CN109061533B - 一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质，所述方法包括：确定多片层采集装置的片层数据总量Ns；根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序。本发明通过使用特定的片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大化，确定最佳片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔和均匀性，能够有效降低片层之间的相互影响，并且能够缩短扫描时间以及保持信噪比和对比度。

Description

一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及磁共振成像的技术领域，尤其涉及一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)是利用磁共振现象进行成像的一种技术，磁共振成像的主要原理包括：磁性原子核，例如人体中大量存在的氢原子核，不停的进行自旋运动，在外加的主磁场作用下，原子核自旋产生的小磁场与主磁场平行排列，同向的原子核多于反向的，相互抵消后组织中产生一个与主磁场方向一致的宏观磁化矢量，即纵向磁化矢量。用特定的射频脉冲激发处于主磁场中的原子核，会使低能级的原子核获得能量跃迁到高能级，这就是磁共振现象，磁共振现象的结果是使纵向磁化矢量发生偏移，使该原子核产生横向磁化矢量。
射频脉冲关闭后，被激发的原子核会产生核磁弛豫现象(弛豫是指在核磁共振现象中，原子核发生共振且处于高能状态时，射频脉冲关闭后，将迅速恢复到原来的低能状态的过程)，经过空间编码技术，用探测器检测并接受以电磁形式放出的核磁共振信号，将检测的核磁共振信号输入计算机，经过重建等数据处理技术，最后将人体各组织的形态形成图像。
逐一片层激发和隔片激发采集技术广泛用于临床成像研究中，单个激发脉冲的重复时间(TR)较短时，相邻片层等邻近区域可能会被激发，片层之间的交叉干扰可能造成伪影或二维采集的信噪比降低，同时，用于给定片层的射频脉冲可以充当其他片层的偏共振磁化转移脉冲，导致磁化转移诱发信号衰减和对比度更改。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术上述缺陷，本发明提供一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质，旨在通过使用特定的片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大化，确定最佳片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔和均匀性，能够有效降低片层之间的相互影响，并且能够缩短扫描时间以及保持信噪比和对比度。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种磁共振成像数据采集方法，其中，所述磁共振成像数据采集方法包括：
确定多片层采集装置的片层数据总量Ns；
根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，所述根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序具体包括：
通过第一排序通式确定扫描间隔和分组采集数量；
通过第二排序通式确定最大分组采集数量n时的片层排列顺序；
通过第三排序通式确定片层间隔最大原则条件下的片层排列顺序。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，通过第一排序通式确定扫描间隔和分组采集数量，其中，第一排序通式中的最小扫描时间间隔为(n-1)×TR，最大分组采集数量为n，n为片层数据总量Ns的平方根的最大整数，其中所述第一排序通式为：
Ts+i-Ts≥(n-1)×TR，i＝1,2,Λ,n-1；
其中，Ts是第S片层的激发时间，Ts+i第S+i片层的激发时间，TR是激发脉冲的重复时间。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，通过第二排序通式确定最大分组采集数量n时的片层排列顺序，其中，最大分组采集数量n时的片层排列顺序为每组数据的第一个片层排列数据，其中，第二排列通式为：
Tk+1-Tk≥(m-1)×TR，k＝1,2,Λ,n-1；
其中，Tk是第K片层的激发时间，Tk+1是第K+1片层的激发时间，m为最大分组采集数量n的平方根的最大整数。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，通过第三排序通式确定片层间隔最大原则条件下的片层排列顺序，实际片层间隔总数随片层间隔增大而减少，其中，第三排序通式为：
Figure BDA0001714580240000031
