CN109814056A - 一种获取磁共振精准定量图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁共振精准T1maps的重建方法，其主要目的在于解决传统射频发射场校正方法存在的一些缺陷，并且本发明可以利用采集的一组数据直接获得精准T1maps而不需要计算射频场的B1+maps。该方法利用多个翻转角的梯度回波序列采集数据，在考虑射频发射场不均性的情况下，联合采集到的数据结合梯度回波信号表达式计算T 1 maps。该方法不像传统方法那样，需要先获得射频发射场的B1+maps然后再带入到信号表达式中计算T1maps。传统的DAM校正方法是使用长TR的条件，要求TR>>T1来达到图像信号正比于sin(α)和sin(2α)的目的，而本方法则是直接利用多个图像信号表达式直接计算组织的T1值，因而，本方法没有对长TR条件的依赖，并且相较于传统的一些校正方法很容易实现。
Description
技术领域：本发明属于磁共振成像技术领域，是一种用于获取磁共振精准定量图像的重建方法。
背景技术：定量磁共振成像是近些年发展起来一种新的磁共振成像技术，它是利用采集的多幅磁共振加权像结合磁共振信号表达式来计算某种参数的定量图谱的方法。由于实际磁共振成像设备中信号的影响因素有很多，使用理论表达式计算的定量图像往往存在一定误差，其中在高场磁共振设备中射频发射场(B1+场)的不均匀性就是最重要的误差源之一。为了获得准确的定量图像，通常需要对射频发射场进行校正。目前，已有的射频场不均匀性校正的方法有很多，如传统的双角法(DAM)、双角法的改进方法(如饱和双角法SDAM)以及利用组织参考区域来获得全局拟合B1+maps的方法等。这些方法有着诸多的限制，如DAM需要长TR的条件，这限制了磁共振扫描的速度；而利用参考组织的定量值获得全局拟合B1+maps的方法则需要事先知道参考组织的定量值或者有相应的金标准方法测量参考组织的实际定量值，然而目前国际上并没有一个统一的标准的各种组织各种参数的定量值体系，也没有适合任意组织不同参数的金标准测量方法；此外，上述的这些方法一般只能对单一参数的定量图像进行校正。本发明提出了一种，利用多个翻转角的梯度回波序列结合信号表达式计算精准T1maps(T1定量图像)的方法。该方法克服了传统DAM方法在B1+场校正时对长TR要求的缺陷，并且不需要进行B1+maps的计算便可直接通过解方程形式获取精准的T1maps。
发明内容：
发明目的：本发明提供一种磁共振精准T1maps的重建方法，其主要目的在于解决传统射频发射场校正方法存在的一些缺陷，并且本发明可以利用采集的一组数据直接获得精准T1maps而不需要计算射频场的B1+maps。
技术方案：
一种获取磁共振精准定量图像的方法，其特征在于：
包括：
数据采集：
分别利用三个翻转角的梯度回波序列采集数据，三个翻转角满足倍数关系即α，2α和3α；
重建：
建立方程：
式中：
I1、I2和I3为数据采集步骤中的各个不同的梯度回波序列采集到的图像信号表达式；
t＝cosB1αB1为翻转角与名义角之间的比例系数；
对上式求解得到t的图像信号表达式，进行平滑滤波；
选用I1和I2作除法运算，得T1的计算表达式，式如下：
式中：对上式取对数得T1maps；即为精准的磁共振T1maps。
所述的获取磁共振精准定量图像的方法，其特征在于：在选用I1和I2作除法运算的基础上，选用I1和I3或者I2和I3进行相同的运算；将各组T1maps求平均值以进一步降低噪声的影响。
所述的获取磁共振精准定量图像的方法：选用双回波梯度回波序列采集数据，得到R2star-maps。
所述的获取磁共振精准定量图像的方法：选用双回波梯度回波序列采集数据，结合所述R2star-maps得到PDmaps。
所述的获取磁共振精准定量图像的方法：利用计算T1maps的前一步的t，t＝cosB1α经过余弦函数反变换得到B1maps。
所述的获取磁共振精准定量图像的方法：选用多回波梯度回波序列采集数据，使用任意回波的数据再结合求均值的降噪方法，获得多幅的T1maps图像,对得到的多幅T1maps求均值可以得到更加准确且噪声更低的定量图像。
优点及效果：
为了获得精准T1maps，本发明提供了一种用于获取磁共振精准T1maps的重建方法。该方法利用多个翻转角的梯度回波序列采集数据，在考虑射频发射场不均性的情况下，联合采集到的数据结合梯度回波信号表达式计算T1maps。该方法不像传统方法那样，需要先获得射频发射场的B1+maps然后再带入到信号表达式中计算T1maps。传统的DAM校正方法是使用长TR的条件，要求TR>>T1来达到图像信号正比于sin(α)和sin(2α)的目的，而本方法则是直接利用多个图像信号表达式直接计算组织的T1值，因而，本方法没有对长TR条件的依赖，并且相较于传统的一些校正方法很容易实现，对于满足VFA(variable flip angle)方法进行定量图像重建需求的TR，本方法均适用。此外，本方法是依据表达式利用“盛金公式”计算的t的解析解，因此，本方法得到的定量值的精确度很高。
附图说明：
