CN112014782B - 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

磁共振成像方法、装置及计算机存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN112014782B
CN112014782B CN202010782357.5A CN202010782357A CN112014782B CN 112014782 B CN112014782 B CN 112014782B CN 202010782357 A CN202010782357 A CN 202010782357A CN 112014782 B CN112014782 B CN 112014782B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional
gradient field
magnetic resonance
resonance imaging
sinusoidal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010782357.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112014782A (zh
Inventor
王海峰
梁栋
郑海荣
刘新
苏适
丘志浪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN202010782357.5A priority Critical patent/CN112014782B/zh
Publication of CN112014782A publication Critical patent/CN112014782A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112014782B publication Critical patent/CN112014782B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本申请公开了一种磁共振成像方法、装置及计算机存储介质。所述方法包括：获取基于第一三维磁共振成像序列采集的目标对象的三维欠采样数据；其中，第一三维磁共振成像序列在相位方向具有第一正弦梯度场，在选层方向具有第二正弦梯度场，且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0，第一正弦梯度场与第二正弦梯度场的相位相差π/2；基于三维欠采样数据或目标对象的二维映射数据计算得到三维点扩散函数；基于目标对象的三维低分辨率全采样数据计算得到目标对象的灵敏度图；使用三维点扩散函数、灵敏度图对三维欠采样数据进行图像重建，得到重建磁共振图像。通过上述方式，本申请能够高速加倍扫描的同时避免重建磁共振图像中伪影的产生。

Description

磁共振成像方法、装置及计算机存储介质
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种磁共振成像方法、磁共振成像装置及计算机存储介质。
背景技术
磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)技术由于其无辐射、分辨率高等优点被广泛的应用于临床医学与医学研究。
磁共振成像扫描速度慢，过长的扫描时间在引起病患不适的同时，容易在重建磁共振图像中引入运动伪影，从而影响重建磁共振图像质量，如何加快磁共振成像的速度一直是研究热点和难点。
近年来，并行成像技术的提出极大地减少了磁共振的扫描时间，如整体自动校准部分并行采集技术(Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisitions，GRAPPA)和灵敏度编码技术(Sensitivity Encoding，SENSE)和波浪可控混叠并行成像技术(wave Controlled Aliasing In Parallel Imaging，wave-CAIPI)等，此类快速成像技术均利用接收线圈在空间中的灵敏度差异对欠采样数据进行重建，从而替代了一部分梯度编码。但是，该方法得到的重建图像的信噪比随加速倍数的增加而下降，以及重建磁共振图像中存在混叠伪影等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种磁共振成像方法。该方法包括：获取基于第一三维磁共振成像序列采集的目标对象的三维欠采样数据；其中，第一三维磁共振成像序列在相位方向具有第一正弦梯度场，在选层方向具有第二正弦梯度场，第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的持续时间在读出方向施加的读出梯度场的读出平台持续时间内，且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0，第一正弦梯度场与第二正弦梯度场的相位相差π/2；基于三维欠采样数据或目标对象的二维映射数据计算得到三维点扩散函数；其中，二维映射数据与三维欠采样数据的视野相同；基于目标对象的三维低分辨率全采样数据计算得到目标对象的灵敏度图；使用三维点扩散函数、灵敏度图对三维欠采样数据进行图像重建，得到重建磁共振图像。
为解决上述技术问题，本申请提供一种磁共振成像装置。该装置包括处理器和存储器，处理器耦接存储器，在工作时执行指令，以配合存储器实现上述的磁共振成像方法。
