CN108143417A - 深静脉血栓磁共振成像方法、装置、介质和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深静脉血栓磁共振成像方法、装置、介质和计算机设备。该方法包括：对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号；采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样；根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。本发明通过采用三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，能够有效缩短采样周期；通过采用水激发脉冲对采样序列进行激发，可以在激发成像信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影，从而提高了血栓检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及医学影像技术领域，特别是涉及一种深静脉血栓磁共振成像方法、装置、介质和计算机设备。
背景技术
当前可用于下肢深静脉血栓(Deep Vein Thrombosis，DVT)检查的影像技术主要有四类，包括数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography，DSA)、超声(Ultrasound，US)、计算机断层成像(Computed Tomography，CT)以及磁共振成像(MagneticResonance Imaging，MRI)。在这四类方法中，磁共振因其良好软组织对比度、多参数扫描、全视野成像以及无任何辐射伤害等众多优势，已逐渐应用于DVT临床检查，但现有技术仍存在较大局限性。
传统的实现DVT的临床检查和诊断的磁共振血管壁成像方法，多为采用自旋回波序列完成采样工作，然而该方法在进行采样时所花费的时间较长；此外，传统技术对于血流信号的抑制效果非常有限，由于无法充分抑制静脉管腔中的血流信号，导致根据采样数据得到的成像结果很容易受到血流信号的污染，从而导致血栓检测的准确性较低。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中血栓检测准确性低的问题，提供一种检测准确性更高的深静脉血栓磁共振成像方法、装置、介质和计算机设备。
一种深静脉血栓磁共振成像方法，包括：
对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号；
采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样；
根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。
一种深静脉血栓磁共振成像装置，包括：
抑制模块，用于对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号；
采样模块，用于采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样；
成像模块，用于根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述深静脉血栓磁共振成像方法。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述深静脉血栓磁共振成像方法。
上述深静脉血栓磁共振成像方法、装置、介质和计算机设备，通过对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号，采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。通过采用三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，能够有效缩短采样周期；通过采用水激发脉冲对采样序列进行激发，可以在激发成像信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影，从而提高了血栓检测的准确性。
附图说明
图1为一个实施例中深静脉血栓磁共振成像方法流程示意图；
图2为一个实施例中黑血准备脉冲示意图；
图3为一个实施例中三维梯度回波序列示意图；
图4为另一个实施例中采样序列示意图；
图5为一例DVT病人的扫描结果示意图；
图6为一个实施例中深静脉血栓磁共振成像装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一个实施例中深静脉血栓磁共振成像方法流程示意图。如图1所示，该磁共振成像方法包括如下步骤：
步骤S110，对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号。
深静脉血栓是指血液在深静脉内不正常地凝结，阻塞管腔所致静脉回流障碍性疾病，可发病与全身各部位静脉，以下肢深静脉为多。常用的深静脉血栓检查方法采用的是磁共振成像技术，然而使用该技术进行检查时，血液信号会对成像结果产生污染，从而导致后期在对成像结果进行分析时，难以将血管壁信号、血流信号以及血栓信号进行区分。因此本步骤中通过抑制深静脉中的血流信号，从而突显出深静脉血管壁信号以及血栓信号，以减少或者完全消除血流信号对于成像结果的影响。
