CN108333543B

CN108333543B - 磁共振成像方法和装置

Info

Publication number: CN108333543B
Application number: CN201810170650.9A
Authority: CN
Inventors: 武志刚; 黄峰
Original assignee: Shanghai Neusoft Medical Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Neusoft Medical Technology Co Ltd
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2038-03-01
Also published as: CN108333543A

Abstract

本申请提供一种磁共振成像方法和装置，包括：基于平衡稳态自由进动bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描；基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数；分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行处理，以获取所述特征参数对应的磁共振图像；其中，不同的特征参数对应的磁共振图像的图像对比度不同。本申请技术方案可以提高磁共振成像速度，且可以提高最终得到的磁共振图像的图像质量。

Description

磁共振成像方法和装置

技术领域

本申请涉及医学影像技术领域，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)是现代医学影像中主要的成像方式之一，磁共振成像技术可以利用人体中各种组织在强磁场环境下的信号差异产生图像，显示组织结构，为临床医生提供多种对比度的图像，例如：T1(纵向弛豫时间)加权像、T2(横向弛豫时间)加权像、质子密度加权像等。

人体中不同组织不论它们是正常的还是异常的，有它们各自的T1、T2和质子密度等特征参数，这是利用磁共振成像技术区分正常与异常组织以及诊断疾病的基础。在实际应用中，若要获取人体中某个组织的多对比度磁共振图像，则通常需采用多种不同的磁共振成像序列，对该组织进行多次磁共振扫描，以分别获得反映该组织的T1、T2和质子密度等特征参数的磁共振图像。因此，磁共振成像的速度通常较慢。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种磁共振成像方法和装置，以提高相关技术中的磁共振成像速度。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本申请提供一种磁共振成像方法，所述方法包括：

基于平衡稳态自由进动bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描；

基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数；

分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行处理，以获取所述特征参数对应的磁共振图像；

其中，不同的特征参数对应的磁共振图像的图像对比度不同。

第二方面，本申请提供一种磁共振成像装置，所述装置包括：

扫描单元，用于基于平衡稳态自由进动bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描；

计算单元，用于基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数；

处理单元，用于分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行处理，以获取所述特征参数对应的磁共振图像；

分析上述技术方案可知，在采用bSSFP序列对受检体进行磁共振扫描后，可以实现仅通过一次磁共振扫描即得到该受检体的多对比度磁共振图像。bSSFP序列的重复时间通常较短，且其序列生成过程更为简单。因此，采用本申请技术方案获取此次磁共振扫描的扫描结果所需要的时间得以缩短，从而提高了磁共振成像速度。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的一种磁共振成像方法的流程图；

图2是本申请一示例性实施例示出的另一种磁共振成像方法的流程图；

图3是本申请一示例性实施例示出的一种磁共振成像装置所在设备的硬件结构图；

图4是本申请一示例性实施例示出的一种磁共振成像装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在实际应用中，可以采用多种不同的磁共振成像序列，例如：TR(RepetitionTime，重复时间)或TE(Echo Time，回波时间)不同的自旋回波序列(Spin Echo)、反转恢复序列(Inversion Recovery)、梯度回波序列(Gradient Echo)等，分别对受检体体内的某一组织进行磁共振扫描，以通过对该组织进行的这多次磁共振扫描，分别获得反映该组织的T1、T2和质子密度等特征参数的磁共振图像，即：T1加权像、T2加权像、质子密度加权像等。

在获得的这些磁共振图像中，反映不同特征参数的磁共振图像的图像对比度不同。举例来说，在T1加权像中水(H₂O)的亮度较低，而在T2加权像中水的亮度则较高，由于很多病变伴随有水肿，因此在T2加权像中这些病变的显示更为清晰可见。通常，将这些图像对比度不同的磁共振图像称为受检体的多对比度磁共振图像。

