CN113391250B - 组织属性的多参数定量测试系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种组织属性的多参数定量测试系统及其方法，扫描模块，用于基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲和一系列激发脉冲；采集模块，用于在扫描的过程中，采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；重建模块，用于基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；拟合模块，用于基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。

Description

组织属性的多参数定量测试系统及其方法
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别地涉及一种组织属性的多参数定量测试系统及其方法。
背景技术
非定量化成像的弊端在于对疾病及病灶的诊断依赖于周围其他组织的信号强度，且非常容易受到如扫描设备、成像参数、影像判读人员等的影响，相同组织的多次成像之间的变异性较大，不利于多次扫描之间的比较以及疾病发展进程的跟踪，因此稳健的定量化成像一直是研究的热点。磁共振成像通过使用多种成像序列、灵活调节成像参数、并利用多种内源性和外源性造影剂，可以获得多种反映组织属性的定量化参数，因此非常适合进行定量成像。磁共振定量成像方法包括对组织的内在属性T1、T2和T2*值的定量测量，不同的组织具有不同的T1、T2和T2*值，由于T1、T2和T2*为组织的内在属性，与直接使用磁共振信号强度对疾病进行诊断和评估的方法相比，磁共振定量成像通过对组织的内在属性进行量化，测得的指标具有明确的生理含义，降低了多次成像之间由外部因素导致的变异性，有利于疾病进程的跟踪和治疗效果的评估。目前，磁共振定量成像在多种疾病的诊断和治疗评估上得到了广泛的应用。T1、T2和T2*值对不同组织成分检测的敏感度不同，因此同时定量化T1、T2和T2*值对于组织区分和鉴别是必不可少的。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种组织属性的多参数定量测试系统及其方法。
本申请实施例提供一种组织属性的多参数定量测试系统，包括：
扫描模块，用于基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲T2 prep和一系列激发脉冲；
采集模块，用于在扫描的过程中，采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；
重建模块，用于基于所述单梯度回波数据中不同T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；
拟合模块，用于基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。
在一些实施例中，所述组织属性的多参数定量测试系统，还包括：
接收模块，用于接收设置所述预设序列的设置信息，并基于所述设置信息生成所述预设序列，其中，预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一IR脉冲、多个激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个激发脉冲。
在一些实施例中，所述采集模块包括：
采集单元，用于基于三维黄金角度径向轨迹采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，三维黄金角度径向轨迹的仰角满足以下公式：
β＝cos-1([mφ1])；
方位角满足以下公式：
α＝2π[mφ2]；
其中，m为单梯度回波数据中第m根辐条或多梯度回波数据中的第m根辐条，β为仰角、α为方位角、φ1，φ2为2维黄金分割比，[]表示取小数部分。
在一些实施例中，所述重建模块在进行重建时的重建算法包括以下之一：网格化、非均匀傅里叶变换算法、低秩结合稀疏算法。
在一些实施例中，所述低秩结合稀疏算法的方程为：
Figure GDA0003880994740000021
其中，其中E为采样编码，d为欠采样的k空间数据，||L||*为核范数，||TS||1为L1范数，T为稀疏变换，λL与λS为平衡因子，用于调整L和S的权重。
在一些实施例中，所述组织包括：斑块，所述重建模块还用于：
基于所述单梯度回波数据进行相位敏感重建，得到动脉的磁共振血管图像。
在一些实施例中，所述组织包括：斑块，所述重建模块还包括：
第一确定单元，用于确定血液信号为零的TI时刻对应的单梯度回波数据中的采样辐条；
第一重建单元，用于基于血液信号为零的TI时刻对应的单梯度回波数据中的采样辐条进行重建，得到黑血管壁图像。
在一些实施例中，所述组织包括：斑块，其特征在于，所述重建模块还包括：
第二确定单元，确定最长TI对应的单梯度回波数据中的采样辐条；