其中，Ts是第S片层的激发时间，Ts+1第S+1片层的激发时间，Ts+2第S+2片层的激发时间。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，为使顺序激发片层之间有效间隔最大化和实际相邻片层之间时间间隔最大化，按照第一排序通式、第二排序通式以及第三排序通式逐一进行片层排序直至符合所有标准为止。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，空间维度中的片层距离越近，时间维度中两个片层之间的时间间隔越长。
所述的磁共振成像数据采集方法，其中，所述片层数据总量Ns根据用户需求和磁共振操作系统进行设置。
一种磁共振成像数据采集装置，其中，所述磁共振成像数据采集装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的磁共振成像数据采集程序，所述磁共振成像数据采集程序被所述处理器执行时实现如上所述的磁共振成像数据采集方法的步骤。
一种存储介质，其中，所述存储介质存储有磁共振成像数据采集程序，所述磁共振成像数据采集程序被处理器执行时实现如上所述磁共振成像数据采集方法的步骤。
本发明公开了一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质，所述方法包括：确定多片层采集装置的片层数据总量Ns；根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序。本发明通过使用特定的片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大化，确定最佳片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔和均匀性，能够有效降低片层之间的相互影响，并且能够缩短扫描时间以及保持信噪比和对比度。
附图说明
图1是本发明磁共振成像数据采集方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明磁共振成像数据采集方法的较佳实施例中步骤S20的流程图；
图3是本发明磁共振成像数据采集方法的较佳实施例中一个案例的片层采集空间时间关系示意图；
图4是本发明磁共振成像数据采集方法的较佳实施例中优选案例的片层采集空间时间关系示意图；
图5为本发明磁共振成像数据采集装置的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
本发明较佳实施例所述的磁共振成像数据采集方法，如图1所示，一种磁共振成像数据采集方法,其中，所述磁共振成像数据采集方法包括以下步骤：
步骤S10、确定多片层采集装置的片层数据总量Ns。
首先，根据本发明的具体实施例的片层数据总量Ns由用户通过磁共振成像系统的操作系统决定，举例而言，片层数据总量根据用户需求和磁共振操作系统进行设置，例如设置为11片或20片等。
对于减少交叉干扰的常见方法，其一，在相邻片层之间设置空间空隙，对不同脉冲而言，需要设置片层厚度10％-50％的间隙；其二，改变片层排序，增加实际相邻片序之间的有效间隔，特定片层排序之后，通过纵向弛豫过程(弛豫是指在核磁共振现象中，原子核发生共振且处于高能状态时，射频脉冲关闭后，将迅速恢复到原来的低能状态的过程。弛豫过程中纵向磁化矢量恢复到最初平衡状态的过程叫做纵向弛豫过程)减少片层中的交叉干扰。
针对传统的逐一片层激发或隔片激发采集技术，单个激发脉冲的重复时间(TR)较短时，相邻片层等邻近区域可能会被激发，片层之间的交叉干扰可能造成伪影或二维采集的信噪比降低；本发明的多片层采集装置，使用EIA(Excitation Interval Adaptation，激发间隔自适应)排序方法，当片层数量较多时，例如片层总数量为20，片层排列顺序为1、5、9、13、17、3、7、11、15、19、2、6、10、14、18、4、8、12、16、20，相邻两片之间的时间间隔最小为4TR，顺序激发两片之间的空间间隔最小为4，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔和均匀性，能够有效降低片层之间的相互影响。
步骤S20、根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序。
具体地，采用EIA方法，即根据采集过程中的片层间隔最大和时间间隔最大原则逐一确定数据片层的排列顺序。
具体过程请参阅图2，其为本发明提供的磁共振成像数据采集方法中步骤S20的流程图。
如图2所示，所述步骤S20包括：
S21、通过第一排序通式确定扫描间隔和分组采集数量；
S22、通过第二排序通式确定最大分组采集数量n时的片层排列顺序；
S23、通过第三排序通式确定片层间隔最大原则条件下的片层排列顺序。
具体地，图3是根据本发明的具体实施例的片层数据采集方法的一个案例的片层采集空间时间关系示意图，图4是根据本发明具体实施例的片层数据采集方法的优选案例的片层采集空间时间关系示意图，其中横坐标表示扫描时间，纵坐标表示扫描空间。
根据本发明片层采集方法针对片层数量Ns等于20进行具体分析，当片层数量Ns等于20时，最大分组采集数量n为4。