然而，由于采用上述方式，需要对受检体进行多次磁共振扫描，才能获得该受检体的多对比度磁共振图像，因此多对比度磁共振成像的速度通常较慢。

相关技术中，为了提高多对比度磁共振成像速度，可以利用合成成像法(Synthetic)进行磁共振成像。具体地，可以直接采用基于反转恢复的快速自旋回波序列(Fast Spin Echo)，对受检体体内的某一组织进行磁共振扫描。后续，可以通过在此次磁共振扫描中采集到的磁共振成像数据，计算该组织的T1、T2和质子密度等特征参数。在计算得到该组织的特征参数后，可以根据这些特征参数，对采集到的磁共振成像数据进行处理，以获得该组织的多对比度磁共振图像。举例来说，可以利用计算得到的T1、T2和质子密度等特征参数，对采集到的磁共振成像数据进行线性拟合，从而可以获得该组织的T1加权像、T2加权像和质子密度加权像等多对比度磁共振图像。

由于基于反转恢复的快速自旋回波序列的TE(回波时间)通常为6毫秒至9毫秒，且需要采用反转恢复的信号调制方式生成该序列，序列生成过程复杂且耗时较长，因此，采用上述方式，虽然可以仅通过一次磁共振扫描即得到受检体的多对比度磁共振图像，但是在此次磁共振扫描中采集磁共振成像数据所需要的时间仍然较长，磁共振成像速度较慢。

另一方面，由于基于反转恢复的快速自旋回波序列对流动(例如：血液流动)和运动(例如：由于呼吸导致的组织运动)较为敏感，因此针对血液流动较为快速的组织，极有可能会出现T1、T2等特征参数计算错误的问题，从而影响得到的磁共振图像的图像质量。在该序列的基础上施加流动补偿可以在一定程度上缓解对流动敏感的问题，但施加流动补偿会导致TE进一步加长，从而影响磁共振成像速度，且流动补偿只能施加在某一特定方向，即施加流动补偿并不能很好地解决流动敏感的问题，得到的磁共振图形的图像质量仍然可能受到影响。

为了解决上述问题，本申请提供一种磁共振成像方法和装置，以提高磁共振成像速度，并提高得到的磁共振图像的图像质量。

请参考图1，为本申请一示例性实施例示出的一种磁共振成像方法的流程图，该方法可以应用于磁共振设备的主控台。该方法可以包括如下步骤：

步骤101：基于bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描。

在本实施例中，可以基于bSSFP(Balanced Steady State Free Precession，平衡稳态自由进动)序列，控制对受检体进行磁共振扫描。其中，bSSFP序列即为基于驱动平衡的梯度回波序列。

具体地，可以通过主控台控制磁共振设备中的序列发生单元，生成用于磁共振扫描的bSSFP序列。后续，则可以由主控台控制磁共振设备中的扫描单元，采用生成的bSSFP序列对受检体(或者受检体体内的某一指定组织)进行扫描。

步骤102：基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数。

在本实施例中，在基于上述bSSFP序列控制对受检体进行磁共振扫描后，可以基于本次磁共振扫描的扫描结果，计算该受检体的多个特征参数。其中，特征参数可以包括：T1、T2和质子密度中的至少一项，可以根据实际应用中的需求，选择需要计算得到的特征参数。

为了得到受检体的多个特征参数，在前述步骤101中，通常需要基于包括多个脉冲翻转角(α)和回波时间(TE)的bSSFP序列，控制对该受检体进行磁共振扫描。而具体地，请参考图2，则可以通过如下步骤实现基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数：

步骤1021：在本次磁共振扫描中采集多组磁共振成像数据，所述多组磁共振成像数据分别对应不同的脉冲翻转角或回波时间。

步骤1022：根据采集到的多组磁共振成像数据，以及所述bSSFP序列的信号演变公式，拟合得到所述受检体的特征参数。

在本实施例中，可以在本次磁共振扫描中，采集多组磁共振成像数据，这些磁共振成像数据即为本次磁共振扫描的扫描结果。其中，这多组磁共振成像数据分别对应不同的脉冲翻转角或TE，即不同组的磁共振成像数据为在利用bSSFP序列中脉冲翻转角或TE不同的序列段进行磁共振扫描时，采集到的磁共振成像数据。