第二重建单元，用于基于最长TI对应的单梯度回波数据中的采样辐条进行重建，得到质子密度加权图像。
本申请实施例提供一种，组织属性的多参数定量测试方法，应用于上述任一实施例中的组织属性的多参数定量测试系统，包括：
扫描模块基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲T2 prep和一系列激发脉冲；
在扫描的过程中，采集模块采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；
重建模块基于所述单梯度回波数据中不同T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；
拟合模块基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。
在一些实施例中，所述方法还包括：
接收模块接收设置所述预设序列的设置信息，并基于所述设置信息生成所述预设序列，其中，预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一IR脉冲、多个激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个激发脉冲。
本申请提供的一种组织属性的多参数定量测试系统及其方法，扫描模块基于预设序列对受试者进行扫描；在扫描的过程中，采集模块采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；重建模块基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；拟合模块基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值，从而实现了基于预设序列对组织的属性中的T1、T2和T2 *定量化测量。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。
图1为本申请实施例提供的一种组织属性的多参数定量测试系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种预设序列的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种组织属性的多参数定量测试方法的实现流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
如果申请文件中出现“第一\第二\第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
在介绍本申请实施了提供的一种组织属性的多参数定量测试系统之前，对相关技术中的研究现状进行简要说明。
非定量化成像的弊端在于对疾病及病灶的诊断依赖于周围其他组织的信号强度，且非常容易受到如扫描设备、成像参数、影像判读人员等的影响，相同组织的多次成像之间的变异性较大，不利于多次扫描之间的比较以及疾病发展进程的跟踪，因此稳健的定量化成像一直是研究的热点。
定量成像从医学图像中提取可量化的特征和指标，用于疾病诊断并评估其严重程度。通过标准化和优化图像采集、数据分析、图像显示和报告出具等流程，获得能够精准反映解剖和生理相关的量化指标，应用于科研实验和临床实践。北美放射学会(RadiologicalSociety of North America，RSNA)于2007年成立了定量成像生物标记物联盟(Quantitative Imaging Biomarkers Alliance，QIBA)，以联合科研人员、医疗人员和工业界，推动定量成像和生物标记物在临床试验和临床实践中的应用，旨在通过减少设备、场所、患者和时间的变异性对成像的影响，提高定量成像和生物标记物的临床价值和实用性。
磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)通过使用多种成像序列、灵活调节成像参数、并利用多种内源性和外源性造影剂，可以获得多种反映组织属性的定量化参数，因此非常适合进行定量成像。磁共振定量成像方法包括对组织的内在属性T1、T2和T2*值的定量测量，不同的组织具有不同的T1、T2和T2*值，由于T1、T2和T2*为组织的内在属性，与直接使用磁共振信号强度对疾病进行诊断和评估的方法相比，磁共振定量成像通过对组织的内在属性进行量化，测得的指标具有明确的生理含义，降低了多次成像之间由外部因素导致的变异性，有利于疾病进程的跟踪和治疗效果的评估。目前，磁共振定量成像在多种疾病的诊断和治疗评估上得到了广泛的应用。
