CN108802649B - 一种快速空间饱和的射频扰相方法和装置 - Google Patents

一种快速空间饱和的射频扰相方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施方式公开了一种快速空间饱和的射频扰相方法和装置。该方法包括：施加空间饱和模块的第一射频脉冲；在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；其中所述第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与所述第一射频脉冲的相位不相干。本发明实施方式将空间饱和模块的相位循环与成像序列的相位循环相互独立，横平面上的残余信号的相干性可以更有效地被破坏掉，从而减少伪影，提高成像质量。

Description

一种快速空间饱和的射频扰相方法和装置
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种快速空间饱和的射频扰相方法和装置。
背景技术
磁共振(Magnetic Resonance，MR)成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。
空间饱和(Spatial Saturation)是MR中的一种常用技术，该技术通过移除不期望信号以抑制运动和流动伪影。空间饱和模块通常包括空间选择性的90度射频脉冲、选层梯度和散相梯度。空间选择性的90度射频脉冲与选层梯度共同作用，将需要饱和的位置处的磁化矢量翻转到横平面。然后，再利用散相梯度消除饱和带的信号，从而避免对后续成像产生影响。在成像序列中，可以在采集每个回波或者回波链前都施加一次空间饱和模块，这种方式称为标准空间饱和模式。对于某些快速梯度回波序列(比如快速小角度激发成像(FastLow Angle Shot Imaging，FLASH)序列)，通常会使用快速空间饱和模式，即针对多个回波或回波链施加一次空间饱和模块，从而降低总的采集时间。
射频扰相根据预定方案旋转射频脉冲的相位，是消除横平面中残余自旋相干的有效方案。目前常用的射频扰相方式包括：线性增加空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量，以使得空间饱和模块的射频脉冲的相位与成像序列的射频脉冲相位保持一致。
然而，这种射频扰相方式仅适用于标准空间饱和模式。目前对于快速空间饱和模式中的射频扰相技术缺乏相应的研究。
发明内容
本发明实施方式提出一种快速空间饱和的射频扰相方法和装置，从而提高成像质量。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种快速空间饱和的射频扰相方法，该方法包括：
施加空间饱和模块的第一射频脉冲；
在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；
其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。
在一个实施方式中，该方法还包括：
在第一组射频脉冲之后，施加空间饱和模块的第二射频脉冲；
在第二射频脉冲之后，施加成像序列的第二组射频脉冲；
其中第二组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第二射频脉冲的射频脉冲的相位与第二射频脉冲的相位不相干。
在一个实施方式中，该方法还包括：
在第二组射频脉冲之后，施加空间饱和模块的第三射频脉冲；
在第三射频脉冲之后，施加成像序列的第三组射频脉冲；
其中第三组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第三射频脉冲的射频脉冲的相位与第三射频脉冲的相位不相干。
一种快速空间饱和的射频扰相方法，该方法包括：
施加空间饱和模块的多个射频脉冲；
在空间饱和模块的相邻两个射频脉冲之间，施加成像序列的多个射频脉冲；
其中空间饱和模块的每一个射频脉冲的相位，与成像序列的多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于自己的射频脉冲的相位不相干。
在一个实施方式中，空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量保持线性增加，而且空间饱和模块的起始射频脉冲的相位不能整除360度。
在一个实施方式中，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000021
Figure BDA0001279828570000022
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure BDA0001279828570000023
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
在一个实施方式中，
Figure BDA0001279828570000024
为117度；成像序列的起始射频脉冲的相位为50度。
一种快速空间饱和的射频扰相装置，该装置包括：
空间饱和射频脉冲施加模块，用于施加空间饱和模块的第一射频脉冲；
成像扫描脉冲施加模块，用于在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；
其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。
一种快速空间饱和的射频扰相装置，该装置包括：
空间饱和射频脉冲施加模块，用于施加空间饱和模块的多个射频脉冲；
成像扫描脉冲施加模块，用于在空间饱和模块的相邻两个射频脉冲之间，施加成像序列的多个射频脉冲；
其中空间饱和模块的每一个射频脉冲的相位，与成像序列的多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于自己的射频脉冲的相位不相干。
在一个实施方式中，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000031
Figure BDA0001279828570000032
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure BDA0001279828570000033
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
