发明实施例提供一种磁共振T2*加权快速成像装置，包括：
多频带射频脉冲生成单元31，用于获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲。
多频带射频脉冲调制单元32，用于根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲。
多层混叠图像采集单元33，用于根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像。
重建处理单元34，用于通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
另外，所述多频带射频脉冲生成单元31，具体用于：
根据公式：
通过单频带射频脉冲A(n)，生成多频带射频脉冲RFMB(n)；其中，n为多频带射频脉冲的采样点，M为多频带射频脉冲的频带数目，ωm为多频带射频脉冲第m个频带的中心频率，为多频带射频脉冲第m个频带的初始相位。
具体的，所述多频带射频脉冲生成单元31所应用的单频带射频脉冲为辛格脉冲、SLR脉冲或PINS脉冲等。
此外，所述多频带射频脉冲调制单元32，具体用于：
根据公式：
生成基于可控混叠的快速并行成像技术处理后的第r个重复时间内的多频带射频脉冲RFCAI(n,r)；其中，C为多频带射频脉冲额外相位的循环周期，为多频带射频脉冲第m个频带所添加的额外相位。
此外，所述重建处理单元34，具体用于：
根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像；所述并行成像算法包括灵敏度编码算法、层间整体自动校准的局部并行采集算法。
此外，所述重建处理单元34，具体还用于：
根据层间整体自动校准的局部并行采集算法：
对所述多层混叠图像进行重建处理，通过多通道线圈不同的空间信息，确定单个线圈内每一层的K空间信号Sj,m(kx,ky)；其中，Sj,m(kx,ky)表示来自第j个线圈的第m层中位于(kx,ky)处的K空间信号；表示整体自动校准的局部并行采集算法得到的第l个线圈的核函数中位于(bx,by)位置的权值；Sl,aliasing(kx-bxΔkx,ky-byΔky)表示来自第l个线圈的混叠数据中位于(kx-bxΔkx,ky-byΔky)位置的K空间信号，L表示多通道线圈的通道个数；Bx表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿kx方向的尺寸；By表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿ky方向的尺寸。
对各线圈每一层的K空间信号分别进行二维傅里叶变换，确定来自单个线圈的每一层图像的数据。
将每一层图像的数据进行平方和，确定单层T2*加权图像。
值得说明的是，本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像装置的具体实现方式可以参见上述图1和图2对应的方法实施例，此处不在赘述。
本发明实施例提供的一种磁共振T2*加权快速成像装置，首先，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；然后，根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像；然后，通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。可见，本发明能够将多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术相结合，通过多层同时激发技术对隔层扫描回波偏移技术进行进一步加速，从而实现更快速的T2*加权成像，在保证信噪比的基础上，极大的减小了伪影和畸变对图像质量的影响，并且通过使用小翻转角的射频脉冲，可以有效降低特定吸收率。这样，本发明避免了当前缺少一种既能够保证信噪比，又能够极大的减小伪影和畸变对图像质量的影响，且有效降低特定吸收率的磁共振T2*加权快速成像方法的问题。
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。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种磁共振T2*加权快速成像方法，其特征在于，包括：
获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；
根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；
根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像；
通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
2.根据权利要求1所述的磁共振T2*加权快速成像方法，其特征在于，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲，包括：
根据公式：
通过单频带射频脉冲A(n)，生成多频带射频脉冲RFMB(n)；其中，n为多频带射频脉冲的采样点，M为多频带射频脉冲的频带数目，ωm为多频带射频脉冲第m个频带的中心频率，为多频带射频脉冲第m个频带的初始相位。