不同的组织成分具有不同的T1、T2和T2 *值，由于T1、T2和T2 *为组织的内在属性，定量化测量T1、T2和T2 *值可以减小非定量化测量在多次采集之间变异性，提高测量的可重复性。近年来，有不少研究组分别提出了测量组织T1、T2和T2 *值的方法。Qi等人开发的GOAL-SNAP技术利用翻转恢复(inversion recovery,IR)准备脉冲和3D黄金角度径向采集对组织的T1值进行定量化测量。Biasiolli等人使用2D多回波的自旋回波(2D multiple-spin-echo)技术对组织的T2值进行了定量化测量。Yuan等人使用3D黑血快速自旋回波(3D black-bloodfast-spin-echo)序列定量化测量组织的T2值。Raman等人使用多回波的梯度回波(multiple-echo,gradient-echo)技术定量化测量组织的T2 *值。Mihai等人利用IR准备梯度回波(IR gradient-echo)序列、自旋回波(multiple-echo,spin-echo)序列和梯度回波(multiple-echo,gradient-echo)序列分别测量组织的T1、T2和T2 *值。但上述研究中单一序列只能对一种组织内在属性进行定量化测量，仍存在多个扫描序列之间的配准问题。
目前大部分的定量化成像方法一次成像只能获得单一参数信息，且需要较长的采集时间，如需获取多个参数的信息需要使用多个序列进行采集，大大延长了总扫描时间，且多个序列图像之间需要配准。因此单序列多对比度量化磁共振成像技术的优势即凸现出来。Warntjes等人使用QRAPTEST(quantification of relaxation times and protondensity by twin-echo saturation-recovery turbo-field echo)技术实现了单一序列对大脑T1、T2 *和质子密度值的测量，但其空间分辨率较低(各向同性1.5mm)。Dan等人提出了MRF(Magnetic Resonance Fingerprinting)技术，其与传统MRI成像技术有着完全不同的数据采集和后处理模式。MRF采用伪随机的采集方式，拥有不同内在属性的组织在该采集方式下产生不同的信号演变，后处理过程中将采集得到的信号演变与字典库(Dictionary)进行匹配，即可得到定量化的参数图，如T1、T2、质子密度、扩散等。Kvernby等人使用3D-QALAS(3D-quantification using an interleaved Look-Locker acquisition sequence withT2 preparation pulse)序列对心脏的T1、T2值同时进行了量化，但其空间分辨率(2×2×6mm)较差，不能满足成像需求。Riccardo等人使用ME-MP2RAGE(Multi-EchoMagnetization-Prepared 2Rapid Gradient Echoes)序列同时对大脑的T1、T2 *和磁化系数进行了定量化测量，其中T1值使用其中的MP2RAGE模块进行定量化，T2 *值和磁化系数使用其中的ME模块进行定量化，但其成像时间仍较长(～19min)容易受到运动影响。Qi等人提出SIMPLE(Simultaneous T1 and T2 mapping of the carotid plaque)序列，该序列使用IR翻转脉冲和T2准备脉冲分别用于形成T1和T2对比度，数据采集轨迹为3D golden angleradial，可以实现8分钟内单一序列同时对颈动脉粥样硬化斑块的T1和T2值进行定量化测量，但仍缺乏对T2 *值的量化。
综上，需要定量化测量组织的内在属性(T1、T2和T2 *)来提高多次测量的可重复性，而且T1、T2和T2 *值对不同组织的检测的敏感度不同，因此同时定量化T1、T2和T2 *值对于区分组织区分和鉴别是必不可少的。
基于相关技术中存在的问题，本申请实施例提供一种组织属性的多参数定量测试系统，图1为本申请实施例提供的一种组织属性的多参数定量测试系统的结构示意图，如图1所示，组织属性的多参数定量测试系统100包括：扫描模块101、采集模块102、重建模块103和拟合模块104；扫描模块用于基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲和一系列激发脉冲；采集模块用于在扫描的过程中，采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；重建模块用于基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；拟合模块用于基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。
本申请实施例中，预设序列为预先设置好的，该预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一翻转恢复准备IR脉冲、多个单回波激发脉冲、多个多回波激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个单回波激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个单回波激发脉冲。所述激发脉冲可以是小角度激发脉冲。
本申请实施例中，受试者可以是人，扫描的部位可以是人的颈部、胸部、头部、腹部等。所述组织可以包括：斑块、心脏、大脑、肝脏等。
本申请实施例中，可以基于三维黄金角度径向轨迹采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条，三维黄金角度径向轨迹的仰角满足以下公式：
