磁共振成像系统及方法与流程

本发明涉及医疗诊断领域，尤其涉及一种磁共振成像系统及方法。

背景技术：

磁共振(Magnetic Resonance，MR)成像集系统包括射频系统和梯度系统。射频系统包括发射系统和接收系统，发射系统用于发射一定频率和功率的射频脉冲以使被检体内的氢质子产生共振，接收系统用于接收被检体内氢质子产生的磁共振信号，该磁共振信号用于对被检体的被检测部位进行图像重建。梯度系统用于发射层面选择梯度脉冲、相位编码梯度脉冲以及频率编码梯度脉冲(也称读出梯度脉冲)以对上述磁共振信号提供三维位置信息，以实现图像重建。

在进行MR扫描成像时，由脉冲控制系统根据预设的时序控制射频系统和梯度系统发出期望的脉冲序列以对被检体的特定的检测部位进行扫描成像。

虽然MR成像系统能够获得清晰的图像以供临床诊断或研究，但是在成像扫描过程中，患者受到较大的声音噪声，技术人员提出了一些降低声音噪声的方法，比如采用特殊设计的梯度线圈、消声材料以及真空消声等，但是这些方法需要的硬件成本较高。

因此，为了降低MR成像扫描的声音噪声，需要提供一种新的磁共振成像系统及方法。

技术实现要素：

本发明的示例性实施例提供了一种磁共振成像方法，包括：在每个成像周期内依次向射频线圈施加激发射频脉冲和重聚射频脉冲；在每个成像周期内持续向层面选择梯度线圈施加恒定的层面选择梯度脉冲；在每个成像周期内，在激发射频脉冲施加之后，向位置编码梯度线圈施加层面上的位置编码梯度脉冲；以及，进行图像重建，其包括：获取基于激发射频脉冲和重聚射频脉冲产生的磁共振信号、获取基于层面选择梯度脉冲产生的层面信息、并 获取基于位置编码梯度脉冲产生的层面上的位置信息。

本发明的示例性实施例还提供了一种磁共振成像系统，包括射频控制模块、层选梯度控制模块、位置编码梯度控制模块以及图像重建模块。射频控制模块用于在每个成像周期内依次向射频线圈施加激发射频脉冲和重聚射频脉冲；层选梯度控制模块用于在每个成像周期内持续向层面选择梯度线圈发出恒定的层面选择梯度脉冲；位置编码梯度控制模块用于在每个成像周期内，在激发射频脉冲施加之后，向位置编码梯度线圈施加层面上的位置编码梯度脉冲；图像重建模块用于获取基于激发射频脉冲和重聚射频脉冲产生的磁共振信号、获取基于层面选择梯度脉冲产生的层面信息、并获取基于位置编码梯度脉冲产生的层面上的位置信息，以进行图像重建。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明实施例一提供的磁共振成像系统的框图；

图2为图1中的磁共振成像系统采用的脉冲序列的时序图；

图3为本发明实施例二提供的磁共振成像系统的框图；

图4为本发明实施例三提供的磁共振成像方法的流程图；

图5为本发明实施例四提供的磁共振成像方法的流程图；

图6为本发明实施例二的磁共振成像系统获取的表面扫描图像；

图7为现有磁共振成像系统中采用的脉冲序列的时序图；

图8a、8c为现有磁共振成像系统获取的诊断图像；图8b、8d为8本发明的磁共振成像系统获取的诊断图像。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了 实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的磁共振成像系统的框图，如图1所示，该系统包括射频控制模块10、层选梯度控制模块21、位置编码梯度控制模块22以及图像重建模块40。射频控制模块10、层选梯度控制模块21和位置编码梯度控制模块22用于生成期望的脉冲序列，该脉冲序列用于控制磁共振成像系统中的射频系统和梯度系统产生需要的射频场和梯度场，并最终生成回波链。

上述射频系统具体可包括设置在磁共振扫描仪的静磁场中的射频线圈，梯度系统可包括，例如设置在磁共振扫描仪的静磁场中、且分别沿笛卡尔坐标系的三个轴设置的层面选择梯度线圈、相位编码梯度线圈以及频率编码梯度线圈。