为解决上述技术问题，本申请提供一种计算机存储介质。计算机存储介质存储有计算机程序，计算机程序能够被处理器执行以实现上述的磁共振成像方法。
本申请通过在第一三维磁共振成像序列中的相位方向施加有第一正弦梯度场、在选层方向施加有第二正弦梯度场，第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的施加时间在读出方向施加的读出梯度场的读出平台持续时间内，且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0，从而不影响在一个重复时间内目标对象基于第一三维磁共振成像序列所产生的信号。并且，采集目标对象的三维欠采样数据，能够加快对目标对象的扫描速度。基于二维映射数据计算三维点扩散函数，进一步能够减少对目标对象的扫描时间，提高成像效率。
附图说明
图1是本申请提供的磁共振成像方法第一实施例的流程示意图；
图2是本申请提供的第一三维磁共振成像序列的一实施例的时序图；
图3是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的一实施方式的时序图；
图4是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的另一实施方式的时序图；
图5是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的又一实施方式的时序图；
图6是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的再一实施方式的时序图；
图7是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的再一实施方式的时序图；
图8是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的再一实施方式的时序图；
图9是本申请提供的可控混叠的快速并行成像技术对磁共振信号进行欠采样的示意图；
图10是本申请提供的第二三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；
图11是本申请提供的第三三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；
图12是本申请提供的第四三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；
图13是本申请提供的第五三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；
图14是本申请提供的仿体2×2倍加速测试结果；
图15为本申请提供的磁共振成像方法应用于三维平衡稳态自由旋进序列中人脑成像结果；
图16是本申请提供的磁共振成像装置一实施例的结构示意图；
图17是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的磁共振成像方法、磁共振成像装置及计算机存储介质做进一步详细描述。
磁共振并行成像方法是一类加速MRI扫描速度的方法，如灵敏度编码技术(SENSE,sensitivity encoding)和整体自动校准部分并行采集技术(GRAPPA,generalizedautocalibrating partially parallel acquisitions)等。该类方法通过减少采集的数据量，并利用多通道线圈所包含的冗余信息对三维欠采样数据进行重建，从而到达快速扫描的目的。
波浪可控混叠并行成像技术(wave-CAIPI,wave Controlled Aliasing InParallel Imaging)是一种用于加快三维磁共振扫描速度的并行成像技术，该技术在MRI信号采集的同时(施加读出梯度场的同时)，利用MRI梯度线圈在选层和相位方向分别施加相位差为π/2的正弦梯度场，并采用可控混叠的快速并行成像技术(2D CAIPIRINHA,two-dimension Controlled Aliasing In Parallel Imaging Results In HigherAcceleration)对数据进行欠采样，使得欠采样所导致的混叠伪影沿读出、选层和相位方向进行分散，降低各像素点中图像混叠伪影的程度，从而极大的降低了并行成像重建中的几何因子(g-factor,geometry factor)信噪比丢失，达到高倍加速的目的。目前，wave-CAIPI技术已被应用到快速自旋回波(TSE,Turbo Spin Echo)、磁化准备快速梯度回波(MP-RAGE,Magnetization-Prepared RApid Gradient Echo)和短磁化矢量可视化(ViSTa,Visualization of Short Transverse relaxation time component)等序列当中，实现了高加速倍数和高分辨率的三维MRI成像。
Wave-CAIPI技术能够将混叠伪影更为均为的分散到整个成像视野(FOV,Field-Of-View)中，从而降低g-factor信噪比丢失，达到高倍加速扫描的目的。而所施加的正弦梯度场在选层或相位方向的0阶矩不为零，会扰乱MRI序列原有的信号，导致伪影的产生。
为解决上述问题，本申请提供如下实施例：
请参阅图1，图1是本申请提供的磁共振成像方法第一实施例的流程示意图。本实施例包括如下步骤：
S101：获取基于第一三维磁共振成像序列采集的目标对象的三维欠采样数据。