β＝cos-1([mφ1])；
方位角满足以下公式：
α＝2π[mφ2]；
其中，m为单梯度回波数据中第m根辐条或多梯度回波数据中的第m根辐条，β为仰角、α为方位角、φ1，φ2为2维黄金分割比。
在一些实施例中，所述处理模块在进行重建时的重建算法可以包括以下之一：网格化算法、非均匀傅里叶变换算法、低秩结合稀疏算法。
本申请实施例中，低秩结合稀疏算法的方程为：
Figure GDA0003880994740000081
其中，E为采样编码，d为欠采样的k空间数据，||L||*为核范数，||TS||1为L1范数，T为稀疏变换，λL与λS为平衡因子，用于调整L和S的权重。
本申请提供的一种组织属性的多参数定量测试系统，扫描模块基于预设序列对受试者进行扫描；在扫描的过程中，采集模块采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；重建模块基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；拟合模块基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值，从而实现了基于预设序列对组织的T1、T2和T2 *定量化测量。
在一些实施例中，所述组织属性的定量测试系统，还包括：
接收模块，用于接收设置所述预设序列的设置信息，并基于所述设置信息生成所述预设序列，其中，预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一IR脉冲、多个激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个激发脉冲。
本申请实施例中，预设序列的结构可以预先设定，设置信息可以是用于设置预设序列的参数。图2为本申请实施例提供的一种预设序列的结构示意图，如图2所示，其中IR(inversion recovery)为翻转恢复脉冲，用于形成T1对比度；T2 prep(T2 preparation)为T2准备脉冲，用于形成T2对比度。θ为小角度激发脉冲。多个θ单梯度回波(single-echo)数据的3D golden angle radial采集信号用于T1，T2值的量化，T2 prep和IR准备脉冲后，组织各组织成分的纵向磁化矢量逐渐恢复，由于不同组织成分具有不同的T1、T2值，因此在不同T2prep、不同TI(Inversion time)时刻重建得到的多对比度图像中，各组织成分呈现不同的信号值。为了避免不同T2对比图的混合，仅在没有T2 prep的IR准备脉冲的单梯度回波数据采集完成后，采集多个θ多梯度回波(multi-echo)数据的3D golden angle radial信号用于T2 *值的测量，在多梯度回波数据采集中，由于不同组织成分具有不同的T2 *值，因此在不同TE时刻重建得到的图像中，各组织成分呈现不同的信号值。其中，Tex为间隙时间，Excitation表示激发，Acquisition为采集。
本申请实施例提供的组织属性的多参数定量测试系统，能够基于该预设序列，实现同时定量化T1、T2和T2 *值。
在一些实施例中，所述采集模块包括：
采集单元，用于基于三维黄金角度径向轨迹(3D golden angle radial)采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，三维黄金角度径向轨迹的仰角满足以下公式：
β＝cos-1([mφ1])；
方位角满足以下公式：
α＝2π[mφ2]；
其中，m为单梯度回波数据中第m根辐条或多梯度回波数据中的第m根辐条，β为仰角、α为方位角、φ1，φ2为2维黄金分割比。
本申请实施例，φ1＝0.4656，φ2＝0.6823，[]表示取小数部分，对于第m根采集的辐条，其端点对应三维k空间球面上的一点，其仰角和方位角分别为β＝cos-1([mφ1])、α＝2π[mφ2]。
本申请实施例中，任意长时间窗内，利用3D golden angle radial采集得到的数据点在k空间内分布较为均匀。3D golden angle radial轨迹的上述优势使得重建任意T2prep、任意TI时刻、任意TE时刻的图像成为可能。本项目通过多次激发采集k空间数据，后续重建选择不同shot、相同T2 prep、相同TI时刻、相同TE时刻的采样辐条进行重建，为保证选择出的采样辐条在k空间内分布均匀，设计序列使得不同shot、相同T2 prep、相同TI时刻、相同TE时刻采集的辐条满足3D golden angle radial规则。
本申请实施例中，采集参数可为：FOV＝100X100X100mm3，空间分辨率＝0.8X0.8X0.8mm3，单回波模块数目175个，TR/TE＝10.5/4.3ms；多回波模块数目95个，TR/first TE/echo spacing＝33/4.3/5.6ms，回波数目为5个。总采集时间控制在10分钟内。
在一些实施例中，所述处理模块在进行重建时的重建算法可以包括以下之一：网格化、非均匀傅里叶变换算法、低秩结合稀疏算法。
在一些实施例中，低秩结合稀疏算法的方程为：