图2为本发明上述磁共振成像系统采用的脉冲序列的时序图。如图1、图2所示，射频控制模块10用于在每个成像周期内依次向射频线圈施加激发射频脉冲(90°RF脉冲)和重聚射频脉冲(180°RF脉冲)。层选梯度控制模块21用于在每个成像周期内持续向层面选择梯度线圈发出恒定的层面选择梯度脉冲G_Z。

位置编码梯度控制模块22用于在每个成像周期内，在激发射频脉冲施加之后，向位置编码梯度线圈施加层面上的位置编码梯度脉冲。

图像重建模块40用于获取基于激发射频脉冲和重聚射频脉冲产生磁共振信号、获取基层面选择梯度脉冲产生的层面信息、并获取基于位置编码梯度脉冲产生的层面上的位置信息，以进行图像重建。

在本实施例中，上述“位置编码梯度线圈”包括上述相位编码梯度线圈和频率编码梯度线圈。上述“层面上的位置编码梯度脉冲”包括施加于相位编码梯度线圈的相位编码梯度脉冲G_Y以及施加于频率编码梯度线圈的频率编码梯度脉冲G_X。“层面上的位置信息”包括基于相位编码梯度脉冲G_Y产生的行位置信息以及基于所述频率编码梯度脉冲G_X产生的列位置信息。

本领域技术人员应当知晓，射频线圈具体可包括发射线圈和接收线圈，激发射频脉冲施加在射频线圈的发射线圈上，以产生激发射频场，层面选择梯度脉冲用于产生层面选择梯度场，激发射频场和层面选择梯度场共同作用于被检体，以使被检体的特定层面上的质子发生共振以产生磁共振信号(回波信号)。重聚射频脉冲施加在射频线圈的发射线圈上产生射频重聚场，以对快速衰减的该磁共振信号重新聚焦，使得产生能够测量的回波信号。

层面选择梯度脉冲G_z、相位编码梯度脉冲G_Y、以及频率编码梯度脉冲G_X对上述磁共振信号提供三维位置信息，以实现图像重建，其中层面选择梯度脉冲G_z用于产生层面选择梯度场以选择扫描层面(沿Z轴的横断层面，其中Z轴方向与静磁场方向一致)，相位编码梯度脉冲G_Y和频率编码梯度脉冲G_X用于产生相位编码梯度场和频率编码梯度场以获取在选择的扫描层面上的位置信息(扫描层面上分别沿Y轴和X轴的位置信息)，具体地，相位编码梯度场用于获取层面上各像素所在行的位置，频率编码梯度场用于获取层面上各像素所在列的位置。

如图2所示，上述的“每个成像周期”是指，每相邻的两个90度RF脉冲开始的时间之间。

本发明的磁共振成像系统采用的脉冲序列中，Z轴上持续设置有恒定的梯度脉冲，即脉冲方向、宽度和幅度都不变。通过这种方式，减少了由于梯度场切换引起的声音噪声。

进一步地，为了减少伪影，本发明的实施例中，激发射频脉冲和重聚射频脉冲的带宽为(400～1000)赫兹，即不小于400赫兹，不大于1000赫兹， 相较现有自旋回波的激发射频脉冲和重聚射频脉冲的带宽较低。

为了降低由于梯度场快速切换引起的噪声，本发明的实施例中，位置编码梯度脉冲为梯形脉冲，相较矩形脉冲，降低了位置编码梯度脉冲的爬升速度。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的磁共振成像系统的框图；如图3所示，该本发明实施例二的磁共振成像系统与实施例一的磁共振成像系统的结构、原理均相似，区别在于：

第一，位置编码梯度线圈为频率编码梯度线圈，而不包括相位编码梯度线圈，层面上的位置编码脉冲为频率编码梯度脉冲G_X，而不包括相位编码梯度脉冲G_Y；“层面上的位置信息”为：基于频率编码梯度脉冲产生的列位置信息。

第二，本发明实施例二的磁共振成像系统还包括表面扫描图像获取模块30，其用于获取被检体的表面扫描图像。

第三，上述图像重建模块还用于从上述表面扫描图像获取层面上的行位置信息以进行图像重建。

该表面扫描图像为：在被检体表面设置表面线圈，并基于该表面线圈而获取的扫描图像。

上述的“层面上行位置信息”是指，在选择的层面上的各像素在Y轴的位置信息。

基于表面接收线圈而获取的扫描图像可以取代相位编码梯度脉冲来获取层面上的各像素所在行的位置信息，因此本实施例中，可不向相位编码梯度线圈发送相位编码梯度脉冲。具体原理如下：