3.根据权利要求2所述的磁共振T2*加权快速成像方法，其特征在于，所述单频带射频脉冲为辛格脉冲、SLR脉冲或PINS脉冲。
4.根据权利要求3所述的磁共振T2*加权快速成像方法，其特征在于，根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲，包括：
根据公式：
生成基于可控混叠的快速并行成像技术处理后的第r个重复时间内的多频带射频脉冲RFCAI(n,r)；其中，C为多频带射频脉冲额外相位的循环周期，为多频带射频脉冲第m个频带所添加的额外相位。
5.根据权利要求4所述的磁共振T2*加权快速成像方法，其特征在于，通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像，包括：
根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像；所述并行成像算法包括灵敏度编码算法、层间整体自动校准的局部并行采集算法。
6.根据权利要求5所述的磁共振T2*加权快速成像方法，其特征在于，根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像，包括：
根据层间整体自动校准的局部并行采集算法：
对所述多层混叠图像进行重建处理，通过多通道线圈不同的空间信息，确定单个线圈内每一层的K空间信号Sj,m(kx,ky)；其中，Sj,m(kx,ky)表示来自第j个线圈的第m层中位于(kx,ky)处的K空间信号；表示整体自动校准的局部并行采集算法得到的第l个线圈的核函数中位于(bx,by)位置的权值；Sl,aliasing(kx-bxΔkx,ky-byΔky)表示来自第l个线圈的混叠数据中位于(kx-bxΔkx,ky-byΔky)位置的K空间信号；L表示多通道线圈的通道个数；Bx表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿kx方向的尺寸；By表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿ky方向的尺寸；
对各线圈每一层的K空间信号分别进行二维傅里叶变换，确定来自单个线圈的每一层图像的数据；
将每一层图像的数据进行平方和，确定单层T2*加权图像。
7.一种磁共振T2*加权快速成像装置，其特征在于，包括：
多频带射频脉冲生成单元，用于获取待处理对象的单频带射频脉冲，根据所述单频带射频脉冲，生成多频带射频脉冲；
多频带射频脉冲调制单元，用于根据基于可控混叠的快速并行成像技术对不同重复时间内的所述多频带射频脉冲的初始相位进行调制，生成调制后的多频带射频脉冲；
多层混叠图像采集单元，用于根据所述调制后的多频带射频脉冲，通过隔层扫描回波偏移技术生成基于多层同时激发技术和隔层扫描回波偏移技术的T2*加权成像序列，并根据所述T2*加权成像序列采集待处理对象的多层混叠图像；
重建处理单元，用于通过重建算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像。
8.根据权利要求7所述的磁共振T2*加权快速成像装置，其特征在于，所述多频带射频脉冲生成单元，具体用于：
根据公式：
通过单频带射频脉冲A(n)，生成多频带射频脉冲RFMB(n)；其中，n为多频带射频脉冲的采样点，M为多频带射频脉冲的频带数目，ωm为多频带射频脉冲第m个频带的中心频率，为多频带射频脉冲第m个频带的初始相位。
9.根据权利要求8所述的磁共振T2*加权快速成像装置，其特征在于，所述多频带射频脉冲生成单元所应用的单频带射频脉冲为辛格脉冲、SLR脉冲或PINS脉冲。
10.根据权利要求9所述的磁共振T2*加权快速成像装置，其特征在于，所述多频带射频脉冲调制单元，具体用于：
根据公式：
生成基于可控混叠的快速并行成像技术处理后的第r个重复时间内的多频带射频脉冲RFCAI(n,r)；其中，C为多频带射频脉冲额外相位的循环周期，为多频带射频脉冲第m个频带所添加的额外相位。
11.根据权利要求10所述的磁共振T2*加权快速成像装置，其特征在于，所述重建处理单元，具体用于：
根据并行成像算法对所述多层混叠图像进行重建处理，确定单层T2*加权图像；所述并行成像算法包括灵敏度编码算法、层间整体自动校准的局部并行采集算法。
12.根据权利要求11所述的磁共振T2*加权快速成像装置，其特征在于，所述重建处理单元，具体还用于：
根据层间整体自动校准的局部并行采集算法：
对所述多层混叠图像进行重建处理，通过多通道线圈不同的空间信息，确定单个线圈内每一层的K空间信号Sj,m(kx,ky)；其中，Sj,m(kx,ky)表示来自第j个线圈的第m层中位于(kx,ky)处的K空间信号；表示整体自动校准的局部并行采集算法得到的第l个线圈的核函数中位于(bx,by)位置的权值；Sl,aliasing(kx-bxΔkx,ky-byΔky)表示来自第l个线圈的混叠数据中位于(kx-bxΔkx,ky-byΔky)位置的K空间信号；L表示多通道线圈的通道个数；Bx表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿kx方向的尺寸；By表示整体自动校准的局部并行采集算法的运算核在K空间沿ky方向的尺寸；
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