Figure GDA0003880994740000101
其中，其中E为采样编码，d为欠采样的k空间数据，||L||*为核范数，||TS||1为L1范数，T为稀疏变换，λL与λS为平衡因子，用于调整L和S的权重。
本申请实施例中，为了从预设序列采集的数据中重建出不同对比度的图像，同时得到组织的T1、T2和T2 *值，需要对不同T2 prep、不同TI时刻、不同TE时刻的图像进行重建。对于radial采集轨迹，基本的重建算法包括网格化(Gridding)和非均匀傅里叶变换(Non-uniform FFT,NUFFT)等。为了尽量节约扫描时间，本申请实施例中，重建一幅三维图像使用到的3D golden angle radial辐条在k空间是高度欠采样的，如直接采用Gridding或NUFFT重建会导致较大的图像降采伪影，影响T1、T2和T2 *的定量化测量。考虑到本项目中序列的采集模式，不同时刻采集到的多对比度图像拟采用低秩+稀疏(Low rank+Sparsity,L+S)的方法进行重建，其中L对不同时刻的背景信息进行建模(背景信息满足低秩条件)，S对不同时刻背景信息上的动态信息进行建模(动态信息满足稀疏条件)。
一些实施例中，所述重建模块还用于：
基于所述单梯度回波信号进行相位敏感重建，得到动脉的磁共振血管图像。
在一些实施例中，所述组织包括斑块，所述重建模块还包括：
第一确定单元，用于确定血液信号为零的TI时刻对应的单梯度回波数据中的采样辐条；
第一重建单元，用于基于血液信号为零的TI时刻对应的单梯度回波数据中的采样辐条进行重建，得到黑血管壁图像。
在一些实施例中，所述组织包括斑块，所述重建模块还包括：
第二确定单元，确定最长TI对应的单梯度回波数据中的采样辐条；
第二重建模型，用于基于最长TI对应的单梯度回波数据中的采样辐条进行重建，得到质子密度加权图像。
在一些实施例中，所述组织属性的多参数定量测试系统还包括：评估模块，用于综合上述重建得到的多个对比度的图像及T1、T2和T2 *量化图，可以对管腔的狭窄程度进行评估，同时鉴别纤维组织、组织内出血、脂质核、钙化、铁沉积等高危组织特征。
本申请实施例提供的一种组织属性的多参数定量测试系统，通过三维大范围单序列多对比度定量磁共振成像序列结合与序列相匹配的加速重建算法实现了三维大成像覆盖范围、单序列多对比度、单序列T1、T2和T2 *定量化测量的要求。
基于前述各个实施例提供的组织属性的多参数定量测试系统，本申请实施例提供一种组织属性的多参数定量测试方法，图3为本申请实施例提供的一种组织属性的多参数定量测试方法的实现流程示意图，如图3所示，包括：
步骤S101，扫描模块基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲和一系列激发脉冲；
步骤S102，在扫描的过程中，采集模块采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；
步骤S103，重建模块基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；
步骤S104，拟合模块基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。
在一些实施例中，在步骤S101之前，所述方法还包括：
步骤S1，接收模块接收设置所述预设序列的设置信息，并基于所述设置信息生成所述预设序列，其中，预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一IR脉冲、多个激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个激发脉冲。
本申请提供的一种组织属性的定量测试系统，扫描模块基于预设序列对受试者进行扫描；在扫描的过程中，采集模块采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；重建模块基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；拟合模块基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值，从而实现了基于预设序列对T1、T2和T2 *定量化测量。
本申请实施例提供的组织属性的多参数定量测试方法，通过组织三维大范围单序列T1、T2和T2 *同时定量的磁共振成像，通过T2准备脉冲和翻转恢复准备脉冲形成T2和T1对比度并采集单回波数据，通过多回波数据的采集形成T2 *对比度，其中单回波和多回波数据的采集均使用三维黄金角度径向轨迹进行；通过对采集到的不同T2准备脉冲、不同翻转恢复时刻、不同TE时刻的数据使用低秩和稀疏的方法重建得到多个对比度的图像；通过信号公式拟合得到组织的T1、T2和T2 *值。该方法可以通过单一序列得到多个对比度的图像，并对组织的T1、T2和T2 *进行定量化测量，且成像覆盖范围大，可提供组织检查和评估的“一站式”解决方案。