当在被检体的表面设置表面线圈，在控制扫描床进入扫描腔中进行扫描的过程中，表面线圈接受信号以得到表面线圈扫描图像，即冠状位图像(如图6所示的图像)，根据该冠状位图像，即可获取层面上各体素行的位置信息(对应于图像像素沿Y轴的位置信息)。进一步利用频率编码脉冲G_X来获取层面上的各体素列的位置信息(对应于图像像素沿X轴的位置信息)，就能为获取的磁共振信号提供三维位置信息，以进行图像重建。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的磁共振成像方法的流程图；如图4所示， 该方法包括以下步骤S401-S404：

步骤S401：在每个成像周期内依次向射频线圈施加激发射频脉冲和重聚射频脉冲。

步骤S402：在每个成像周期内持续向层面选择梯度线圈发出恒定的层面选择梯度脉冲。

步骤S403：在每个成像周期内，在向射频线圈施加激发射频脉冲后，向位置编码梯度线圈施加层面上的位置编码梯度脉冲。

步骤S404：进行图像重建，其包括：获取基于激发射频脉冲和重聚射频脉冲产生的磁共振信号、获取基于层面选择梯度脉冲产生的层面信息、并获取基于位置编码梯度脉冲产生的层面上的位置信息。

进一步，上述激发射频脉冲和重聚射频脉冲的带宽不小于400赫兹，并不大于1000赫兹。

进一步，上述位置编码梯度脉冲包括相位编码梯度脉冲和频率编码梯度脉冲。步骤S403中，“向位置编码梯度线圈施加层面上的位置编码梯度脉冲”具体包括：

向相位编码梯度线圈施加相位编码梯度脉冲，以及，

向频率编码梯度线圈施加频率编码梯度脉冲。

步骤S404中的“层面上的位置信息”包括基于所述相位编码梯度脉冲产生的行位置信息以及基于所述频率编码梯度脉冲产生的列位置信息。

进一步，上述位置编码梯度脉冲为梯形脉冲。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的磁共振成像方法的流程图；如图5所示，该本发明实施例四的磁共振成像方法与实施例三的磁共振成像方法的原理相似，区别在于：

第一，位置编码梯度线圈为频率编码梯度线圈，而不包括相位编码梯度线圈，层面上的位置编码脉冲为频率编码梯度脉冲G_X，而不包括相位编码梯度脉冲G_Y；“层面上的位置信息”为：基于频率编码梯度脉冲产生的列位置信息。

第二，本发明实施例四的的磁共振成像方法包括上述步骤S401-S403，还包括步骤S400以及步骤S404＇。

步骤S400：获取被检体的表面扫描图像。

步骤S404＇：获取基于激发射频脉冲和重聚射频脉冲产生的磁共振信号、获取基于层面选择梯度脉冲产生的层面信息、获取基于位置编码梯度脉冲产生的层面上的位置信息、并从上述表面扫描图像获取层面上的像素所在行的位置信息，以进行图像重建。

其中该表面扫描图像为：在被检体表面设置表面线圈，并基于该表面线圈而获取的扫描图像。

本发明实施例三、四的磁共振成像方法的各步骤具体可分别通过实施例一、二的磁共振成像系统来执行，其原理与上述磁共振成像系统的原理、效果类似，不再赘述。

图7为现有磁共振成像系统中采用的脉冲序列的时序图，对比图2和图7可知：

现有的磁共振成像系统采用的脉冲序列中，每个成像周期内，Z轴上设置有5个梯度：两个层面选择梯度脉冲(slice selection gradient)71、一个重聚脉冲(refocusing gradient)72和两个去磁化脉冲(crusher)73。而本发明的磁共振成像系统采用的脉冲序列中，在每个成像周期持续地施加恒定的层选梯度脉冲，减少了由于梯度场切换引起声音噪声。

图8a、8c为现有磁共振成像系统获取的诊断图像；图8b、8d为8本发明的磁共振成像系统获取的诊断图像；通过对比图8a、8c和图8b、8d，本发明的磁共振成像系统获取的图像较清晰，伪影较少。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。