在一个实施例中，步骤S110包括：使用不同参数的射频脉冲序列抑制深静脉的血流信号，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号。射频脉冲序列是指具有一定宽度、一定幅度的射频脉冲与梯度脉冲组成的脉冲序列。通过调节射频脉冲序列的一个或者多个参数，使用不同参数组合的射频脉冲序列对血流信号进行抑制，并使用以上一个或多个参数的最优值组合，获得对血流信号的最优抑制效果。
在一个实施例中，射频脉冲序列的参数包括：射频脉冲序列中的射频脉冲翻转角度及射频脉冲个数。翻转角度(Flip Angle)是指在射频脉冲的激励下，宏观磁化强度矢量M偏离静磁场B0的方向的角度，也称射频翻转角；其大小由激励电磁波的强度(能量)决定，增大射频脉冲的强度或宽度，可以使翻转角变大。通过对射频脉冲的翻转角度以及脉冲个数进行调节，获取不同的血流信号抑制效果，并通过使用以上参数的最优值组合，获得对血流信号的最优抑制效果。
本实施例中，射频脉冲的翻转角度为15度至25度；射频脉冲的脉冲个数为40至160。为有效抑制静脉血流信号，本实施例使用以上范围的参数组合的射频脉冲序列，通过以上参数的范围的翻转角度以及脉冲个数的最优值组合，获得对血流信号的最优抑制效果。
在一个实施例中，射频脉冲序列中的射频脉冲为非选择性射频脉冲。非选择性射频脉冲，也叫硬脉冲(Hard Pulse)，在时间域内，非选择性射频脉冲具有持续时间短且强度高的特点，使用非选择性脉冲方式可以有效缩短脉冲时间，加快数据采集。
在一个实施例中，步骤S110具体可以是：采用黑血准备脉冲抑制血流信号。如图2所示，该黑血准备脉冲由一系列射频脉冲α、散相梯度G及梯度g组成。射频脉冲α和散相梯度G的作用是使得流动组织信号迅速散相，而对静态组织信号则散相不明显；梯度g的作用是将静态组织在横向平面上的所有信号散相掉，从而保证这些被散相掉的信号不在图像上产生伪影。
本实施例中，通过调节射频脉冲α的翻转角度和脉冲个数，可以在充分抑制血液流动信号的同时保留周围血管壁和血栓信号。具体的，射频脉冲α的翻转角度为15度至25度；射频脉冲α的脉冲个数为40至160。本实施例使用以上范围的参数组合的射频脉冲α，通过以上参数的范围的翻转角度以及脉冲个数的最优值组合，获得对血流信号的最优抑制效果。
本实施例中，射频脉冲α为非选择性的矩形或高斯脉冲，以缩短脉冲时间，加快数据采集。散相梯度G和梯度g应为梯形或高斯形的梯度，均加载在读出(X)、相位(Y)及选层(Z)三方向上，最大幅值应在磁共振成像系统允许范围内。时间t为准备脉冲的重复时间，其范围在1-2ms之间。
步骤S120，采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对预处理信号进行采样。
梯度回波(Gradient Echo，GRE)是指通过有关梯度场方向的翻转而产生的回波信号。相比于传统技术中采用的自旋回波序列，采用梯度回波序列进行采样优点在于：梯度回波序列的采样速度更快；梯度回波序列的翻转角比较小，SAR(Specific Absorption Rate，电磁波吸收比值或比吸收率)值，也就是射频能量更低，有利于用在高场磁共振成像系统上。
除了血流信号，人体内存在的脂肪组织也会对磁共振成像产生一定的影响。脂肪组织对磁共振成像的影响主要体现在以下几个方面：(1)脂肪组织引起的运动伪影；(2)水脂肪界面上的化学位移伪影；(3)脂肪组织的存在降低了图像的对比；(4)脂肪组织的存在降低增强扫描的效果。步骤S120通过使用选择性激发技术中的水激发技术(WaterExcitation Pulse)，通过抑制脂肪信号而获得水信号，可以达到脂肪抑制的效果，从而减少脂肪组织对磁共振成像的影响。该方法可以降低成像对磁场均匀性的要求，获得稳定的脂肪抑制效果。
采用三维梯度回波序列对得到的预处理信号进行采样，并且，该序列使用水激发脉冲进行信号激发，使得在激发信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影。
在一个实施例中，步骤S120包括：使用不同参数的水激发脉冲对三维梯度回波序列进行信号激发；采用激发后的三维梯度回波序列对深静脉的预处理信号进行采样。通过调节水激发脉冲的一个或者多个参数，使用不同参数组合的水激发脉冲对三维梯度回波序列进行信号激发，并使用以上一个或多个参数的最优值组合，获得最优的T1加权图像。
在一个实施例中，水激发脉冲的参数包括：翻转角度、脉冲周期及回波时间。脉冲周期(Repetition Time，TR)即重复时间，值脉冲序列执行一遍所需要的时间，也是从一个射频激励脉冲出现到下一个周期同一脉冲出现所经历的时间。TR是扫描速度的决定因素，也是图像对比度(T1、T2和质子密度对比度)的主要控制因子。回波时间(Echo Time，TE)，是指从第一个射频脉冲到回波信号产生所需要的时间。在多回波序列中，射频脉冲至第一个回波信号出现的时间称为TE1，至第二个回波信号的时间称为TE2，以此类推。脉冲周期TR和回波时间TE共同决定图像的对比度。