由此可见，在本发明实施方式中，施加空间饱和模块的第一射频脉冲；在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。因此，本发明实施方式通过将空间饱和模块的相位循环与成像序列的相位循环相互独立，可以有效地破坏横平面上残余信号的相干性，从而减少伪影，并提高成像质量。
而且，本发明实施方式的空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量保持线性增加，可以保证横平面上的残余信号的均匀分散，从而防止伪影堆积。
另外，本发明实施方式无需改动硬件结构，因此实施便利。
附图说明
图1为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相方法的第一示范性流程图；
图2为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相方法的第二示范性流程图；
图3为根据本发明实施方式的空间饱和模式下的相位示意图；
图4a为采用现有技术的FLASH序列所采集的示范性图像；
图4b为采用本发明实施方式的FLASH序列所采集的示范性图像；
图5为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相装置的第一结构图；
图6为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相装置的第二结构图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，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方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
在标准空间饱和模式中，成像序列的各自射频脉冲分别对应于空间饱和模块的各自射频脉冲，即成像序列的射频脉冲与空间饱和模块的射频脉冲一一对应。而且，成像序列的每一个射频脉冲都与空间饱和模块的对应射频脉冲的相位保持一致，从而实现射频扰相。
在快速空间饱和模式中，成像序列的多个射频脉冲对应于空间饱和模块的一个射频脉冲，而且成像序列的这多个射频脉冲的相位并不相等。因此，空间饱和模块的射频脉冲的相位与成像序列的对应多个射频脉冲的相位无法保持一致以实现射频扰相。
目前，本领域技术人员针对快速空间饱和模式的射频扰相的通常作法是：空间饱和模块的射频脉冲(假定为射频脉冲A)的相位，与相对应的成像序列的多个射频脉冲中的、在时间维度上最接近于射频脉冲A的那一个射频脉冲的相位保持一致。申请人经过大量试验发现，这种处理方式并不能有效消除横平面上的残余信号的相干性，从而可能产生伪影。另外，申请人还经过大量试验发现：将空间饱和模块的相位循环与成像序列的相位循环相互独立之后，横平面上的残余信号的相干性可以被有效破坏，从而减少伪影。
图1为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相方法流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤101：施加空间饱和模块的第一射频脉冲。
在这里，对期望被饱和的区域施加空间饱和模块的第一射频脉冲。其中，期望被饱和的区域可以是运动或者流动组织。
步骤102：在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲，其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。
在这里，在第一射频脉冲之后，对成像区域施加成像序列的第一组射频脉冲。其中，成像区域可以与期望被饱和的区域重合，也可以与期望被饱和的区域相互独立。第一组射频脉冲中包含多个射频脉冲。而且，这多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的那一个射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干，其中相位不相干的具体含义是相位不相等。
可见，应用本发明实施方式之后，空间饱和模块的第一个射频脉冲相位与相对应的成像序列射频脉冲组(即第一组射频脉冲)中的第一个射频脉冲的相位保持独立，因此横平面上成像序列的第一个相位循环所采集的残余信号的相干性可以被有效破坏。
在一个实施方式中，该方法还包括：
在第一组射频脉冲之后，施加空间饱和模块的第二射频脉冲；在第二射频脉冲之后，施加成像序列的第二组射频脉冲；其中第二组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第二射频脉冲的射频脉冲的相位与第二射频脉冲的相位不相干。
类似地，应用本发明实施方式之后，空间饱和模块的第二个射频脉冲相位与相对应的成像序列射频脉冲组(即第二组射频脉冲)中的第一个射频脉冲的相位保持独立，因此横平面上成像序列的第二个相位循环所采集的残余信号的相干性可以被有效破坏。
在一个实施方式中，该方法还包括：
在第二组射频脉冲之后，施加空间饱和模块的第三射频脉冲；在第三射频脉冲之后，施加成像序列的第三组射频脉冲；其中第三组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第三射频脉冲的射频脉冲的相位与第三射频脉冲的相位不相干。
类似地，应用本发明实施方式之后，空间饱和模块的第三个射频脉冲相位与相对应的成像序列射频脉冲组(即第三组射频脉冲)中的第一个射频脉冲的相位保持独立，因此横平面上成像序列的第三个相位循环所采集的残余信号的相干性可以被有效破坏。
优选地，在空间饱和模块的第三个相位循环与成像序列的第三个相位循环之后，空间饱和模块的后续相位循环与成像序列的后续相位循环仍然保持独立。即，该方法还包括：施加空间饱和模块的后续射频脉冲；在后续射频脉冲之后，施加成像序列的后续组射频脉冲，其中后续组射频脉冲中的、时间维度上最接近于后续射频脉冲的射频脉冲的相位与后续射频脉冲的相位不相干。
因此，应用本发明实施方式之后，空间饱和模块的后续相位循环与成像序列的后续相位循环依然保持独立，横平面上成像序列的后续相位循环所采集的残余信号的相干性同样可以被有效破坏。
示范性地，成像序列具体可以实施为FLASH序列或三维容积内插体部检查(VIBE)序列等快速梯度回波序列。
以上详细罗列了成像序列的具体实施方式，本领域技术人员可以意识到，这种罗列并不是局限性的，并不用于对本发明实施方式的保护范围构成限定。
在一个实施方式中，空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量保持线性增加，而且空间饱和模块的起始射频脉冲的相位不能整除360度，从而保证横平面上的残余信号的均匀分散。
