自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法及系统

本申请涉及医疗设备，特别涉及一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法及系统。

背景技术：

1、化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer,cest)磁共振成像(magnetic resonance imaging,mri)是一种分子成像方法，既可以用于检测组织本身的蛋白质、多肽、糖、脂质、磷酸肌酸、谷氨酸等分子，也可以对包含“可交换质子”的分子探针进行成像，在肿瘤、脑缺血、神经障碍等方面具有巨大的应用前景。cest成像的可靠性容易受到组织运动的影响，因此目前它主要被应用于脑和肌肉等静态组织的成像，而在肝脏、肾脏和心脏等运动器官中技术尚不够成熟、应用仍然较少。

2、腹部cest成像的技术难点是克服呼吸运动对cest信号的影响。目前，少数研究采用的方法是让接受扫描的人(下面称为受试者)进行屏气，在屏气状态下施加饱和脉冲和mr信号读取，但是目前屏气方法存在明显的缺点：

3、(1)cest需要采集多个偏置频率下的图像(通常是10个以上)，并且为了获得高分辨率或大范围图像，每个偏置频率的数据也可能要通过多次激发采集才能完成，因此需要进行多次屏气。这对于有明显呼吸困难或病情严重的患者，可实施性较低；

4、(2)在不同次屏气之间，受试者难以将腹部的位置控制在同一个水平，因此运动伪影或不同偏置频率间的图像不对齐问题仍然难以有效克服。

5、另一种克服呼吸运动对腹部cest影响的方法是在成像过程中，采用运动检测设备(例如呼吸带)实时监测受试者的呼吸运动状态，并根据呼吸运动状态的变化触发成像序列的运行，以在特定的呼吸时相(例如呼气期)中采集mr信号。但是由于受试者的呼吸周期存在波动，不同次mr信号采集前面的所施加的饱和脉冲的长度也是波动的，导致氢质子的交换时间不一样，自由水的纵向弛豫恢复程度也不一样，从而降低了不同次采集的mr信号的可比性和cest成像最终的准确性。

技术实现思路

1、本申请提供一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法及装置，以解决相关技术无法克服呼吸运动对腹部cest的影响，实施性较低，易用性差，准确率较低等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法，包括以下步骤：采集成像对象的呼吸运动信号；若检测到呼吸运动信号的预设的特定位置，则在延迟目标时长后触发施加水信号抑制序列模块，使得水信号从0开始进行纵向弛豫恢复；在延迟第一预设时长后施加第二预设时长的cest饱和脉冲，在cest饱和脉冲施加完成之后对成像目标进行mr信号读取，得到成像目标的mr图像。

3、可选地，在延迟目标时长之前，还包括：根据当前时刻之前的呼吸运动信号，估计下一呼吸周期参数；根据所述呼吸周期参数、水信号抑制序列模块的时长、预设的mr信号读取的期望呼吸时相、所述第一预设时长和所述第二预设时长计算得到所述目标时长。

4、可选地，所述在延迟目标时长后触发施加水信号抑制序列模块，包括：根据所述呼吸运动信号检测触发信号；根据所述触发信号进行计时，直到延迟所述目标时长后，施加水信号抑制序列模块。

5、可选地，所述在cest饱和脉冲施加完成之后对所述成像目标进行mr信号读取，得到成像目标的mr图像，包括：根据所述呼吸运动信号计算所述mr信号读取时刻的真实呼吸时相；若所述真实呼吸时相与期望呼吸时相的差值大于预设阈值时，丢弃对应所述mr信号，并进行重采；或若所述成像对象的呼吸运动相对平稳，对所述mr信号不进行丢弃。

6、本申请第二方面实施例提供一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像系统，包括：呼吸运动检测模块，用于采集成像对象的呼吸运动信号；水信号抑制模块，用于若检测到呼吸运动信号的预设的特定位置，则在延迟目标时长后触发施加水信号抑制序列模块，使得水信号从0开始进行纵向弛豫恢复；cest饱和模块，用于在延迟第一预设时长后施加第二预设时长的cest饱和脉冲；mr信号读取模块，在cest饱和脉冲施加完成之后对成像目标进行mr信号读取，得到成像目标的mr图像。

7、可选地，还包括：计算模块，用于在延迟目标时长之前，根据当前时刻之前的呼吸运动信号，估计下一呼吸周期参数；根据所述呼吸周期参数、水信号抑制序列模块的时长、预设的mr信号读取的期望呼吸时相、所述第一预设时长和所述第二预设时长计算得到所述目标时长。

8、可选地，所述水信号抑制模块进一步用于：根据所述呼吸运动信号检测触发信号；根据所述触发信号进行计时，直到延迟所述目标时长后，施加水信号抑制序列模块。

9、可选地，所述mr信号读取模块进一步用于：根据所述呼吸运动信号计算所述mr信号读取时刻的真实呼吸时相；若所述真实呼吸时相与期望呼吸时相的差值大于预设阈值时，丢弃对应所述mr信号，并进行重采；或若所述成像对象的呼吸运动相对平衡，对所述mr信号不进行丢弃。

10、本申请第三方面实施例提供一种医疗设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法。

11、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法。

12、由此，本申请至少具有如下有益效果：

13、本申请实施例可以使用检测到的呼吸运动信号进行呼吸运动补偿，受试者在成像过程中可以自由呼吸，不需要屏气，因此易用性高，便于在临床中推广；根据呼吸运动状态进行实时的、自适应的触发延迟时间调整，使得mr信号读取只发生在特定的呼吸时相，最后根据实际呼吸时相判断数据的有效性和决定是否进行重新采样，可以有效克服呼吸运动导致的cest图像伪影和图像不对齐的问题；并通过引入水信号抑制，去除了呼吸周期波动对cest信号的影响，提高了不同偏置频率下所采集信号的可比性，提高了cest的准确性。由此，解决了相关技术无法克服呼吸运动对腹部cest的影响，实施性较低，易用性差，准确率较低等技术问题。

14、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在延迟目标时长之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在cest饱和脉冲施加完成之后对所述成像目标进行mr信号读取，得到成像目标的mr图像，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在延迟目标时长后触发施加水信号抑制序列模块，包括：

5.一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：计算模块，用于在延迟目标时长之前，根据当前时刻之前的呼吸运动信号，估计下一呼吸周期参数；根据所述呼吸周期参数、水信号抑制序列模块的时长、预设的mr信号读取的期望呼吸时相、所述第一预设时长和所述第二预设时长计算得到所述目标时长。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述mr信号读取模块进一步用于：

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述水信号抑制模块进一步用于：

9.一种医疗设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-4任一项所述的自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-4任一项所述的自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法。

技术总结
本申请涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种自由呼吸的腹部化学交换饱和转移成像方法及系统，其中，方法包括：采集成像对象的呼吸运动信号；若检测到呼吸运动信号的预设的特定位置，则在延迟目标时长后触发施加水信号抑制序列模块，使得水信号从0开始进行纵向弛豫恢复；在延迟第一预设时长后施加第二预设时长的CEST饱和脉冲，在CEST饱和脉冲施加完成之后对成像目标进行MR信号读取，得到成像目标的MR图像。由此，解决了相关技术无法克服呼吸运动对腹部CEST的影响，实施性较低，易用性差，准确率较低等问题。

技术研发人员：陈振森,宋小磊,刘础雨
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13