其中，第一三维磁共振成像序列是指利用波浪梯度可控混叠并行成像技术对第七三维磁共振成像序列进行调整得到的。
具体地，在第七三维磁共振成像序列的基础上，第一三维磁共振成像序列在相位方向还包括第一正弦梯度场，在选层方向还包括第二正弦梯度场。即，核磁共振系统基于第一三维磁共振成像序列向目标对象发出射频脉冲和梯度脉冲，相当于核磁共振系统即基于向目标对象发出第七三维磁共振成像序列的射频脉冲和梯度脉冲，又向目标对象发出第一正弦梯度场和第二正弦梯度场。
第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的持续时间在读出方向施加的读出梯度场的读出平台持续时间内，并且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0。因此，不影响在一个重复时间内目标对象基于第七三维磁共振成像序列所产生的信号，从而不会引入额外的伪影。
本实施例中，第七三维磁共振成像序列可以是三维平衡稳态自由旋进(balancedSteady-State Free Precession，bSSFP)序列、三维梯度回波(Gradient Echo，GRE)序列、快速自旋回波(Turbo Spin Echo，TSE)序列、磁化准备快速梯度回波(Magnetization-Prepared RApid Gradient Echo，MP-RAGE)序列或短磁化矢量可视化(Visualization ofShort Transverse relaxation time component，ViSTa)序列等，本申请对此不做限制。
示例性地，请参阅图2，图2是本申请提供的第一三维磁共振成像序列的一实施例的时序图。其中，第七三维磁共振成像序列为bSSFP序列。
本实施例中，第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0是指第一三维磁共振成像序列中，第一正弦梯度场与时间轴形成的多个封闭区域中，位于时间轴上方的封闭区域的面积与位于时间轴下方的封闭区域的面积相等；第二正弦梯度场同理。
在相位方向施加第一正弦梯度场的第一持续时间为整数倍的正弦周期，例如1倍、2倍、5倍、10倍等。在选层方向施加第二正弦梯度场的第二持续时间也为整数倍的正弦周期，例如1倍、2倍、5倍、10倍或20倍等。第一持续时间和第二持续时间小于或等于读出梯度场的读出平台持续时间DR。第一持续时间可以小于第二持续时间，且第一持续时间和第二持续时间可根据读出梯度场的读出平台持续时间、正弦周期进行调整，本申请对此不做限制。
进一步地，第一正弦梯度场与第二正弦梯度场的正弦频率相同，第一正弦梯度场与第二正弦梯度场的相位相差π/2。
第一正弦梯度场的第一施加时间可以早于第二正弦梯度场的第二施加时间奇数倍的四分之一正弦周期，例如1倍、3倍、5倍或7倍等。也即第一施加时间可以早于第二施加时间四分之一正弦周期、四分之三正弦周期、四分之五正弦周期或四分之七正弦周期等。当然，第一施加时间也可以晚于第二施加时间奇数倍的四分之一正弦周期。
第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的形式有多种，请参阅图3-图8，图3是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的一实施方式的时序图；图4是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的另一实施方式的时序图；图5是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的又一实施方式的时序图；图6是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的再一实施方式的时序图；图7是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的再一实施方式的时序图；图8是本申请提供的第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的再一实施方式的时序图。图3-图8中第一施加时间、第二施加时间以及第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的正弦周期数量仅是示意性的，本申请不限于此。
可以理解，本实施例中第一正弦梯度场和第二正弦梯度场可以为正弦梯度场或余弦梯度场经过相位移动、截断及其组合等操作得到的，如图3-图8中中第一正弦梯度场所示。例如图5中，第一正弦梯度场可以看做是将余弦波截断半个周期(-π/4～π/4)得到的，也即第一正弦梯度场初始施加方向与第二正弦梯度场的初始施加方向相反。
可以使用公式表示第一正弦梯度场和第二正弦梯度场，本实施例以图3为例。
第一正弦梯度场公式表示如下：
第二正弦梯度场公式表示如下：
其中，t为时间，A为正弦梯度场幅度值，DC为一个正弦周期的持续时间，DR为读出梯度场的读出平台持续时间。a为正奇数，b为正自然数，c为正自然数，d为正自然数，那么bDC为第一持续时间，dDC为第二持续时间，bDC与cDC均小于DR。t＝0为读出平台的开始时间，此处表示原点。
