一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁磁共振成像序列的制作方法

本发明是一种用于磁共振血管壁及斑块成像的射频脉冲序列，它能够提供快速高各向同性分辨率，可以用于诊断颈动脉的血管狭窄，检测血管内斑块钙化、斑块体积和斑块成分。

背景技术：
在世界范围内，由于动脉粥样硬化引起的脑卒中是致残和致死的一个主要原因。据文献显示，每年有四百四十万人会因此而失去生命，而每百万人中有五千人因此病而残疾。据卫生部2012年10月10日给出的通告显示，目前中国由于心脑血管病死亡的人口已占总死亡构成的41％。尽管有多种原因会引起脑卒中，但是由内颈动脉中动脉粥样硬化斑块的破裂而引发的血栓和栓塞被认为是引起脑卒中和短暂性脑缺血发作的主要原因。因此对颈动脉血管壁的准确成像，以确定其内斑块的大小、成分及其稳定性，对于动脉粥样硬化疾病的临床预防和诊断具有非常重要的意义。在血管壁成像技术中，由于三维成像技术能够更好的显示整个血管壁的形态，并提供更多的图像信息，从而引起了临床的广泛关注。目前，在临床中主要有以下两种磁共振三维血管壁成像序列：(1)基于双翻转恢复(DoubleInversionRecovery，DIR)预脉冲的三维稳态自由进动序列(Three-DimensionalSteady-StateFreePrecession，3DSSFP)IoannisKoktzoglouetal.Three-dimensionalBlack-BloodMRImagingofCarotidArterieswithSegmentedSteady-StateFreePrecession：InitialExperience.Radiology.2007；243：220-228，描述了一种双翻转三维稳态自由进动血管壁成像序列。如图1所示，该序列包括双翻转恢复预脉冲1、脂肪抑制脉冲2以及三维稳态自由进动序列3。工作时，选择一个合适的TI值(例如600毫秒)来抑制血液信号，在稳态自由进动序列中α角设为45°，且在相邻的两个成像序列中α角相位相差180°，另外成像层厚可以达到1.5毫米。然而由于DIR预脉冲的血液抑制能力会随着成像体积厚度的增加而减弱，因此该序列对于成像体积的厚度有严格的要求。并且由于DIR要求其成像方向必须要与血液流向相垂直，这使得该序列不能随意选择成像方向。(2)基于运动敏感驱动平衡(Motion-SensitizingDrivenEquilibrium，MSDE)预脉冲的三维快速梯度回波序列(3DMSDE-RapidGradientEcho，3DMERGE)BaluNetal.Carotidplaqueassessmentusingfast3Disotropicresolutionblack-bloodMRI.MagnResonMed.2011；65：627-637，描述了一种基于运动敏感驱动平衡的三维快速梯度回波血管壁成像序列。如图2所示，该序列包括运动敏感驱动平衡预脉冲1、脂肪抑制脉冲2以及三维快速梯度回波序列3。工作时，通过在运动敏感驱动平衡预脉冲中设置三个方向的梯度面积来抑制血液信号，在梯度回波序列中α角设为6°，成像层厚可以达到0.7毫米，能够在x，y，z三个方向上得到各向同性的空间分辨率。该序列成像速度快，血液信号抑制效果好，对于较厚的层厚依然有较好的血流抑制效果，且成像方向不受限制。但运动敏感驱动平衡预脉冲具有如下缺点：(1)内在的T2衰减作用会导致使用此技术得到的血管壁图像的信噪比(SNR)与其他序列相比要低大约20％；(2)其运动敏感梯度幅值一般较大，因此会引起涡流，影响静态信号的聚合，从而造成信号的进一步损失，影响图像的诊断价值；(3)由于有两个180°硬脉冲，因此会使得射频(RF)功率沉淀(specificabsorptionrate，SAR)升高，有可能给患者造成不适。因为缺点(1)和(2)限制了3DMERGE成像的层厚不能太薄，因此不能再进一步得到高各向同性分辨率(例如0.6毫米的各向同性分辨率)，从而不能得到更准确的血管壁和斑块测量结果。

