CN106646301B - 一种消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差异的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差异的方法，该方法包括的步骤：⑴由磁共振成像得到的模图自动分割出大脑区域；⑵由磁共振成像得到的前三个回波的相位图计算得到奇偶回波相位差异图；⑶标记出奇偶回波相位差异图上的奇异点的位置；⑷在空间三个方向线性拟合相位差异图，得到三个方向的斜率和截距；⑸校正偶数回波的相位。本发明可消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差异，能够自动选取用以拟合相位差异的区域。与手动选取区域方法相比，省时省力，更为客观，可为磁共振定量磁化率图提供准确的结果。

Description

一种消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差异的方法

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差异的方法。

背景技术

近年来，随着磁共振成像系统主磁场的提高、多通道线圈的应用和复杂信号处理技术的发展，磁共振成像的敏感性得到进一步的提高，磁共振成像能够显示以前无法看到的人体活体脑皮层的微细结构，其部分原因是来源于脑局部磁化率的改变。利用一般磁共振成像技术舍弃的相位信息得到的图像称为磁共振相位图，高分辨磁共振相位图可显示在常规模图上无法显示或显示不清的脑部结构，如深部脑核团和白质纤维束、活体灰质皮层的分层结构等。在相位图的基础上，通过反演算法将局域磁场分布反推回物质磁化率的空间分布，可定量显示组织磁化率大小和局域磁化率分布，这一技术被称为磁共振定量磁化率图。磁共振定量磁化率图是近年来磁共振成像技术方面一个新的重要进展，可用以研究帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化、脑部微出血等疾病。

为了获取定量磁化率所需要的磁场分布图，可采用单回波或多回波梯度回波序列。多回波梯度回波序列在一次射频激发后采集多个回波，可改善相位折叠并图像信噪比。为了保证不同回波间的相位连续性，多回波一般采用单极读出梯度模式采集，也就是当读出梯度为同一极性时采集数据，这种方式会降低数据采集效率并增加回波间隔时间。而双极读出梯度模式采集，即在读出梯度为不同极性时均采集，这样数据采集效率更高并且回波间隔时间更短。但当采用双极读出梯度模式采集时，梯度波形延迟或涡流等因素会导致奇偶回波的相位差异。为了解决奇偶回波的相位不一致，可以在奇偶相位差异图上手动选取均匀区域，然后线性拟合得到相位随空间变化的关系，再进行奇偶回波校正。这种手动选取均匀区域，费时费力，而且有一定主观性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中手动选取均匀区域的缺陷而提出得一种消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差异的方法。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差异的方法，包括如下步骤：

步骤1：由磁共振成像得到的模图自动分割出大脑区域；

步骤2：由磁共振成像得到的前三个回波的相位图计算得到奇偶回波相位差异图，采用如下公式：

公式中Δθ(r)为沿着三维空间r分布相位差异图，分别为第一、第二和第三回波的相位图；

步骤3：标记出奇偶回波相位差异图上的奇异点的位置

在奇偶回波相位差异图上，计算大脑区域每个像素点位置的相位值与邻近多个像素点位置上相位平均值的差值，当差值的绝对值超过一定阈值，就认为其像素点的相位是奇异点；

步骤4：在空间三个方向线性拟合相位差异图，得到三个方向的斜率和截距；拟合采用如下公式：

Δθ(r)＝g·r+θ₀ (2)

式中，g、θ₀为线性拟合得到斜率和截距；大脑区域外和奇异点均不参与拟合计算；

步骤5：校正偶数回波的相位，采用如下公式：

本发明可消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差异，能够自动选取用以拟合相位差异的区域。与手动选取区域方法相比，省时省力，更为客观，可为磁共振定量磁化率图提供准确的结果。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明实施例中磁共振梯度回波采集得到的某一层面12个不同回波时间的模图像；

图3是本发明实施例中磁共振梯度回波采集得到的某一层面12个不同回波时间的相位图；

图4是本发明实施例中由模图自动分割得到的大脑区域(横断面、矢状面和冠状面)图；

图5是本发明实施例中的奇偶回波相位差异图；

图6是本发明实施例校正前大脑基底节某个像素点相位随回波时间的变化曲线图；

图7是本发明实施例校正后大脑基底节某个像素点相位随回波时间的变化曲线图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

实施例

本实施例为一健康正常志愿者大脑数据，数据来源于西门子3.0T磁共振成像系统，数据采集采用三维梯度回波序列，其参数为：TR＝30ms，TE1＝3.3ms,ΔTE＝3.3ms,回波数为8，图像空间分辨率为144*192*128，每个像素大小为1.25mm*1.25mm*1.25mm。数据采集得到模图(图2)和相位图(图3)。

步骤一：由磁共振成像得到的模图自动分割出大脑区域。本实施例采用局部自适应模型分割法(Smith SM,Fast robust automated brain extraction.Hum Brain Mapp2002；17(3):143–155)，其得到的大脑区域横断面、矢状面和冠状面层面显示见图4。

步骤二：由磁共振成像得到的前三个回波的相位图计算得到奇偶回波相位差异图(图5)，采用如下公式：

公式中Δθ(r)为沿着三维空间r分布相位差异图，分别为第一、第二和第三回波的相位图。

步骤三：标记出奇偶回波相位差异图上的奇异点的位置

在奇偶回波相位差异图上，计算大脑区域每个像素点位置的相位值与邻近多个像素点位置上相位平均值的差值,当差值的绝对值超过一定阈值，就认为其像素点的相位是奇异点。本实施例中相位差阈值为0.2。

步骤四：在空间三个方向线性拟合相位差异图，得到三个方向的斜率和截距。拟合采用如下公式：

Δθ(r)＝g·r+θ₀ (2)

g、θ₀为线性拟合得到斜率和截距。大脑区域外和奇异点均不参与拟合计算。

步骤五：校正偶数回波的相位，采用如下公式：

图6和图7分别为校正前后大脑基底节某个像素点相位随回波时间的变化。由图7可看出，相位经过校正后，其随回波时间的变化呈线性关系。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (1)

1.一种消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差异的方法，包括如下步骤：

步骤1：由磁共振成像得到的模图自动分割出大脑区域；

步骤2：由磁共振成像得到的前三个回波的相位图计算得到奇偶回波相位差异图，采用如下公式：

公式中Δθ(r)为沿着三维空间r分布相位差异图，分别为第一、第二和第三回波的相位图；

步骤3：标记出奇偶回波相位差异图上的奇异点的位置

在奇偶回波相位差异图上，计算大脑区域每个像素点位置的相位值与邻近多个像素点位置上相位平均值的差值，当差值的绝对值超过一定阈值，就认为其像素点的相位是奇异点；

步骤4：在空间三个方向线性拟合相位差异图，得到三个方向的斜率和截距；拟合采用如下公式：

Δθ(r)＝g·r+θ₀ (2)

式中，g、θ₀为线性拟合得到斜率和截距；大脑区域外和奇异点均不参与拟合计算；

步骤5：校正偶数回波的相位，采用如下公式：