在第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的作用下，读出的K空间轨迹就是沿读出方向的螺旋形式。如此可以理解为施加了一个三维点扩散函数，使目标对象的每个体素沿着读出方向产生扩散，因而在并行成像采得图像的混叠部分，混叠体素之间的线圈敏感度差异也增大，从而使得重建时g因子达到一个极接近于1的水平，能够减少噪声的放大。在读出梯度场的读出平台持续时间内施加第一正弦梯度场且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0，能够消除第一正弦梯度场和第二正弦梯度场在一个重复时间内对目标对象基于第一磁共振成像序列产生的磁共振信号的干扰，从而避免在重建磁共振图像中引入额外的伪影。
进一步地，波浪梯度可控混叠快速并行成像技术在传统多层同时激发的基础上，使用数据欠采样策略在目标对象基于第一三维磁共振成像序列产生的磁共振信号进行欠采样，得到三维欠采样数据。数据欠采样策略也即保持K空间覆盖范围不变，而增大相邻相位编码线和相邻选层编码线之间的距离。K空间中增加相位编码间隔和增加选层编码间隔意味着在图像域中缩小了成像视野，即降采样后的K空间直接反傅里叶变换到图像域，将会出现图像的混叠。这些混叠伪影需要由后续的重建算法去除，例如使用灵敏度图对三维欠采样数据进行重建，详细内容将在后续步骤中进行描述。
数据欠采样策略可以是可控混叠的快速并行成像技术、并行成像中灵敏度编码技术或整体自动校准部分并行采集技术等，本申请对此不做限制。
本实施例以可控混叠的快速并行成像技术(Two-Dimension ControlledAliasing In Parallel Imaging Results In Higher Acceleration，2D CAIPIRINHA)对磁共振信号欠采样为例进行说明。不同于传统并行成像方法的数据采集策略，可控混叠的快速并行成像技术能够将欠采样所导致的混叠同时分散到相位和选层方向，更有效的利用了视野中的背景区域，增大了混叠像素点间的灵敏度差异，从而达到降低几何因子和减少重建伪影的目的。
示例性地，请参阅图9，图9是本申请提供的可控混叠的快速并行成像技术对磁共振信号进行欠采样的示意图。图9中，垂直于本平面方向(同时垂直于相位方向和选层方向)为读出方向，黑色虚线交点为全采样所需采集的读出线，本实施例所采用的欠采样策略所需采集的读出线由加粗实心原点表示。图7所示为2×2倍欠采样(相位方向2倍欠采样，选层方向2倍欠采样)，总加速倍数为4，所需采集时间＝重复时间(TR)×相位编码线数(Np)×选层编码线数(Ns)/4。
S102：基于三维欠采样数据或目标对象的二维映射数据计算得到三维点扩散函数。
三维点扩散函数用于对K空间采样轨迹进行校正。
计算三维点扩散函数的方法有多种，例如可以基于三维欠采样数据计算得到。具体可以是通过联合估计法对三维欠采样数据进行计算，迭代优化得到三维点扩散函数。
计算三维点扩散函数还可以是通过采集二维映射数据并计算得到。
其中，二维映射数据包括第一二维映射数据、第二二维映射数据、第三二维映射数据以及第四二维映射数据。第一二维映射数据、第二二维映射数据、第三二维映射数据以及第四二维映射数据均与三维欠采样数据的视野相同。
请参阅图10-图13，图10是本申请提供的第二三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；图11是本申请提供的第三三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；图12是本申请提供的第四三维磁共振成像序列一实施方式的时序图；图13是本申请提供的第五三维磁共振成像序列一实施方式的时序图。图10-图13中的序列仅作为示意，本申请不限于此。
第一二维映射数据是基于第二三维磁共振成像序列对应的脉冲对目标对象作用采集到的；第二二维映射数据是基于第三三维磁共振成像序列对应的脉冲对目标对象作用采集到的；第三二维映射数据是基于第四三维磁共振成像序列对应的脉冲对目标对象作用采集到的；第四二维映射数据是基于第五三维磁共振成像序列对应的脉冲对目标对象作用采集到的。
其中，第二三维磁共振成像序列的相位方向包括第一正弦梯度场和第一梯度场，如图10所示；第三三维磁共振成像序列的相位方向包括第一梯度场，且不包括第一正弦梯度场，如图11所示。第四三维磁共振成像序列的选层方向包括第二正弦梯度场和第一梯度场，如图12所示；第五三维磁共振成像序列的选层方向包括第一梯度场，且不包括第二正弦梯度场，如图13所示。并且，第一梯度场与第七梯度场的选层方向的梯度场相同，如此能够提高基于二维映射数据对三维低分辨率全采样数据轨迹矫正的准确度。当然，图10和图12中第一梯度场的时序图仅作为示意，第一梯度场还可以是其他梯度场。
综上，采集第一二维映射数据和第二二维映射数据所需时间共为2×重复时间(TR)×相位编码线数(Np)；采集第三二维映射数据和第四二维映射数据所需时间共为2×重复时间(TR)×选层编码线数(Ns)。由于上述映射数据所采集的是二维数据，因此所需扫描时间较短，能够提高对目标对象的扫描效率。
基于相位方向上的第一二维映射数据和第二二维映射数据，可以求取相位方向的二维点扩散函数。具体地，将第一二维映射数据除以第二二维映射数据，得到相位方向的二维点扩散函数。公式表示如下：
PSFy(kx,y)＝wavePy(kx,y)/Py(kx,y)
其中，wavePy(kx,y)为相位方向任意点(kx,y)的第一二维映射数据，Py(kx,y)为相位方向任意点(kx,y)的第二二维映射数据，PSFy(kx,y)为相位二维点扩散函数PSFy中任意点(kx,y)的点扩散函数值。
基于选层方向上的第三二维映射数据和第四二维映射数据，可以求取选层方向的二维点扩散函数。具体地，将第三二维映射数据除以第四二维映射数据，得到选层方向的二维点扩散函数。公式表示如下：