其一，利用第一排序通式确定扫描间隔和分组采集数量，其中，第一排序通式中的最小扫描时间间隔为(n-1)×TR，最大分组采集数量为n，n为片层数据总量Ns的平方根的最大整数，其中所述第一排序通式为：
Ts+i-Ts≥(n-1)×TR，i＝1,2,Λ,n-1；
其中，Ts是第S片层的激发时间，Ts+i第S+i片层的激发时间，TR是激发脉冲的重复时间。
也就是说，当所描述的片层数据总量Ns等于20时，最大分组采集数量n为4时，第一排列通式的具体形式为：
Ts+1-Ts≥3TR；
Ts+2-Ts≥3TR；
Ts+3-Ts≥3TR；
根据上述算法，包含至少如图3和图4所示的两种片层数据采集顺序。其中，如图3所示，4组片层采集顺序分别为1、5、9、13、17，2、6、10、14、18，3、7、11、15、19，4、8、12、16、20片层数据。顺序激发片层之间有效间隔和实际相邻片层之间时间间隔已经满足Ts+1-Ts≥4TR，然而，图3所示的片层的激发顺序在此情况中并非最佳化的顺序，原因在于，实际相邻片层之间时间间隔总数没有达到最大。
其二，利用第二排序通式确定最大分组采集数量n时的片层排列顺序，其中，最大分组采集数量n时的片层排列顺序为每组数据的第一个片层排列数据，其中，第二排列通式为：
Tk+1-Tk≥(m-1)×TR，k＝1,2,Λ,n-1；
其中，Tk是第K片层的激发时间，Tk+1是第K+1片层的激发时间，m为最大分组采集数量n的平方根的最大整数。
也就是说，当所描述的片层数据总量Ns等于20时，最大分组采集数量n为4时，则m等于2，k为1，2，3，第二排序通式的具体形式为：
T2-T1≥TR；
T3-T2≥TR；
T4-T3≥TR；
根据上述算法，4组数据的第一个片层排列数据包含至少1、2、3、4和1、3、2、4两种方式。1、2、3、4并非最佳化的顺序，原因在于，每组的第一个片层间隔过短，会导致片层采集交错不足。
其三，利用第三排序通式确定片层间隔最大原则条件下的片层排列顺序，实际片层间隔总数随片层间隔增大而减少，其中，第三排序通式为：
Figure BDA0001714580240000091
其中，Ts是第S片层的激发时间，Ts+1第S+1片层的激发时间，Ts+2第S+2片层的激发时间。
根据上述算法，可对第一排列通式和第二排列通式中的片层排列方案进行筛选。则第二排列通式中4组数据的第一个片层排列数据1、3、2、4为符合条件的片层排列方式，结合第一排列通式得到如图4的1、5、9、13、17，3、7、11、15、19，2、6、10、14、18，4、8、12、16、20片层排列。因此，根据本发明的具体实施例的片层数据采集方法在图4排序的情况下，顺序激发片层之间有效间隔和实际相邻片层之间时间间隔已经最大化，能够优化片层采集顺序从而明显减少交叉干扰和磁化转移效果。
伴随优化的EIA片层采集排序，根据本发明的集体实施例的片层采集方法能够缩短扫描时间，并能够保持信噪比和对比度。
具体而言，为使顺序激发片层之间有效间隔最大化和实际相邻片层之间时间间隔最大化，按照第一排序通式、第二排序通式以及第三排序通式逐一进行片层排序直至符合所有标准。理论上，空间维度中的片层距离越近，时间维度中两个片层之间的时间间隔越长。实际上，对有较大间隙的片层之间的交叉影响的干扰可以忽略。
根据本发明的具体实施例的磁共振成像的采集排序方法的核心在于，提出采集过程中顺序激发片层之间有效间隔最大化和实际相邻片层之间时间间隔最大化，片层排序标准为片层间隔最大，时间间隔最大，且具有均匀性。
本发明重点在于保护磁共振成像数据采集方法中根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则确定片层采集顺序的数据采集方法。替代方案可以有：根据片层总数的平方根关系找到顺序激发片层之间最小间隔的方法，以及实际相邻片层总间隔大于实际片层间隔为1时的总间隔，即实际片层间隔总数随片层间隔增大而减少的数据采集方法。
本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
进一步地，如图5所示，基于上述磁共振成像数据采集方法，本发明还相应提供了一种磁共振成像数据采集装置，所述智能终端包括处理器10、存储器20及显示器30。图5仅示出了智能终端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述智能终端的内部存储单元，例如智能终端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述智能终端的外部存储设备，例如所述智能终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所智能终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述智能终端的应用软件及各类数据，例如所述安装智能终端的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有磁共振成像数据采集程序40，该磁共振成像数据采集程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中磁共振成像数据采集方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述磁共振成像数据采集方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述智能终端的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述智能终端的部件10-30通过系统总线相互通信。
