专利名称：提高磁共振成像信噪比的方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及医学影像技术领域，尤其涉及一种提高磁共振成像信噪比的方法及其系统。
背景技术：
自上世纪80年代初年第一台医用核磁共振成像仪问世以来，核磁共振成像作为一项重要的临床检查手段得到了飞速的发展，在临床诊断工作中发挥着重要作用。同时，核磁共振的成像技术也与日俱进，从成像的对象，设备硬件，脉冲序列，到图像重建，都涌现出很多新的技术。其中磁共振成像脉冲序列的发展处于核心地位，正是由于脉冲序列的发展，在医学磁共振成像仪的应用上才 能提高给诊断医生各方面的图像信息。在磁共振成像脉冲序列中，有一类序列被称为驱动平衡序列，在有些文献中也被称为快速恢复脉冲序列。该类序列在进行数据采集的读出梯度施加完毕后，给予一个180度Y脉冲让剩余的磁化强度矢量重聚，在回波时间在施加一个90度-X脉冲让水平方向上重聚的磁化强度矢量翻转到竖直方向，即被驱使回到磁化强度矢量的初始方向。驱动平衡序列可以与GRE序列、SE序列、FSE序列等序列相结合，以缩短这些序列在获取信号后恢复到平衡态的时间。基于GRE序列的驱动平衡脉冲序列波形示意图如图1所示。驱动平衡序列的恢复效率与成像参数Tfr，Tfr为第一个90°激励脉冲与最后一个驱动恢复的90°脉冲之间的时间间隔，即恢复脉冲时间、TR(repetition time，重复时间)及检查对象的弛豫常数Tl (检查对象的弛豫常数)，T2 (检查对象的弛豫常数)有关。通常情况下对于T2在IOOms —以下，Tl在2000ms以下，驱动平衡的恢复效率采用短Tfr与短 TR 会相对较高。参考文献 1:Sylvain Miraux, Eric Thiaudi_ere, Paul Canioni,et al， Magnetization recovery for signal enhancement:afast imaging DEFT—basedtechnique^ Mag Res, 2004 (166):28-34 (用于信号增强的磁化强度矢量恢复:依照基于驱动平衡的快速成像技术，磁共振杂志，2004(166):28-34.)详细介绍了驱动平衡脉冲序列对信噪比的提升效率与成像参数Tfr、TR，弛豫时间Tl与T2之间的关系。但是，当驱动平衡序列应用于信号强度很弱的磷成像时，由于磷化合物Tl较长，浓度很低，造成读出带宽与TR对信噪比影响很大，在确定驱动平衡参数时需要考虑读出带宽，T2*衰减，TR以及重复次数之间的关系。综上可知，现有的磁共振成像技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种提高磁共振成像信噪比的方法及其系统，以提高磁共振成像的信噪比。为了实现上述目的，本发明提供一种提高磁共振成像信噪比的方法，包括如下步骤:
信噪比曲线绘制步骤:绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线.
获取参数范围步骤:在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围；确定参数值步骤:根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。根据所述的方法，在所述确定参数值步骤之后还包括:在所述给定的本次扫描时间内，根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数执行磁共振扫描。根据所述的方法，所述信噪比曲线绘制步骤包括:以解布洛赫方程为基础，获取所述信噪比与恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数的关系；·根据所述关系，绘制已修正所述恢复脉冲时间和重复时间因素后的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线；所述获取参数范围步骤包括:在所述信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围。根据所述的方法，所述确定参数值步骤包括:在所述极大值区域中的查找所述信噪比的最优区域，并在所述最优区域的任意一点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；或者在所述极大值区域中的查找所述信噪比最高点，并在所述最高点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；根据所述对应的恢复脉冲时间和重复时间，以及给定的所述本次扫描时间设置本次扫描的重复次数。根据所述的方法，所述磁共振成像为驱动平衡脉冲序列成像。为了实现本发明的另一发明目的本发明还提供了一种提高磁共振成像信噪比的系统，包括:信噪比曲线绘制模块，用于绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线；获取参数范围模块，用于在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围；确定参数值模块，用于根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。根据所述的系统，所述系统还包括:扫描模块，用于在所述给定的本次扫描时间内，根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数执行磁共振扫描。根据所述的系统，所述信噪比曲线绘制模块包括:参数关系确定子模块，用于以解布洛赫方程为基础，获取所述信噪比与恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数的关系；
信噪比曲线绘制子模块，用于根据所述关系，绘制已修正所述恢复脉冲时间和重复时间因素后的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线；所述获取参数模块在所述信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围。根据所述的系统，所述确定参数值模块包括:第一参数值确定子模块，用于在所述极大值区域中的查找所述信噪比的最优区域，并在所述最优区域的任意一点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；或者第二参数值确定子模块，用于在所述极大值区域中的查找所述信噪比最高点，并在所述最闻点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；重复次数确定子模块，用于根据所述对应的恢复脉冲时间和重复时间，以及给定的所述本次扫描时间设置本次扫描的重复次数。根据所述的系统，所述磁共振成像为驱动平衡脉冲序列成像。本发明通过绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线；然后在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围；并根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。由此实现了通过获得最佳恢复脉冲施加时间、读出带宽、重复时间和重复次数的组合来达到提高信噪比的目的。此外，在驱动平衡类脉冲序列磁共振成像中，给出了驱动平衡GRE序列单位时间信噪比的最佳分布区域；在该分布指导下可以改善成像质量，缩短扫描时间。具体的，参考恢复脉冲时间与重复时间对成像信噪比的影响，以及二者又和读出梯度与重复次数相互约束的关系，利用布洛赫方程仿真为基础，绘制以修正读出带宽和重复次数因素后信噪比-恢复脉冲时间-重复时间二维单位时间信噪比曲线，在该曲线上获得信噪比最高点的恢复脉冲时 间-读出带宽，重复时间-重复次数组合，达到在给定时间内获得最佳的信噪比目的。该方 法对于弱成像信号，如磷成像等多核成像有明显改善信噪比作用。