举例，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000051
Figure BDA0001279828570000052
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure BDA0001279828570000053
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
此时，第一射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000054
第一射频脉冲的相位
Figure BDA0001279828570000055
第三射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000056
其中
Figure BDA0001279828570000057
不能整除360度，即
Figure BDA0001279828570000058
不能为2度，3度，4度，5度，6度，8度…，等等。
优选地，申请人还经过大量试验发现：当
Figure BDA0001279828570000059
为117度，而且成像序列的起始射频脉冲的相位为50度时，横平面上的残余信号的相干性可以被显著破坏。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种快速空间饱和的射频扰相方法。
图2为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相方法的第二示范性流程图。
如图2所示，该方法包括：
步骤201：施加空间饱和模块的多个射频脉冲。
步骤202：在空间饱和模块的相邻两个射频脉冲之间，施加成像序列的多个射频脉冲。其中，空间饱和模块的每一个射频脉冲的相位，与成像序列的多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于自己的射频脉冲的相位不相干。
在一个实施方式中，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000061
Figure BDA0001279828570000062
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure BDA0001279828570000063
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
下面以FLASH序列为例，对本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相进行举例说明。
图3为根据本发明实施方式的空间饱和模式下的相位图。
如图3所示，在空间饱和模块的每两个相邻的射频脉冲之间，都包含有3个成像序列的射频脉冲。比如，在空间饱和模块的射频脉冲10与射频脉冲20之间，包含有成像序列的射频脉冲11、射频脉冲12和射频脉冲13。在空间饱和模块的射频脉冲20与射频脉冲30之间，包含有成像序列的射频脉冲14、射频脉冲15和射频脉冲16。其中，射频脉冲10为空间饱和模块的起始射频脉冲，射频脉冲11为成像序列的起始射频脉冲。
射频脉冲10的相位为
Figure BDA0001279828570000064
空间饱和模块的多个射频脉冲的相位表达式为
Figure BDA0001279828570000065
Figure BDA0001279828570000066
Figure BDA0001279828570000067
其中j为空间饱和模块的射频脉冲的各自序号，而且
Figure BDA0001279828570000068
不能整除360度。
优选地，
Figure BDA0001279828570000069
为117度。当
Figure BDA00012798285700000610
为117度时，
Figure BDA00012798285700000611
为117度×2＝234度，
Figure BDA00012798285700000612
为117度×4＝468度。即射频脉冲10的相位为117度时，射频脉冲20的相位为234度，射频脉冲30的相位为468度。依此类推，可以得到空间饱和模块的各个射频脉冲的相位。
射频脉冲11的相位为Φ0。成像序列的射频脉冲的相位表达式为Φk；
Figure BDA00012798285700000613
Figure BDA00012798285700000614
其中k为成像序列的射频脉冲的各自序号。类似地，Φ0不能整除360度。
优选地，Φ0为50度。当Φ0为50度时，Φ1为100度；Φ2为200度；Φ3为350度；Φ4为550度。即，射频脉冲11的相位为50度；射频脉冲12的相位为100度；射频脉冲13的相位为200度；射频脉冲14的相位为350度；射频脉冲15的相位为550度。依此类推，可以得到成像序列的各个射频脉冲的相位。
基于上述相位设置，针对空间饱和模块引入与成像序列相独立的相位循环机制，横平面上的残留信号的相干性可以更有效被破坏，从而减少伪影，提高图像质量。而且，空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量保持线性增加，可以保证横平面上的残余信号的均匀分散，从而还可以防止伪影堆积。
举例，利用颈部软组织的T1加权FLASH协议验证本发明实施方式与现有技术的成像效果差异。
图4a为采用现有技术的FLASH序列所采集的示范性图像；图4b为采用本发明实施方式的FLASH序列所采集的示范性图像。在FLASH扫描协议中，有两个平行于扫描层面的快速饱和带用于压制流入扫描层面的血液信号。图4a是其中一层的图像，在圆圈中可以发现由未完全损毁的残留信号所导致的图像伪影。在图4b中，找不出明显的伪影。可见，本发明实施方式显著减少了伪影，提高了图像质量。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种快速空间饱和的射频扰相装置。
图5为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相装置的第一结构图。
如图5所示，该装置包括：
空间饱和射频脉冲施加模块501，用于施加空间饱和模块的第一射频脉冲；
成像扫描脉冲施加模块502，用于在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。
图6为根据本发明实施方式的快速空间饱和的射频扰相装置的第二结构图。
如图6所示，该装置包括：
空间饱和射频脉冲施加模块601，用于施加空间饱和模块的多个射频脉冲；