本实施例中，水激发脉冲的翻转角度为8度至15度，脉冲周期及回波时间分别采用最短TR和最短TE以快速获取成像数据。通过不同翻转角度的水激发脉冲，结合最短TR和最短TE，获取T1加权图像。
在一个实施例中，水激发脉冲为非选择性水激发脉冲，以缩短脉冲时间，加快数据采集。
在一个实施例中，步骤S120具体可以是：采用如图3所示的三维梯度回波序列进行信号采样。如图3所示，本实施例采用1:-3:3:-1角度比例的水激发脉冲进行信号激发，角度比例并不局限于这个比例，也可以是其他角度比例，如：1:-1、1:-2:1、1:1、1:2:1或1:3:3:1等。水激发脉冲的三维梯度回波序列与常规序列相比，采样方式都是一样的，可以有笛卡尔采样、径向采样等采样轨迹。在进行采样时，为了获得T1加权图像，水激发脉冲的翻转角度为8度至15度，脉冲周期及回波时间分别采用最短TR和最短TE以快速获取成像数据。另外，本实施例中，水激发脉冲由一系列非选择性脉冲组成，以缩短脉冲时间，加快数据采集。
在另一个实施例中，采用如图4所示的采样序列进行信号采样。本实施例采用的是频率选择反转脉冲脂肪抑制技术(Spectral Presaturation Inversion Recovery，SPIR)，该脂肪抑制技术是频率选择饱和技术与短TI反转恢复(Short TI Inversion Recovery，STIR)技术的组合。在真正射频激发前，先对被检区进行预脉冲激发，这种预脉冲的带宽很窄，中心频率为脂肪中质子的进动频率，仅有脂肪组织被激发，脂肪组织会出现一个较小的反方向纵向磁化矢量，预脉冲结束后，脂肪组织发生纵向弛豫，其纵向磁化矢量将发生从反向到零，然后逐渐恢复到正向直至平衡状态。这种抑制方法仅需要一次预脉冲激发就能对三维扫描容积内的脂肪组织进行很好的抑制。
本实施例中，通过施加脂肪频率的180度翻转脉冲将脂肪信号反转，并等待翻转时间(Time of Inversion，TI)，当脂肪信号恰好过零点时，利用水频率的小角度激发脉冲采集成像信号，在实现脂肪信号抑制的同时快速采集成像信号。
本实施例中，所有的激发脉冲也都为非选择性脉冲；水频率的小角度激发脉冲的翻转角度为8度至15度，并使用最短TE’和TR’以快速获取成像数据。
步骤S130，根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。
本步骤中，可以是采用傅里叶变换成像法，通过对采样数据进行傅里叶变换即可得到深静脉血栓磁共振图像，但本步骤中的成像方法并不局限于傅里叶变换成像法。
图5为一例DVT病人的扫描结果示意图，如图5所示，采用本实施例提供的技术方案的成像结果如图中箭头所示，图中箭头所指信号即为血栓(光亮处)，通过图5可以清晰准确地分辨出病人的血栓位置。
上述深静脉血栓磁共振成像方法，通过采用三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，能够有效缩短采样周期；通过采用水激发脉冲对采样序列进行激发，可以在激发成像信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影，从而提高了血栓检测的准确性。
在一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种深静脉血栓磁共振成像方法。其中，存储介质可以为光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。该计算机存储介质，其存储的计算机程序，在实现包括如上述各深静脉血栓磁共振成像方法的实施例的流程中，通过采用三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，能够有效缩短采样周期；通过采用水激发脉冲对采样序列进行激发，可以在激发成像信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影，从而提高了血栓检测的准确性。
在一个实施例中，还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行该程序时实现如上述各实施例中的任意一种深静脉血栓磁共振成像方法。该计算机设备，其处理器执行程序时，在实现包括如上述各深静脉血栓磁共振成像方法的实施例的流程中，通过采用三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，能够有效缩短采样周期；通过采用水激发脉冲对采样序列进行激发，可以在激发成像信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影，从而提高了血栓检测的准确性。
图6为一个实施例中深静脉血栓磁共振成像装置结构示意图。如图6所示，该磁共振成像装置包括抑制模块610、采样模块620和成像模块630。
抑制模块610用于对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号。
采样模块620用于采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对预处理信号进行采样。
成像模块630用于根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。