图1是现有技术中驱动平衡梯度回波序列的示意图；图2是本发明第一实施例提供的提高磁共振成像信噪比的系统结构示意图；图3是本发明第二、三、四实施例提供的提高磁共振成像信噪比的系统结构示意图；图4是本发明第五实施例提供的提高磁共振成像信噪比的方法流程图；图5是本发明一个实施例提供的单位时间信噪比-快速恢复脉冲时间-重复时间二维曲线6是本发明一个实施例提供的无机磷成像单位时间信噪比-快速恢复脉冲时间-重复时间二维曲线7是本发明一个实施例提供的GE3T Signa扫描机执行SPSP_DE_GRE脉冲序列的时序8是本发明一个实施例提供的采用优化参数SPSP_DE_GRE脉冲扫描结果示意图9是现有技术中SPSP_GRE脉冲扫描结果示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。参见图2，在本发明的第一实施例中，提供了一种提高磁共振成像信噪比的系统100，包括:信噪比曲线绘制模块10，用于绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线；获取参数范围模块20，用于在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围；确定参数值模块30，用于根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。在该实施例中，首先通过信噪比曲线绘制模块10绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线；该曲线是归一化单位时间信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线的绘制。然后，获取参数范围模块20则在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围，该范围包括恢复脉冲时间及重复时间的最优取值区域。最后，由确定参数值模块30根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。由于所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围为恢复脉冲时间及重复时间的最优取值区域，因此最后确定的本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数也将是优化获取的，因此通过上述提高磁共振成像信噪比的系统100的工作优化了磁共振成像参数，以最终达到提高磁共振成像信噪比的目的。优选的，所述磁共振成像为驱动平衡脉冲序列成像。参见图3，在本发明的第二实施例中，提高磁共振成像信噪比的系统100还包括:扫描模块40，用于在所述给定的本次扫描时间内，根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数执行磁共振扫描。在该实施例中，扫描模块40则根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数，在所述给定的本次扫描时间内执行磁共振扫描，由此可以在具体的磁共振成像过程中，实现磁共振成像信噪比的优化。参见图3，在本发明的第三实施例中，信噪比曲线绘制模块10包括:参数关系确定子模块11，用于以解Bloch (布洛赫)方程为基础，获取所述信噪比与恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数的关系；信噪比曲线绘制子模块12，用于根据所述关系，绘制已修正所述恢复脉冲时间和重复时间因素后的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线；获取参数模块20在所述信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围。在该实施例中，参数关系确定子模块11是以解Bloch方程为基础获取磁共振成像信噪比的相关参数。Bloch方程是经典力学描述核磁共振现象最为重要的理论基础之一。通过解Bloch方程可以修正所述恢复脉冲时间和重复时间与信噪比的关系。由信噪比曲线绘制子模块12根据参数关系确定子模块11绘制相关的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线。参见图3，在本发明的第四实施例中，确定参数值模块30包括:第一参数值确定子模块31，用于在所述极大值区域中的查找所述信噪比的最优区域，并在所述最优区域的任意一点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；或者第二参数值确定子模块32，用于在所述极大值区域中的查找所述信噪比最高点，并在所述最闻点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；重复次数确定子模块33，用于根据所述对应的恢复脉冲时间和重复时间，以及给定的所述本次扫描时间设置本次扫描的重复次数。在该实施例中，第一 参数值确定子模块31可以将所述信噪比曲线中的极大值区域中的部分区域确定为所述信噪比的最优区域，具体的确定可以根据操作者设置的具体取值参数设定。在该最优区域的任意一点对应的恢复脉冲时间和重复时间可以读取为本次磁共振扫描的恢复脉冲时间和重复时间参数。此外，优选的，第二参数值确定子模块32将所述极大值区域中的查找所述信噪比最高点对应的恢复脉冲时间和重复时间读取为本次磁共振扫描的恢复脉冲时间和重复时间参数；最后重复次数确定子模块33可以根据上述两个子模块确定的恢复脉冲时间和重复时间设置本次磁共振扫描的重复次数。在上述多个实施例中，提高磁共振成像信噪比的系统100可以软件单元，硬件单元或软硬件结合单元。并且该系统可以设置于磁共振扫描装置中。参见图4，在本发明的第五实施例中，提供了一种提高磁共振成像信噪比的方法，包括如下步骤:步骤S401中，信噪比曲线绘制模块10绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线；该步骤为信噪比曲线绘制步骤；步骤S402中，获取参数范围模块20在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围；该步骤为获取参数范围步骤:步骤S403中，确定参数值模块30根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数；该步骤为确定参数值步骤。