成像扫描脉冲施加模块602，用于在空间饱和模块的相邻两个射频脉冲之间，施加成像序列的多个射频脉冲；其中空间饱和模块的每一个射频脉冲的相位，与成像序列的多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于自己的射频脉冲的相位不相干。
在一个实施方式中，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure BDA0001279828570000071
Figure BDA0001279828570000072
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure BDA0001279828570000073
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
可以遵循一定规范的应用程序接口，将本发明实施方式所提出的快速空间饱和的射频扰相方法编写为安装到磁共振成像控制主机、个人电脑、移动终端等中的插件程序，也可以将其封装为应用程序以供用户自行下载使用。
可以通过指令或指令集存储的储存方式将本发明实施方式所提出的快速空间饱和的射频扰相方法存储在各种存储介质上。这些存储介质包括但是不局限于：软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存等。
另外，还可以将本发明实施方式所提出的快速空间饱和的射频扰相方法应用到基于闪存(Nand flash)的存储介质中，比如U盘、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、记忆棒、xD卡等。
综上所述，在本发明实施方式中，施加空间饱和模块的第一射频脉冲；在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。因此，本发明实施方式通过将空间饱和模块的相位循环与成像序列的相位循环相互独立，可以有效地破坏横平面上残余信号的相干性，从而减少伪影，并提高成像质量。
而且，本发明实施方式的空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量保持线性增加，可以保证横平面上的残余信号的均匀分散，从而防止伪影堆积。另外，本发明实施方式无需改动硬件结构，因此实施便利。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，该方法包括：
施加空间饱和模块的第一射频脉冲；
在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；
其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。
2.根据权利要求1所述的快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，该方法还包括：
在第一组射频脉冲之后，施加空间饱和模块的第二射频脉冲；
在第二射频脉冲之后，施加成像序列的第二组射频脉冲；
其中第二组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第二射频脉冲的射频脉冲的相位与第二射频脉冲的相位不相干。
3.根据权利要求2所述的快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，该方法还包括：
在第二组射频脉冲之后，施加空间饱和模块的第三射频脉冲；
在第三射频脉冲之后，施加成像序列的第三组射频脉冲；
其中第三组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第三射频脉冲的射频脉冲的相位与第三射频脉冲的相位不相干。
4.一种快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，该方法包括：
施加空间饱和模块的多个射频脉冲；
在空间饱和模块的相邻两个射频脉冲之间，施加成像序列的多个射频脉冲；
其中空间饱和模块的每一个射频脉冲的相位，与成像序列的多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于自己的射频脉冲的相位不相干。
5.根据权利要求4所述的快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，空间饱和模块的相邻两个射频脉冲的相位增加量保持线性增加，而且空间饱和模块的起始射频脉冲的相位不能整除360度。
6.根据权利要求5所述的快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure FDA0001279828560000011
Figure FDA0001279828560000012
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure FDA0001279828560000013
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
7.根据权利要求6所述的快速空间饱和的射频扰相方法，其特征在于，
Figure FDA0001279828560000014
为117度；成像序列的起始射频脉冲的相位为50度。
8.一种快速空间饱和的射频扰相装置，其特征在于，该装置包括：
空间饱和射频脉冲施加模块，用于施加空间饱和模块的第一射频脉冲；
成像扫描脉冲施加模块，用于在第一射频脉冲之后，施加成像序列的第一组射频脉冲；
其中第一组射频脉冲中的、时间维度上最接近于第一射频脉冲的射频脉冲的相位与第一射频脉冲的相位不相干。
9.一种快速空间饱和的射频扰相装置，其特征在于，该装置包括：
空间饱和射频脉冲施加模块，用于施加空间饱和模块的多个射频脉冲；
成像扫描脉冲施加模块，用于在空间饱和模块的相邻两个射频脉冲之间，施加成像序列的多个射频脉冲；
其中空间饱和模块的每一个射频脉冲的相位，与成像序列的多个射频脉冲中的、时间维度上最接近于自己的射频脉冲的相位不相干。
10.根据权利要求9所述的快速空间饱和的射频扰相装置，其特征在于，空间饱和模块的多个射频脉冲的相位为
Figure FDA0001279828560000021
Figure FDA0001279828560000022
其中j为多个射频脉冲的各自序号；
Figure FDA0001279828560000023
为空间饱和模块的起始射频脉冲的相位。
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