在采集得到多组磁共振成像数据后，可以根据这多组磁共振成像数据，以及bSSFP序列的信号演变公式，拟合得到上述受检体的特征参数。其中，bSSFP序列的信号演变公式如下所示：

上述信号演变公式中，S为采集到的各组磁共振成像数据，TE(回波时间)为TR(重复时间)的一半，α为脉冲翻转角，M₀为质子密度，T1为纵向弛豫时间，T2为横向弛豫时间。由于bSSFP序列的TR通常为3毫秒至5毫秒，远小于受检体的T1和T2，因此上述信号演变公式可以简化为：

由此可见，通过不同的脉冲翻转角α和回波时间TE，以及分别在这些脉冲翻转角和TE下采集到的多组磁共振成像数据，即可根据上述信号演变公式，采用非线性拟合的方式计算得到上述受检体的T1、T2和质子密度等特征参数。

此外，如果脉冲翻转角近似为90°，则上述信号演变公式可以进一步简化为：

如果脉冲翻转角小于10°，则上述信号演变公式可以进一步简化为：

利用上述简化后的信号演变公式可以更加快速地得到该受检体的T2和质子密度等特征参数。另一方面，采用类似的简化方法，也可以更加快速地得到该受检体的T1等特征参数。

步骤103：分别基于每个所述特征参数，对所述磁共振扫描结果进行处理，以获取所述特征参数对应的磁共振图像。

在本实施例中，在计算得到上述受检体的多个特征参数后，可以分别基于其中的每个特征参数，对磁共振扫描结果进行处理，从而可以获取该特征参数对应的磁共振图像。举例来说，在计算得到该受检体的T1后，可以基于该T1对磁共振扫描结果进行处理，以获取该受检体的T1加权像；在计算得到该受检体的T2后，可以基于该T2对磁共振扫描结果进行处理，以获取该受检体的T2加权像。

需要说明的是，根据不同的特征参数对采集到的磁共振扫描结果进行处理，获取的磁共振图像的图像对比度不同。这些图像对比度不同的磁共振图像即为该受检体的多对比度磁共振图像。

当然，如果在实际应用中，仅需获取到该受检体的某一特定对比度的磁共振图像即可，例如：仅需获取到该受检体的T1加权像，而无需获取到该受检体的T2加权像和质子密度加权像等，则在前述步骤102中可以仅计算得到该受检体的T1，而无须计算该受检体的T2和质子密度等特征参数。在这种情况下，也仅需基于该受检体的T1对磁共振扫描结果进行处理，以获取该受检体的T1加权像。

具体地，可以分别基于计算得到的每个特征参数，对在前述步骤102中采集到的磁共振成像数据进行Bloch仿真，以获取上述受检体的多对比度磁共振图像。

或者，也可以分别基于计算得到的每个特征参数，根据Bloch方程的解析解对在前述步骤102中采集到的磁共振成像数据进行处理，即利用已知的Bloch方程的常规解，以及计算得到的每个特征参数，重新对这些磁共振成像数据进行拟合计算，以获取这每个特征参数对应的磁共振图像，从而获取该受检体的多对比度磁共振图像。

由上述实施例可见，在采用bSSFP序列对受检体进行磁共振扫描后，也可以实现仅通过一次磁共振扫描即得到该受检体的多对比度磁共振图像。bSSFP序列的TR通常为3毫秒至5毫秒，其TE通常为TR的一半，故bSSFP序列的TE小于基于反转恢复的快速自旋回波序列的TE(通常为6毫秒至9毫秒)。此外，bSSFP序列与基于反转恢复的快速自旋回波序列相比较，其序列生成过程更为简单。因此，采用上述方式，获取此次磁共振扫描的扫描结果，即在此次磁共振扫描中采集磁共振成像数据所需要的时间得以缩短，从而提高了磁共振成像速度。