在该实施例中，通过获取优化磁共振参数，使得在信噪比较低的非质子成像中能够显著提高成像的时间效率，改善成像质量。在本发明的第六实施例中，在所述步骤S403之后还包括:扫描模块40在所述给定的本次扫描时间内，根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数执行磁共振扫描。在本发明的第六实施例中，在所述步骤S401包括:参数关系确定子模块11以解Bloch方程为基础，获取所述信噪比与恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数的关系；信噪比曲线绘制子模块12根据所述关系，绘制已修正所述恢复脉冲时间和重复时间因素后的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线；所述步骤S402包括:
获取参数模块20在所述信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围。在该实施例中，磁共振成像序列为驱动平衡序列。基于当驱动平衡序列应用于信号强度很弱的磷成像时，由于磷化合物Tl较长，浓度很低，造成读出带宽与TR对信噪比影响很大，在确定驱动平衡参数时需要考虑读出带宽，T2*衰减，TR以及重复次数之间的关系。考虑提出信噪比与Tfr，TR，Tl及T2的修正关系，在此关系基础上确定最优磁共振扫描参数。具体的方法实现过程如下:首先，进行归一化单位时间信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线的绘制(1)SNR(Signal/Noise，信噪比)与各成像参数关系；在存在驱动平衡脉冲情况下，通过解Bloch方程，可得
权利要求
1.一种提高磁共振成像信噪比的方法，其特征在于，包括如下步骤: 信噪比曲线绘制步骤:绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线； 获取参数范围步骤:在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围； 确定参数值步骤:根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定参数值步骤之后还包括: 在所述给定的本次扫描时间内，根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重 复次数执行磁共振扫描。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信噪比曲线绘制步骤包括: 以解布洛赫方程为基础，获取所述信噪比与恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数的关系; 根据所述关系，绘制已修正所述恢复脉冲时间和重复时间因素后的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线； 所述获取参数范围步骤包括: 在所述信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定参数值步骤包括: 在所述极大值区域中的查找所述信噪比的最优区域，并在所述最优区域的任意一点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；或者 在所述极大值区域中的查找所述信噪比最高点，并在所述最高点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间； 根据所述对应的恢复脉冲时间和重复时间，以及给定的所述本次扫描时间设置本次扫描的重复次数。
5.根据权利要求1 4任一项所述的方法，其特征在于，所述磁共振成像为驱动平衡脉冲序列成像。
6.一种提高磁共振成像信噪比的系统，其特征在于，包括: 信噪比曲线绘制模块，用于绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线.获取参数范围模块，用于在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围； 确定参数值模块，用于根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 扫描模块，用于在所述给定的本次扫描时间内，根据所述本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数执行磁共振扫描。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信噪比曲线绘制模块包括: 参数关系确定子模块，用于以解布洛赫方程为基础，获取所述信噪比与恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数的关系；信噪比曲线绘制子模块，用于根据所述关系，绘制已修正所述恢复脉冲时间和重复时间因素后的单位时间内的二维信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线； 所述获取参数模块在所述信噪比-恢复脉冲时间-重复时间信噪比曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述确定参数值模块包括: 第一参数值确定子模块，用于在所述极大值区域中的查找所述信噪比的最优区域，并在所述最优区域的任意一点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间；或者 第二参数值确定子模块，用于在所述极大值区域中的查找所述信噪比最高点，并在所述最闻点读取对应的恢复脉冲时间和重复时间； 重复次数确定子模块，用于根据所述对应的恢复脉冲时间和重复时间，以及给定的所述本次扫描时间设置本次扫描的重复次数。
10.根据权利要求6 9任一项所述的系统，其特征在于，所述磁共振成像为驱动平衡脉冲序列成像。
全文摘要
本发明适用于医学影像技术领域，提供了一种提高磁共振成像信噪比的方法及其系统，所述方法包括如下步骤信噪比信噪比曲线绘制步骤绘制单位时间内的信噪比-恢复脉冲时间-重复时间曲线；获取参数范围步骤在所述曲线上的极大值区域获取恢复脉冲时间范围及重复时间范围；确定参数值步骤根据所述恢复脉冲时间范围及重复时间范围，以及给定的本次扫描时间设置本次扫描的恢复脉冲时间、重复时间以及重复次数。借此，本发明提高了磁共振成像的信噪比。
文档编号A61B5/055GK103110421SQ20131004889
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者龚启勇, 幸浩洋, 周晓洪, 隋轶, 黄晓琦, 孙怀强, 吕粟 申请人:四川大学华西医院