技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种快速高各向同性分辨率的磁共振三维血管壁成像序列用于颈动脉成像，该序列能够提供高信号强度和高各向同性分辨率，从而提高图像质量，使得血管壁和斑块的定量测量更加准确。同时，该序列具有较低SAR值，能够更加安全地用于临床。本发明是一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，包括运动敏感驱动平衡预脉冲、脂肪抑制序列、三维快速梯度回波序列、信号弛豫部分、k空间压缩感知亚采样、亚采样k空间数据填充方式以及非线性重建等六个部分。其特征在于：所述的运动敏感驱动平衡预脉冲能够有效地抑制血流信号，从而只得到包括血管壁和斑块在内的静态组织信号；脂肪抑制序列用来消除血管壁周围的脂肪信号，从而使得血管壁信号显示得更好；三维快速梯度回波序列能够实现快速成像；信号弛豫部分是指在两个相邻的运动敏感驱动平衡预脉冲之间增加一个等待时间，用来增强信号强度；k空间压缩感知亚采样是指中间20％点全采样，然后其他各点的概率密度函数往k空间两边越来越小的采样；k空间数据填充方式为伪中间序，以有效地抑制血流信号；非线性重建能够从亚采样数据中重建出所有的数据，从而保证了图像的质量。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用运动敏感驱动平衡预脉冲来散向血流信号，从而使得成像体积和成像方向都不受限制。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用脂肪抑制序列来消除血管壁周围的脂肪信号，从而使得血管壁信号显示得更好。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用三维快速梯度回波序列作为成像主序列，从而实现快速扫描。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用一个信号弛豫部分来使血管壁和斑块等组织信号得到增强，从而可以选择薄层进行成像，得到高各向同性分辨率图像。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用三维k空间压缩感知亚采样来缩短扫描时间，加快成像速度。k空间中心20％点全采样，然后其余各点的概率密度函数往k空间两边越来越小。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用伪中间序的填充方式来填充亚采样三维k空间。伪中间序是一种专门用来在随机亚采样中进行血流抑制的采样顺序，它保证了在亚采样血管壁成像中能够得到好的血液信号抑制效果。所述的一种快速高各向同性分辨率的三维血管壁成像序列，其特征在于：采用非线性重建来恢复其他未被采样的信号。非线性重建能够从较少的采样点中将图像恢复出来，从而保证了在亚采样条件下的高图像质量。附图说明图1为现有的一种三维血管壁成像序列的结构示意图图2为现有的另一种三维血管壁成像序列的结构示意图图3为本发明实施例序列的结构示意图图4为本发明实施例三维k空间亚采样示意图图5为本发明实施例亚采样k空间数据填充示意图具体实施方式以下根据附图对本发明进行详细说明。如图3所示为本发明的实施例，包括运动敏感驱动平衡预脉冲部分1、脂肪抑制序列部分2、三维快速梯度回波序列部分3和信号弛豫部分4。在序列执行时，这四部分必须要按照顺序执行。运动敏感驱动平衡预脉冲部分的运动敏感梯度只加在选层方向，在读梯度和相位编码方向不施加。每个运动敏感梯度的幅值为30mT/m，梯度宽度为2ms，爬升率为120mT/m/ms。在-90°脉冲后，散向梯度施加在三个方向，消除残留磁化矢量。散向梯度的面积为6000mT·ms/m，幅值取系统最大。脂肪抑制序列的梯度只加载在相位编码轴上，整个时间为30毫秒左右。三维快速梯度回波序列的α角设为6°，接收机带宽为244Hz/pixel，序列重复时间(RepetitionTime，TR)为6.7毫秒，回波时间(EchoTime，TE)为3毫秒，梯度回波执行次数(n)与扫描层数相等。信号弛豫部分的时间为800-1000毫秒。为了达到快速成像的目的，本发明采用压缩感知亚采样方法对三维k空间进行采样，因此图3的三维快速梯度回波序列在执行时要进行亚采样。如图4所示，白色部分即为采样点，而黑色部分为非采样点。kz方向选层方向相位编码，ky表示层内相位编码。k空间中心20％点全采样，然后其余各点的概率密度函数往k空间两边越来越小。为了有效地抑制血液信号，在亚采样时要按照伪中间序的顺序进行采样，即在亚采样时采样顺序要严格按照全采样中间序的采样顺序进行采样。如图5所示，A，B，C，D和E表示五个随机点采样组。每次执行完运动敏感驱动平衡预脉冲以及脂肪抑制脉冲后，就会在三维快速梯度回波序列中对这些组中的一组进行采集。在采集的时候，层面相位编码kz循环在内，层内相位编码ky循环在外。而且每组采集的个数等于层数，即在图5中每组采集的采样点个数等于层数8。不过E组除外，因为E组为最后一组，所以个数很有可能会小于层数。最左侧的数字表示全采样中间序的k空间填充顺序。每一组圆圈表示一个相位编码。圆圈内部的数字表示该采样点在本组的采集顺序，而且如果相同行有两个或多个采样点时，例如C和D组，那么就应该将本行所有的采样点都采集完后再采集下一个采样点。最后，在k空间亚采样数据得到后，要进行非线性重建。压缩感知非线性图像重建是对得到的亚采样图像求l1范式最小化，其中Φ为亚采样傅里叶算子，Ψ表示稀疏域，m表示要求的图像，y表示亚采样得到的傅里叶数据，TV表示图像的差分，其中，x表示图像。在重建过程中，λW取值范围为0.10-0.20之间，λTV的取值范围为0.03-0.08之间。Ψ可以取小波域也可以取单位矩阵。