另一方面，由于bSSFP序列与基于反转恢复的快速自旋回波序列相比较，其对流动和运动较为不敏感，在不施加流动补偿的情况下，也可以得到信噪比较高、图像分辨率较高的磁共振图像。因此，采用这种方式，也可以提高最终得到的磁共振图像的图像质量。

与前述磁共振成像方法的实施例相对应，本申请还提供了磁共振成像装置的实施例。

本申请磁共振成像装置的实施例可以应用在磁共振设备的主控台上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图3所示，为本申请磁共振成像装置所在主控台的一种硬件结构图，除了图3所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的主控台通常根据该磁共振成像的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

请参考图4，为本申请一实例性实施例示出的一种磁共振成像装置的框图。该装置400可以应用于图3所示的主控台，包括：

扫描单元401，用于基于平衡稳态自由进动bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描；

计算单元402，用于基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数；

处理单元403，用于分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行处理，以获取所述特征参数对应的磁共振图像；

在一个可选的实施例中，所述bSSFP序列可以包括多个脉冲翻转角和回波时间；

所述计算单元402可以包括：

采集子单元4021，用于在本次磁共振扫描中采集多组磁共振成像数据，所述多组磁共振成像数据分别对应不同的脉冲翻转角或回波时间；

拟合子单元4022，用于根据采集到的多组磁共振成像数据，以及所述bSSFP序列的信号演变公式，拟合得到所述受检体的特征参数。

在另一个可选的实施例中，所述特征参数，可以包括如下至少一项：质子密度、纵向弛豫时间、横向弛豫时间。

在另一个可选的实施例中，所述处理单元403可以包括：

仿真子单元4031，用于分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行Bloch仿真。

在另一个可选的实施例中，所述处理单元403可以包括：

处理子单元4032，用于分别基于每个特征参数，根据Bloch方程的解析解对所述磁共振扫描结果进行处理。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，所述方法包括：

基于平衡稳态自由进动bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描；其中，所述bSSFP序列包括多个脉冲翻转角和回波时间；

基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的多个特征参数；

分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行Bloch仿真，以获取所述特征参数对应的磁共振图像；

其中，不同的特征参数对应的磁共振图像的图像对比度不同；

所述基于磁共振扫描结果，计算所述受检体的特征参数，包括：

在本次磁共振扫描中采集多组磁共振成像数据，所述多组磁共振成像数据分别对应不同的脉冲翻转角或回波时间；

根据采集到的多组磁共振成像数据，以及所述bSSFP序列的信号演变公式，拟合得到所述受检体的特征参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征参数，包括如下至少一项：质子密度、纵向弛豫时间、横向弛豫时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行处理，包括：

分别基于每个特征参数，根据Bloch方程的解析解对所述磁共振扫描结果进行处理。

4.一种磁共振成像装置，其特征在于，所述装置包括：

扫描单元，用于基于平衡稳态自由进动bSSFP序列，控制对受检体进行磁共振扫描；其中，所述bSSFP序列包括多个脉冲翻转角和回波时间；

处理单元，用于分别基于每个特征参数，对所述磁共振扫描结果进行Bloch仿真，以获取所述特征参数对应的磁共振图像；

所述计算单元包括：

采集子单元，用于在本次磁共振扫描中采集多组磁共振成像数据，所述多组磁共振成像数据分别对应不同的脉冲翻转角或回波时间；

拟合子单元，用于根据采集到的多组磁共振成像数据，以及所述bSSFP序列的信号演变公式，拟合得到所述受检体的特征参数。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述特征参数，包括如下至少一项：质子密度、纵向弛豫时间、横向弛豫时间。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理单元包括：

处理子单元，用于分别基于每个特征参数，根据Bloch方程的解析解对所述磁共振扫描结果进行处理。