在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中磁共振成像数据采集程序40时实现以下步骤：
确定多片层采集装置的片层数据总量Ns；
根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序。
本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有磁共振成像数据采集程序，所述磁共振成像数据采集程序被处理器执行时实现所述磁共振成像数据采集方法的步骤；具体如上所述。
综上所述，本发明提供一种磁共振成像数据采集方法、装置及存储介质，所述方法包括：确定多片层采集装置的片层数据总量Ns；根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序。本发明通过使用特定的片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大化，确定最佳片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔和均匀性，能够有效降低片层之间的相互影响，并且能够缩短扫描时间以及保持信噪比和对比度。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种磁共振成像数据采集方法，其特征在于，所述磁共振成像数据采集方法包括：
确定多片层采集装置的片层数据总量Ns；
根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序；
所述根据采集过程中顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大的原则，确定片层采集顺序具体包括：
通过第一排序通式确定扫描间隔和分组采集数量；
其中，第一排序通式中的最小扫描时间间隔为(n-1)×TR，最大分组采集数量为n，n为片层数据总量Ns的平方根的最大整数，其中所述第一排序通式为：
Ts+i-Ts≥(n-1)×TR，i＝1,2,…,n-1；
其中，Ts是第S片层的激发时间，Ts+i第S+i片层的激发时间，TR是激发脉冲的重复时间；
通过第二排序通式确定最大分组采集数量n时的片层排列顺序；
其中，最大分组采集数量n时的片层排列顺序为每组数据的第一个片层排列数据，其中，第二排列通式为：
Tk+1-Tk≥(m-1)×TR，k＝1,2,…,n-1；
其中，Tk是第K片层的激发时间，Tk+1是第K+1片层的激发时间，m为最大分组采集数量n的平方根的最大整数；
通过第三排序通式确定片层间隔最大原则条件下的片层排列顺序；
实际片层间隔总数随片层间隔增大而减少，其中，第三排序通式为：
Figure FDA0002971054570000011
其中，Ts是第S片层的激发时间，Ts+1第S+1片层的激发时间，Ts+2第S+2片层的激发时间；
为使顺序激发片层之间有效间隔最大化和实际相邻片层之间时间间隔最大化，按照第一排序通式、第二排序通式以及第三排序通式逐一进行片层排序直至符合所有标准为止；
顺序激发片层之间有效间隔和实际相邻片层之间时间间隔最大化，优化片层采集顺序明显减少交叉干扰和磁化转移效果，确定最佳片层排序，保证顺序激发片层之间空间间隔和实际相邻片层之间时间间隔和均匀性，有效降低片层之间的相互影响，缩短扫描时间以及保持信噪比和对比度。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像数据采集方法，其特征在于，空间维度中的片层距离越近，时间维度中两个片层之间的时间间隔越长。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像数据采集方法，其特征在于，所述片层数据总量Ns根据用户需求和磁共振操作系统进行设置。
4.一种磁共振成像数据采集装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的磁共振成像数据采集程序，所述磁共振成像数据采集程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述的磁共振成像数据采集方法的步骤。
5.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有磁共振成像数据采集程序，所述磁共振成像数据采集程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述磁共振成像数据采集方法的步骤。
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