PSFz(kx,z)＝wavePz(kx,z)/Pz(kx,z)
其中，wavePz(kx,z)为选层方向任意点(kx,z)的第三二维映射数据，Pz(kx,z)为选层方向任意点(kx,z)的第四二维映射数据，PSFz(kx,z)为选层方向的二维点扩散函数PSFz中任意点(kx,z)的点扩散函数值。
在相位二维点扩散函数和选层二维点扩散函数确定后，基于这两个二维点扩散函数可以求取三维点扩散函数。公式表示为：
PSFyz(kx,y,z)＝PSFz(kx,z)·PSFy(kx,y)
其中，PSFyz(kx,y,z)为三维点扩散函数PSFyz中任意三维点(kx,y,z)的三维点扩散函数值。
相较于通过三维映射数据确定三维点扩散函数，采集相位方向和选层方向上的二维映射数据可以大大降低映射数据采集的时间，进而减少磁共振成像数据采集时间。
S103：基于目标对象的三维低分辨率全采样数据计算得到目标对象的灵敏度图。
为了加快磁共振图像的数据采集速度，本实施例采用可控混叠的快速并行成像技术对数据进行欠采样。由欠采样所导致的混叠，需要利用灵敏度图进行分离。
灵敏度图可以通过三维低分辨率全采样数据计算得到。
具体地，获取基于第六三维磁共振成像序列采集的目标对象的三维低分辨率全采样数据。然后基于三维低分辨率全采样数据计算得到灵敏度图。灵敏度图例如是使用特征值迭代自稳定并行成像重建技术对三维低分辨率全采样数据进行计算得到的。
其中，三维低分辨率全采样数据与三维欠采样数据的视野相同。
当然，第六三维磁共振成像序列还可以是快速自旋回波序列或三维平衡稳态自由旋进序列等。
S104：使用三维点扩散函数、灵敏度图对三维欠采样数据进行图像重建，得到重建磁共振图像。
通过三维点扩散函数对三维欠采数据进行K空间轨迹的校正，通过灵敏度图将每一层图像从混叠图像中分离出来可得到重建磁共振图像。磁共振重建图像可由以下公式计算得到：
其中，wave(x,y,z)为三维欠采样数据，M为基于2D CAIPIRINHA的混叠矩阵，Fx和为沿读出方向的一维傅里叶变换和逆变换，recon(x,y,z)为重建磁共振图像，PSFyz(kx,y,z)为三维点扩散函数，C(x,y,z)为灵敏度图。
上述方法步骤顺序为本实施例的可选方法步骤顺序，可以理解的是，三维点扩散函数、灵敏度图和三维欠采数据的获取顺序可以任意组合。
本实施例中，通过将波浪可控混叠并行成像技术应用于第一三维磁共振成像序列中，并在读出梯度场的读出平台持续时间内施加第一正弦梯度场，且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0，能够加速磁共振扫描的同时，降低第一正弦梯度场和第二正弦梯度场在一个重复时间内对目标对象基于第一磁共振成像序列产生的磁共振信号的干扰，从而避免在重建磁共振图像中引入额外的伪影。
为证实本申请的技术方案的可行性和技术效果，在3T磁共振系统(MAGNETOM,Siemens AG,Erlangen,Germany)上对进行了仿体和人脑测试。
请参阅图14，图14是本申请提供的仿体2×2倍加速测试结果。图14中，14a为基于全采样三维平衡稳态自由旋进序列的重建图像；14b为基于wave-CAIPI技术应用于bSSFP序列的重建图像；图14c为基于本申请提供的磁共振成像方法得到的重建图像。共同的扫描参数为：回波时间＝3.23ms，重复时间＝6.45ms，翻转角＝30°，带宽＝300Hz/pixel，体素尺寸＝1×1×1mm3，扫描矩阵尺寸＝160×160×72。wave-CAIPI技术应用于三维平衡稳态自由旋进序列的选层方向的正弦梯度场周期数量＝11、相位方向的正弦梯度场周期数量＝11.5、幅度值＝6mT/m，加速倍数＝2×2；本申请提供的磁共振成像方法中，第一正弦梯度场的正弦周期数量＝10、第二正弦梯度场的正弦周期数量＝11、幅度值＝6mT/m，加速倍数＝2×2。可以看到wave-CAIPI技术用于加速bSSFP序列时会引入严重的带状伪影，而利用申请提供的0阶矩为0的第一征正弦梯度场和第二正弦梯度场加速bSSFP序列时没有伪影产生。
请参阅图15，图15为本申请提供的磁共振成像方法应用于三维平衡稳态自由旋进序列中人脑成像结果，扫描参数如下：回波时间＝3.36ms，重复时间＝6.72ms，翻转角＝30°，带宽＝299Hz/pixel，体素尺寸＝0.8×0.8×0.8mm3，扫描矩阵尺寸＝288×288×240，第一正弦梯度场的周期数量＝4，第二正弦梯度场周期数量＝5、幅度值＝12.5mT/m，加速倍数＝4×3。其中，图15a为冠状位、矢状位和横断位的人脑重建图像，其对应的残差图和g-factor分之一图分别显示与图15b和图15c中。由人脑结果可知，本申请所提出方法不仅能够在实现高分辨率下的高倍加速扫描，同时消除了wave-CAIPI技术所导致的成像伪影。
上述磁共振成像方法的实施例由磁共振成像装置实现，因而本申请还提出磁共振成像装置，请参阅图16，图16是本申请提供的磁共振成像装置一实施例的结构示意图。本实施例磁共振成像装置100可以包括相互连接的处理器101和存储器102。其中，存储器102用于存储基于第一三维磁共振成像序列采集的目标对象的三维欠采样数据、二维映射数据以及灵敏度图；其中，第一三维磁共振成像序列的相位方向具有第一正弦梯度场，在选层方向具有第二正弦梯度场，第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的持续时间在读出方向施加的读出梯度场的读出平台持续时间内，且第一正弦梯度场和第二正弦梯度场的0阶矩均为0，第一正弦梯度场与第二正弦梯度场的相位相差π/2；二维映射数据与三维欠采样数据的视野相同。处理器101用于获取目标对象的三维欠采样数据；基于三维欠采样数据或二维映射数据计算得到三维点扩散函数；获取目标对象的灵敏度图；使用三维点扩散函数、灵敏度图对三维欠采样数据进行图像重建，得到重建磁共振图像。