本申请实施例提供的组织属性的多参数定量测试方法，在短扫描时间内实现了对组织T1、T2和T2 *的同时量化，且获得了T1/T2加权图像和T2 *加权图像。提供了组织检查和评估的“一站式”解决方案。本申请实施例提供的组织属性的定量测试方法，可适用于身体的各个部位，如斑块、心脏、大脑、肝脏等，应用前景广阔。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，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全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种组织属性的多参数定量测试系统，其特征在于，包括：
扫描模块，用于基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲T2 prep和一系列激发脉冲；
采集模块，用于在扫描的过程中，采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条，所述采集模块包括：采集单元，用于基于三维黄金角度径向轨迹采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，三维黄金角度径向轨迹的仰角满足以下公式：
β＝cos-1([mφ1])；
方位角满足以下公式：
α＝2π[mφ2]；
其中，m为单梯度回波数据中第m根辐条或多梯度回波数据中的第m根辐条，β为仰角、α为方位角、φ1，φ2为2维黄金分割比，[]表示取小数部分；
重建模块，用于基于所述单梯度回波数据中不同T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；
拟合模块，用于基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。
2.根据权利要求1所述的组织属性的多参数定量测试系统，其特征在于，还包括：
接收模块，用于接收设置所述预设序列的设置信息，并基于所述设置信息生成所述预设序列，其中，预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一IR脉冲、多个激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个激发脉冲。
3.根据权利要求1所述的组织属性的多参数定量测试系统，其特征在于，所述重建模块在进行重建时的重建算法包括以下之一：网格化、非均匀傅里叶变换算法、低秩结合稀疏算法。
4.根据权利要求3所述的组织属性的多参数定量测试系统，其特征在于，所述低秩结合稀疏算法的方程为：
Figure FDA0003880994730000021
其中，其中E为采样编码，d为欠采样的k空间数据，||L||*为核范数，||TS||1为L1范数，T为稀疏变换，λL与λS为平衡因子，用于调整L和S的权重。
5.根据权利要求1所述的组织属性的多参数定量测试系统，其特征在于，所述组织包括：斑块，所述重建模块还用于：
基于所述单梯度回波数据进行相位敏感重建，得到动脉的磁共振血管图像。
6.根据权利要求1所述的组织属性的多参数定量测试系统，其特征在于，所述组织包括：斑块，所述重建模块还包括：
第一确定单元，用于确定血液信号为零的TI时刻对应的单梯度回波数据中的采样辐条；
第一重建单元，用于基于血液信号为零的TI时刻对应的单梯度回波数据中的采样辐条进行重建，得到黑血管壁图像。
7.根据权利要求1所述的组织属性的多参数定量测试系统，所述组织包括：斑块，其特征在于，所述重建模块还包括：
第二确定单元，确定最长TI对应的单梯度回波数据中的采样辐条；
第二重建单元，用于基于最长TI对应的单梯度回波数据中的采样辐条进行重建，得到质子密度加权图像。
8.一种组织属性的多参数定量测试方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的系统，包括：
扫描模块基于预设序列对受试者进行扫描，其中，所述预设序列包括翻转恢复准备IR脉冲、T2准备脉冲和一系列小角度激发脉冲；
在扫描的过程中，采集模块采集单梯度回波数据和多梯度回波数据，其中，所述单梯度回波数据和所述多梯度回波数据包括采样辐条；
重建模块基于所述单梯度回波数据中不同T2准备脉冲T2 prep、不同翻转时刻TI对应的采样辐条进行重建得到包括T2和T1的多个第一加权图像，并基于所述多梯度回波数据中不同采集时刻TE对应的采样辐条进行重建得到T2*的多个第二加权图像；
拟合模块基于所述第一加权图像进行拟合得到组织的T2值和T1值，并基于所述第二加权图像进行拟合得到组织的T2*值。
9.根据权利要求8所述的组织属性的多参数定量测试方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收模块接收设置所述预设序列的设置信息，并基于所述设置信息生成所述预设序列，其中，预设序列包括多个循环扫描周期，每个循环扫描周期依次包括：第一IR脉冲、多个激发脉冲、第一T2 prep、第二IR脉冲、多个激发脉冲、第二T2 prep、第三IR脉冲、多个激发脉冲。
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