在一个实施例中，抑制模块610通过使用不同参数的射频脉冲序列，抑制深静脉的血流信号，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号。通过调节射频脉冲序列的一个或者多个参数，使用不同参数组合的射频脉冲序列对血流信号进行抑制，并使用以上一个或多个参数的最优值组合，获得对血流信号的最优抑制效果。
在一个实施例中，射频脉冲序列的参数包括：射频脉冲序列中的射频脉冲翻转角度及射频脉冲个数；为有效抑制静脉血流信号，本实施例中，射频脉冲的翻转角度为15度至25度；射频脉冲的脉冲个数为40至160。本实施例使用以上范围的参数组合的射频脉冲序列，通过以上参数的范围的翻转角度以及脉冲个数的最优值组合，获得对血流信号的最优抑制效果。
在一个实施例中，射频脉冲序列中的射频脉冲为非选择性射频脉冲，以缩短脉冲时间，加快数据采集。
在一个实施例中，采样模块620通过使用不同参数的水激发脉冲对三维梯度回波序列进行信号激发；采用激发后的三维梯度回波序列对预处理信号进行采样。通过调节水激发脉冲的一个或者多个参数，使用不同参数组合的水激发脉冲对三维梯度回波序列进行信号激发，并使用以上一个或多个参数的最优值组合，获得最优的T1加权图像。
在一个实施例中，水激发脉冲的参数包括：翻转角度、脉冲周期及回波时间；本实施例中水激发脉冲的翻转角度为8度至15度，并使用最短TE和TR以快速获取成像数据。通过不同翻转角度的水激发脉冲，结合最短TR和最短TE，获取T1加权图像。
在一个实施例中，水激发脉冲为非选择性水激发脉冲，以缩短脉冲时间，加快数据采集。
上述深静脉血栓磁共振成像装置，通过采用三维梯度回波序列对预处理信号进行采样，能够有效缩短采样周期；通过采用水激发脉冲对采样序列进行激发，可以在激发成像信号的同时实现脂肪信号抑制，减少因脂肪抑制不均匀而产生的伪影，从而提高了血栓检测的准确性。
在另一个实施例中，采样模块620也可以采用如图4所示的采样序列进行信号采样。本实施例中，通过施加脂肪频率的180度翻转脉冲将脂肪信号反转，并等待翻转时间，当脂肪信号恰好过零点时，利用水频率的小角度激发脉冲采集成像信号，在实现脂肪信号抑制的同时快速采集成像信号。本实施例中，所有的激发脉冲也都为非选择性脉冲；水频率的小角度激发脉冲的翻转角度为8度至15度，并使用最短TE’和TR’以快速获取成像数据。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，包括：
对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号；
采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样；
根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。
2.根据权利要求1所述的深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，所述对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号，包括：
使用不同参数的射频脉冲序列抑制所述深静脉的血流信号，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号。
3.根据权利要求2所述的深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，所述射频脉冲序列的参数包括：射频脉冲序列中的射频脉冲翻转角度及射频脉冲个数；
所述射频脉冲翻转角度为15度至25度；
所述射频脉冲个数为40至160。
4.根据权利要求2或3所述的深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，所述射频脉冲序列中的射频脉冲为非选择性射频脉冲。
5.根据权利要求1所述的深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，所述采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样，包括：
使用不同参数的水激发脉冲对三维梯度回波序列进行信号激发；
采用激发后的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样。
6.根据权利要求5所述的深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，所述水激发脉冲的参数包括：翻转角度、脉冲周期及回波时间；
所述水激发脉冲的翻转角度为8度至15度。
7.根据权利要求5或6所述的深静脉血栓磁共振成像方法，其特征在于，所述水激发脉冲为非选择性水激发脉冲。
8.一种深静脉血栓磁共振成像装置，其特征在于，包括：
抑制模块，用于对深静脉的血流信号进行抑制，得到包含深静脉血管壁信号和血栓信号的预处理信号；
采样模块，用于采用水激发脉冲的三维梯度回波序列对所述预处理信号进行采样；
成像模块，用于根据采样得到的数据获得深静脉血栓磁共振影像。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
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