其中，处理器101可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器101还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
对于上述实施例的方法，其可以计算机程序的形式存在，因而本申请提出一种计算机存储介质，请参阅图17，图17是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。本实施例计算机存储介质200中存储有计算机程序201，其可被执行以实现上述实施例中的方法。
本实施例计算机存储介质200可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等可以存储程序指令的介质，或者也可以为存储有该程序指令的服务器，该服务器可将存储的程序指令发送给其他设备运行，或者也可以自运行该存储的程序指令。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，所述方法包括：
获取基于第一三维磁共振成像序列采集的目标对象的三维欠采样数据；其中，所述第一三维磁共振成像序列在相位方向具有第一正弦梯度场，在选层方向具有第二正弦梯度场，所述第一正弦梯度场和所述第二正弦梯度场的持续时间在读出方向施加的读出梯度场的读出平台持续时间内，且所述第一正弦梯度场和所述第二正弦梯度场的0阶矩均为0，所述第一正弦梯度场与所述第二正弦梯度场的相位相差π/2；
基于所述三维欠采样数据或所述目标对象的二维映射数据计算得到三维点扩散函数；其中，所述二维映射数据与所述三维欠采样数据的视野相同；
基于所述目标对象的三维低分辨率全采样数据计算得到所述目标对象的灵敏度图；
使用所述三维点扩散函数、所述灵敏度图对所述三维欠采样数据进行图像重建，得到重建磁共振图像；
其中，第一正弦梯度场公式表示如下：
第二正弦梯度场公式表示如下：
其中，t为时间，A为正弦梯度场幅度值，DC为一个正弦周期的持续时间，DR为读出梯度场的读出平台持续时间，a为正奇数，b为正自然数，c为正自然数，d为正自然数，那么bDC为第一持续时间，dDC为第二持续时间，bDC与cDC均小于DR，t＝0为读出平台的开始时间，此处表示原点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一正弦梯度场与所述第二正弦梯度场的正弦频率相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维映射数据包括基于第二三维磁共振成像序列采集到的所述目标对象的第一二维映射数据、基于第三三维磁共振成像序列采集到的所述目标对象的第二二维映射数据、基于第四三维成像序列采集到的所述目标对象的第三二维映射数据，以及基于第五三维成像序列采集到的所述目标对象的第四二维映射数据；其中，所述第二三维磁共振成像序列的相位方向包括所述第一正弦梯度场和第一梯度场，所述第三三维磁共振成像序列的相位方向包括所述第一梯度场，所述第四三维磁共振成像序列的选层方向包括所述第二正弦梯度场和所述第一梯度场，所述第五三维磁共振成像序列的选层方向包括所述第一梯度场；
所述基于所述目标对象的二维映射数据计算得到三维点扩散函数，包括：
将所述第一二维映射数据除以所述第二二维映射数据，得到相位方向的二维点扩散函数；
将所述第三二维映射数据除以所述第四二维映射数据，得到选层方向的二维点扩散函数；
基于所述相位方向的二维点扩散函数和所述选层方向的二维点扩散函数，得到所述三维点扩散函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标对象的灵敏度图，包括：
获取基于第六三维磁共振成像序列采集的所述目标对象的低分辨率三维全采样数据，所述低分辨率三维全采样数据与所述三维欠采样数据的所述视野相同；
基于所述低分辨率三维全采样数据计算得到所述灵敏度图。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述低分辨率三维全采样数据计算得到所述灵敏度图，包括：
使用特征值迭代自稳定并行成像重建技术对所述低分辨率三维全采样数据进行计算，得到所述灵敏度图。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第六三维磁共振成像序列为三维梯度回波序列、快速自旋回波序列或三维平衡稳态自由旋进序列。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维欠采样数据是使用数据欠采样策略对所述目标对象基于所述第一三维磁共振成像序列产生的磁共振信号进行采集的，所述数据欠采样策略为可控混叠的快速并行成像技术、并行成像中灵敏度编码技术或整体自动校准部分并行采集技术。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一三维磁共振成像序列是通过在第七三维磁共振成像序列的基础上，在相位方向施加所述第一正弦梯度场，在选层方向施加所述第二正弦梯度场后得到的，所述第七三维磁共振成像序列为三维平衡稳态自由旋进序列、三维梯度回波序列、快速自旋回波序列、磁化准备快速梯度回波序列、磁化强度预备梯度回波序列或短磁化矢量可视化序列。