图1校正前获得的T1maps。
图2为本方法获得的T1maps。
图3为选取的对比区域示意图。
具体实施方式：
本发明是通过以下技术方案来实现的：
数据采集：分别使用三个不同翻转单回波的梯度回波序列扫描数据，规定三个翻转满足倍数关系，即α，2α和3α。
重建：在考虑射频发射不均匀情况下，引入实际翻转角与名义角之间的比例系数B1，联合多组方程求解T1，算法公式如下：
(1)利用不同角相同回波的信号表达式，假设三幅图像分别为I1、I2和I3，联立三幅图像的信号表达式可得到t的三次方程，这里t＝cosB1α，表达式如下：
(2)对上式进行计算，这里可以使用“盛金公式”求解，由于图像存在噪声，且经过多步数学运算，噪声会被放大，因此需要对得到的t的图像进行平滑滤波；
(3)利用三个翻转角中任意两个角的信号表达式作除法运算，这里选用I1和I2作除法运算，可得到T1的计算表达式，表达式如下：
对上式取对数可得到T1maps；此外，三个翻转角的数据可以获得两幅T1maps，即选用I1和I3或者I2和I3也可以得到T1maps，利用两幅T1maps求平均值可以进一步降低噪声的影响。
如图所示，图1为利用传统VFA方法在不考虑射频场不均匀性时计算得到的T1maps，图2是使用本方法获得的T1maps，图3为选取的脑部对比区域。
本方法与文献中T1maps校正结果的对比见下表：
上表是本方法获得的T1maps与文献T1maps校正结果的对比，从表中的对比结果可以看出,使用本发明获得的T1maps与一些文献中的通过不同校正方法获得的T1maps的结果基本一致。相比较于未校正的T1maps，本方法结合VFA方法不但能够获得精准的T1maps，而且不像传统校正方法那样需要先通过一些方法获得B1+maps然后再对T1maps校正。因此本方法不但简便而且具有实际的应用价值和意义。
在考虑射频发射场不均匀情况下，本发明通过分析梯度回波序列采集信号时信号的表达式，提出了一种求解精准T1maps的方法，属于磁共振成像技术领域。在引入实际翻转角与名义翻转角之间的比例关系后，通过解方程的形式计算T1值，因此本方法不但可以解决传统方法进行定量成像时需要对射频场不均匀性校正的问题，而且可以获得精准的T1maps。
上表中引述的文献：
[1]Deichmann R.Fast high-resolution T1mapping of the human brain[J].Magn Reson Med,2005,54(1):20-27.
[2]Rooney WD,Johnson G,Li X,et al.Magnetic field andtissuedependencies of human brain longitudinal 1H2O relaxation in vivo[J].Magnetic Resonance in Medicine,2010,57(2):308–318.
[3]Orospeusquens AM,Laurilar M,Shah NJ.Magnetic field dependenceofthe distribution of NMR relaxation times in the living human brain[J].Magnetic Resonance Materials in Physics Biology and Medicine.2008,21:131–147.
Claims (6)
1.一种获取磁共振精准定量图像的方法，其特征在于：
包括：
数据采集：
分别利用三个翻转角的梯度回波序列采集数据，三个翻转角满足倍数关系即α，2α和3α；
重建：
建立方程：
式中：
I1、I2和I3为数据采集步骤中的各个不同的梯度回波序列采集到的图像信号表达式；
t＝cosB1α
B1为翻转角与名义角之间的比例系数；
对上式求解得到t的图像信号表达式，进行平滑滤波；
选用I1和I2作除法运算，得T1的计算表达式，式如下：
式中：对上式取对数得T1maps；即为精准的磁共振T1maps。
2.根据权利要求1所述的获取磁共振精准定量图像的方法，其特征在于：在选用I1和I2作除法运算的基础上，选用I1和I3或者I2和I3进行相同的运算；将各组T1maps求平均值以进一步降低噪声的影响。
3.根据权利要求1所述的获取磁共振精准定量图像的方法：选用双回波梯度回波序列采集数据，得到R2star-maps。
4.根据权利要求3所述的获取磁共振精准定量图像的方法：选用双回波梯度回波序列采集数据，结合所述R2star-maps得到PDmaps。
5.根据权利要求1所述的获取磁共振精准定量图像的方法：利用计算T1maps的前一步的t，t＝cosB1α经过余弦函数反变换得到B1maps。
6.根据权利要求2所述的获取磁共振精准定量图像的方法：选用多回波梯度回波序列采集数据，使用任意回波的数据再结合求均值的降噪方法，获得多幅的T1maps图像,对得到的多幅T1maps求均值可以得到更加准确且噪声更低的定量图像。
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