9.一种磁共振成像装置，其特征在于，所述装置包括处理器和存储器，所述处理器耦接所述存储器，在工作时执行指令，以配合所述存储器实现如权利要求1至8任一项所述的磁共振成像方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1至8中任一项所述的磁共振成像方法。
CN202010782357.5A 2020-08-06 2020-08-06 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质 Active CN112014782B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010782357.5A CN112014782B (zh) 2020-08-06 2020-08-06 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010782357.5A CN112014782B (zh) 2020-08-06 2020-08-06 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112014782A CN112014782A (zh) 2020-12-01
CN112014782B true CN112014782B (zh) 2023-07-28

Family

ID=73499375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010782357.5A Active CN112014782B (zh) 2020-08-06 2020-08-06 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112014782B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112526423B (zh) * 2020-12-10 2023-06-06 川北医学院 基于共轭和层间信息的并行磁共振成像算法
CN113313778B (zh) * 2021-05-13 2023-02-17 中国科学院深圳先进技术研究院 磁共振图像的重建方法、计算机设备及存储介质
CN113298901B (zh) * 2021-05-13 2022-12-06 中国科学院深圳先进技术研究院 卷褶视野磁共振图像的重建方法、计算机设备及存储介质
CN113298902B (zh) * 2021-05-13 2022-11-25 中国科学院深圳先进技术研究院 卷褶视野磁共振图像的重建方法、计算机设备及存储介质

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02255126A (ja) * 1989-03-29 1990-10-15 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング装置
US8159221B2 (en) * 2007-11-22 2012-04-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus and method using SSFP having non-zero first moment gradients within the repetition time
DE102013205208B4 (de) * 2013-03-25 2015-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Multiecho-Magnetresonanz-Messsequenz mit erhöhter Auflösung
DE102013206026B3 (de) * 2013-04-05 2014-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Optimierte Gradientenecho-Multiecho-Messsequenz
DE102013214867B4 (de) * 2013-07-30 2015-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Ermittlung einer Magnetresonanz-Ansteuersequenz mit konzentrischen, kreisförmigen Sendetrajektorien
CN104459587B (zh) * 2013-09-17 2018-02-09 北京万东医疗科技股份有限公司 一种用于核磁共振成像系统的流动补偿方法
CN104714199B (zh) * 2013-12-17 2018-04-24 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种磁共振成像方法和装置
CN103976735B (zh) * 2014-05-04 2016-03-23 清华大学 基于磁共振的黑血电影成像方法
JP6615184B2 (ja) * 2015-04-07 2019-12-04 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置
CN110133555B (zh) * 2018-02-08 2021-11-05 深圳先进技术研究院 一种Wave-CAIPI磁共振成像参数的解析优化方法、装置及介质
CN108957375B (zh) * 2018-07-23 2020-12-22 深圳先进技术研究院 磁共振成像方法、装置、设备及存储介质
CN109613461B (zh) * 2018-12-27 2021-03-09 上海联影医疗科技股份有限公司 梯度回波序列设置方法、磁共振成像系统扫描方法、设备及介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wave-CAIPI Enables Highly Accelerated 3D MRI;Berkin Bilgic等;2014 40th Annual Northeast Bioengineering Conference (NEBEC);全文 *
一种新型MRI谱仪的设计及关键技术研究;潘文宇;中国博士学位论文全文数据库基础科学辑;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112014782A (zh) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112014782B (zh) 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质
CN107750338B (zh) 使用星形叠层采集的mr成像方法和设备
US10139465B2 (en) Method for magnetic resonance imaging with controlled aliasing
CN103384836B (zh) 用于磁共振成像的方法和设备
JP6513398B2 (ja) 事前情報に制約される正則化を使用するｍｒ画像再構成
US10175331B2 (en) Propeller with Dixon water fat separation
US20120092009A1 (en) Autocalibrating parallel imaging reconstruction method from arbitrary k-space sampling with reduced noise
EP1794610B1 (en) Magnetic resonance imaging with dual velocity encoded projection reconstruction acquisition
CN109814058B (zh) 磁共振系统和在其中生成检查对象的磁共振图像的方法
US6794867B1 (en) Isotropic imaging of vessels with fat suppression
WO2005114245A1 (en) Mri with separation of fat and water signal using radial ssfp sequence
CN109696647B (zh) 三维多次激发扩散加权成像的k空间采集方法及重建方法
JP2020523075A (ja) 可変コントラストのスタック・オブ・スター収集を使用したｍｒイメージング
Brummer et al. Noquist: reduced field‐of‐view imaging by direct Fourier inversion
US9535148B2 (en) Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging with high spatial-temporal resolution
JP2793125B2 (ja) 核スピン断層撮影装置
US20170045598A1 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and image reconstruction program
US8040135B1 (en) Contrast and resolution enhancement with signal compensation
US5798642A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
WO2018114554A1 (en) Dixon-type water/fat separation mr imaging
WO2022027419A1 (zh) 磁共振成像方法、装置及计算机存储介质
Sarty Cyclic generalized projection MRI
EP2793040A1 (en) Method for processing phase information, particularly for susceptibility weighted imaging, obtained from PROPELLER measurements
EP3761052B1 (en) Simultaneous multi-slice 2d magnetic resonance imaging with compressed sensing
Chang et al. A kernel approach to compressed sensing parallel MRI

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant