本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种磁共振扩散加权成像方法和装置。
背景技术：
磁共振(magneticresonance，mr)成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即h+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。
mr通过h+的磁化来标记分子而不干扰它的扩散过程。在任一常规mr成像序列中加入扩散梯度突出扩散效应，即可执行扩散加权成像(diffusion-weightedmrimaging，dwi)。dwi能够检测活体组织内水分子扩散运动。通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化，可以检测组织中水分子扩散状态(自由度及方向)，检测结果可间接反映组织微观结构特点及其变化。
快速自旋回波(turbospinecho，tse)序列在dwi中获得了广泛应用。然而，由于扩散加权梯度脉冲的作用以及不可避免的被扫描者运动(甚至是微小运动)，磁化强度矢量在x-y平面上将会有一定的相位分布，导致x-y平面中部分磁化强度矢量不能满足快速自旋回波序列的卡尔-珀塞尔-梅布姆-吉尔条件(carr-purcell-meiboom-gil1，cpmg)条件，从而降低成像质量。
技术实现要素：
本发明实施方式提出一种磁共振扩散加权成像方法和装置，从而提高成像质量。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种磁共振扩散加权成像方法，包括：
施加将磁化强度矢量从z向翻转到x-y平面上的激发脉冲；
针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量施加扩散脉冲进行扩散加权处理；
针对扩散加权处理后在x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量施加翻转脉冲而翻转回z向；
利用数据采集序列从x-y平面中剩余的满足cpmg条件的磁化强度矢量中采集成像数据。
可见，本发明实施方式通过施加翻转脉冲移除x-y平面中不符合cpmg条件的磁化强度矢量，x-y平面中剩余的磁化强度矢量均符合cpmg条件，可以在回波链中生成稳定的回波幅度，因此可以提高成像质量。而且，由于移除了x-y平面中不符合cpmg条件的磁化强度矢量，还可以降低针对回聚脉冲的翻转角的需求，从而可以降低射频能量沉积(sar)。
在一个实施方式中，在所述进行扩散加权处理之后及所述施加翻转脉冲之前，该方法还包括：
在成像位置的读出方向上施加分散x-y平面中磁化强度矢量的第一散相梯度脉冲。
可见，在本发明实施方式中，在进行扩散加权处理之后及施加翻转脉冲之前，进一步在成像位置的读出方向上施加第一散相梯度脉冲，使得x-y平面上的磁化强度矢量均匀分散，从而防止后续成像数据的亮度不均匀。
在一个实施方式中，所述数据采集序列包含第一回聚脉冲、第一回聚脉冲之后的聚相梯度脉冲以及在聚相梯度脉冲之后且下一个回波间期的第二回聚脉冲之前的第二散相梯度脉冲。
可见，通过聚相梯度脉冲以及第二散相梯度脉冲可以保证成像数据获取过程中的聚相效果和梯度平衡，进一步提高成像质量。
在一个实施方式中，所述翻转脉冲的翻转角为90度或270度。
可见，通过90度的翻转角可以将不满足cpmg条件的磁化强度矢量翻转到z向正向，通过270度的翻转角可以将不满足cpmg条件的磁化强度矢量翻转到z向反向，因此本发明实施方式针对翻转脉冲具有多种实施形式，配置灵活。
在一个实施方式中，所述数据采集序列包括快速自旋回波序列、多刀锋采集轨迹序列或单刀锋采集轨迹序列。
可见，本发明实施方式的成像数据获取方式既可以采用快速自旋回波序列，还可以采用诸如多刀锋采集轨迹序列或单刀锋采集轨迹序列的刀锋序列，成像数据获取方式具有多种实施形式。
在一个实施方式中，所述聚相梯度脉冲与所述第一散相梯度脉冲的面积相等，而且所述聚相梯度脉冲的方向与所述第一散相梯度脉冲的方向相同。
可见，通过施加与第一散相梯度脉冲面积相等且方向相同的聚相梯度脉冲，本发明实施方式可以回聚由第一散相梯度脉冲所引入的相位分散，保证良好的聚相效果。
在一个实施方式中，所述第二散相梯度脉冲与所述聚相梯度脉冲的面积相等，而且所述第二散相梯度脉冲的方向与所述聚相梯度脉冲的方向相反。
可见，通过施加与聚相梯度脉冲面积相等且方向相反的第二散相梯度脉冲，可以良好平衡聚相梯度脉冲，从而保证成像数据获取过程中的梯度平衡。
一种磁共振扩散加权成像装置，包括：
激发脉冲施加模块，用于施加将磁化强度矢量从z向翻转到x-y平面上的激发脉冲；
扩散加权处理模块，用于针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量施加扩散脉冲进行扩散加权处理；
翻转模块，用于针对扩散加权处理后在x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量施加翻转脉冲而翻转回z向；
成像数据获取模块，用于利用数据采集序列从x-y平面中剩余的满足cpmg条件的磁化强度矢量中采集成像数据。
可见，本发明实施方式通过施加翻转脉冲移除x-y平面中不符合cpmg条件的磁化强度矢量，x-y平面中剩余的磁化强度矢量均符合cpmg条件，可以在回波链中生成稳定的回波幅度，因此可以提高成像质量。而且，由于移除了x-y平面中不符合cpmg条件的磁化强度矢量，还可以降低针对回聚脉冲的翻转角的需求，从而可以降低射频能量沉积。
在一个实施方式中，还包括：
散相模块，用于在所述扩散加权处理模块进行扩散加权处理之后及所述翻转模块施加翻转脉冲之前，在成像位置的读出方向上施加分散x-y平面中磁化强度矢量的第一散相梯度脉冲。
可见，在本发明实施方式中，在进行扩散加权处理之后及施加翻转脉冲之前，进一步在成像位置的读出方向上施加第一散相梯度脉冲，使得x-y平面上的磁化强度矢量均匀分散，从而防止后续成像数据的亮度不均匀。
在一个实施方式中，所述数据采集序列包含第一回聚脉冲、第一回聚脉冲之后的聚相梯度脉冲以及在聚相梯度脉冲之后且下一个回波间期的第二回聚脉冲之前的第二散相梯度脉冲；其中所述聚相梯度脉冲与所述第一散相梯度脉冲的面积相等，所述聚相梯度脉冲的方向与所述第一散相梯度脉冲的方向相同，所述第二散相梯度脉冲与所述聚相梯度脉冲的面积相等，所述第二散相梯度脉冲的方向与所述聚相梯度脉冲的方向相反。
因此，通过聚相梯度脉冲以及第二散相梯度脉冲可以保证成像数据获取过程中的聚相效果和梯度平衡，进一步提高成像质量。通过施加与第一散相梯度脉冲面积相等且方向相同的聚相梯度脉冲，本发明实施方式可以回聚由第一散相梯度脉冲所引入的相位分散，保证良好的聚相效果。而且，通过施加与聚相梯度脉冲面积相等且方向相反的第二散相梯度脉冲，可以良好平衡聚相梯度脉冲，从而保证成像数据获取过程中的梯度平衡。
附图说明
图1为磁共振扩散加权成像中的三维笛卡尔坐标系示意图；
图2为根据本发明实施方式磁共振扩散加权成像方法的流程图；
图3为根据本发明实施方式的脉冲序列示意图；
图4为根据本发明实施方式的采集样图与现有技术的采集样图的第一示范性对比图；
图5为根据本发明实施方式的采集样图与现有技术的采集样图的第二示范性对比图；
图6为根据本发明实施方式的磁共振扩散加权成像装置的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，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方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
在磁共振扩散加权成像中，通常将主磁场b0的方向定义为三维笛卡尔坐标系的z向，将与主磁场b0正交的其他两个方向分别定义为x向和y向。x向和y向共同构成x-y平面。图1为磁共振扩散加权成像中的三维笛卡尔坐标系示意图。
射频脉冲、梯度脉冲和信号采集时刻的设置参数的组合称为脉冲序列(pulsesequence)。tse序列或刀锋序列等数据采集序列可以显著降低针对主磁场b0不均匀的敏感性，因此获得广泛应用。然而，当磁化强度矢量不能满足cpmg条件时，数据采集序列的成像质量将下降。
具体地，cpmg条件包括：
(1)、x-y平面上磁化强度矢量的初始相位与回聚脉冲(refocusingpulse)的相位相同；
(2)、x-y平面上磁化强度矢量在每两个相邻的回聚脉冲之间累积的相位相同。
在现有技术中，由于扩散加权梯度脉冲的作用以及被扫描者的运动(甚至是微小运动)，磁化强度矢量在x-y平面上将有一定的相位分布，导致x-y平面中的部分磁化强度矢量不能满足cpmg条件，从而降低成像质量。
具体地，在磁共振扩散加权成像处理中，首先通常利用90度的激发脉冲(及相应的选层梯度脉冲)将磁化强度矢量翻转到x-y平面上。然后，利用180度的射频脉冲以及该180度脉冲两边的扩散加权梯度脉冲，针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量执行扩散加权处理。此时，由于扩散加权梯度的作用和被扫描者的运动，磁化强度矢量在x-y平面上有一定的相位分布，使得部分磁化强度矢量不满足cpmg条件。主要地，部分磁化强度矢量因为初始相位与回聚脉冲的相位不相同而不满足cpmg条件。
本发明实施方式提出了一种磁共振扩散加权成像方法，通过移除不能满足cpmg条件的磁化强度矢量来提高成像质量。
图2为根据本发明实施方式磁共振扩散加权成像方法的流程图。
如图2所示，该方法包括：
步骤201：施加将磁化强度矢量从z向翻转到x-y平面上的激发脉冲。
在这里，通常利用90度的激发脉冲(及相应的选层梯度脉冲)将磁化强度矢量翻转到x-y平面上。
步骤202：针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量施加扩散脉冲进行扩散加权处理。
在这里，通常利用180度的射频脉冲及该180度脉冲两边的扩散加权梯度脉冲，针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量执行扩散加权处理。
步骤203：针对扩散加权处理后在x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量施加翻转脉冲而翻转回z向。
在这里，在执行完扩散加权处理之后，对成像位置施加翻转脉冲以将x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量翻转到z向。
优选地，该翻转脉冲的翻转角可以实施为90度或270度。
当实施为90度的翻转角时，翻转脉冲将x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量翻转到z向正向。比如，可以将回聚脉冲的相位方向定义为x向，执行完扩散加权处理后，x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量分布在y向，满足cpmg条件的磁化强度矢量分布在x向。施加90度翻转角的翻转脉冲后，不满足cpmg条件的磁化强度矢量被翻转到z向正向(脱离x-y平面)，满足cpmg条件的磁化强度矢量被翻转到y向正向(仍然保留在x-y平面中)。
当实施为270度的翻转角时，翻转脉冲将x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量翻转到z向反向。比如，可以将回聚脉冲的相位方向定义为x向，执行完扩散加权处理后，x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量分布在y向，满足cpmg条件的磁化强度矢量分布在x向。施加270度翻转角的翻转脉冲后，不满足cpmg条件的磁化强度矢量被翻转到z向反向(脱离x-y平面)，满足cpmg条件的磁化强度矢量被翻转到y向反向(仍然保留在x-y平面中)。
步骤204：利用数据采集序列从x-y平面中剩余的满足cpmg条件的磁化强度矢量采集成像数据。
在这里，可以采用多种类型的数据采集序列从x-y平面中剩余的满足cpmg条件的磁化强度矢量采集成像数据。比如，可以采用快速自旋回波序列或刀锋采集轨迹序列。
优选地，刀锋采集轨迹序列可以实施为多刀锋采集轨迹序列或单刀锋采集轨迹序列。本发明可以使用类似于epi的读出方法来提高数据采集速度。多次激发的扩散加权技术，需要使用导航数据校正不同刀锋之间的相位误差，而刀锋(包括多刀锋)的数据采集和k-空间填充方法内嵌了导航数据(k空间中心部分)，不需要额外采集导航数据，从而提高了成像的效率。
由于在步骤203中通过施加翻转脉冲已移除x-y平面中不符合cpmg条件的磁化强度矢量，x-y平面中剩余的磁化强度矢量都符合cpmg条件，可以在回波链中生成稳定的回波幅度，因此采集出的成像数据可以提高成像质量。而且，由于在步骤203中已移除x-y平面中不符合cpmg条件的磁化强度矢量，还可以降低成像数据采集过程中针对回聚脉冲翻转角的需求，从而可以降低射频能量沉积。
在一个实施方式中，在进行扩散加权处理之后及施加翻转脉冲之前，该方法还包括：在成像位置的读出方向上施加分散x-y平面中磁化强度矢量的第一散相梯度脉冲。
在一个实施方式中，步骤204中的数据采集序列包含第一回聚脉冲、第一回聚脉冲之后的聚相梯度脉冲以及在聚相梯度脉冲之后且下一个回波间期的第二回聚脉冲之前的第二散相梯度脉冲。具体地，第一回聚脉冲用于形成承载有成像数据的自旋回波；聚相梯度脉冲用于回聚由第一散相梯度脉冲所引入的相位分散；第二散相梯度脉冲用于平衡聚相梯度脉冲。
可见，在本发明实施方式中，在对成像位置施加翻转脉冲之前，在成像位置的读出方向上施加用于分散x-y平面中磁化强度矢量的第一散相梯度脉冲，使得x-y平面上的磁化强度矢量均匀分散，从而可以防止后续成像数据的亮度不均匀。而且，施加聚相梯度脉冲可以提高数据获取过程中的聚相效果，施加第二散相梯度脉冲可以平衡聚相梯度脉冲。
在一个实施方式中，聚相梯度脉冲与第一散相梯度脉冲的面积相等，而且聚相梯度脉冲的方向与第一散相梯度脉冲的方向相同，从而保证良好的聚相效果。
在一个实施方式中，第二散相梯度脉冲与聚相梯度脉冲的面积相等，而且第二散相梯度脉冲的方向与聚相梯度脉冲的方向相反，从而保证成像数据获取过程中的梯度完全平衡。
可见，本发明实施方式通过施加翻转脉冲可以克服部分磁化强度矢量不满足cpmg条件的问题，从而形成一系列稳定的回波。在本发明实施方式中，即使是为了降低sar而使用小角度的回聚脉冲，依然可以得到稳定的回波。
图3为根据本发明实施方式的脉冲序列的示范性示意图。在该脉冲序列中，采用多刀锋采集轨迹序列读出数据。
在图3中，基于时间执行顺序，该脉冲序列包括三部分，分别为(a)、激发和扩散加权部分；(b)、相位非敏感准备部分；(c)、多刀锋读出部分。而且，在图3中，从上到下分别示出射频(rf)脉冲、模数转换(adc)、读出方向(gro)和相位编码(gpe)方向。
下面分别对这三部分进行详细说明。
a、激发和扩散加权部分：
激发和扩散加权部分具体包括：首先，施加90度的激发脉冲30(及相应的选层梯度)将磁化强度矢量翻转到x-y平面上。然后，施加180度的射频脉冲31以及在相位编码方向上、该180度脉冲31两边的扩散加权梯度脉冲，针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量执行扩散加权处理。激发和扩散加权部分的具体处理过程可以参照现有技术的相应处理。
扩散加权处理后，由于扩散加权梯度的作用和被扫描者的运动，磁化强度矢量在x-y平面上有一定的相位分布，使得cpmg条件不再满足。
b、相位非敏感准备部分：
相位非敏感准备部分用于消除后续的多刀锋读出部分的数据采集过程中对磁化强度矢量相位的依赖性。
相位非敏感准备部分包括：在读出(gro)方向施加一个散相梯度脉冲41，使得x-y平面中的磁化强度矢量均匀分散开。然后，激发90度的翻转脉冲32，将x-y平面中不满足cpmg条件的磁化矢量翻转回到z向，而将满足cpmg条件的磁化矢量留在x-y平面。
(c)、多刀锋读出部分：
利用多刀锋读出部分实现对磁化强度矢量进行编码和数据采集。由于执行了相位非敏感准备部分，此时x-y平面中的磁化强度矢量都满足cpmg条件，因此回聚脉冲的翻转角可以小于180度(优选大于120度)，从而可以大幅度的降低射频能量沉积。而且，由于x-y平面中磁化强度矢量都满足cpmg条件，因此磁化强度矢量可以被良好回聚并产生稳定的成像数据，从而提高成像质量。
在多刀锋读出部分中，在第一回聚脉冲33(假定为160°)之后，在读出(gro)方向再施加一个与相位非敏感准备部分中的散相梯度脉冲41面积相等，方向相同的聚相梯度脉冲，以回聚由相位非敏感准备部分中的散相梯度脉冲41所引入的相位分散。在图3中，梯形42的面积为聚相梯度脉冲的面积与多刀锋序列中已有的预散相脉冲之和。因此，梯形42的面积大于散相梯度脉冲41的面积。而且，在下一个回聚脉冲34(假定为160°)之前，再在读出(gro)方向施加一个与聚相梯度脉冲面积相等，方向相反的散相梯度脉冲，以保证该次读出之间(即相邻的两个回聚脉冲之间)的梯度是平衡的。在图3中，梯形43的面积为聚相梯度脉冲的面积与多刀锋序列中已有的预散相脉冲之差。因此，梯形42的面积小于散相梯度脉冲41的面积。
以上以多刀锋采集轨迹序列以及相位非敏感准备部分中的90度的激发翻转脉冲为例对本发明实施方式进行了说明，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
图4为根据本发明实施方式的采集样图与现有技术的采集样图的第一示范性对比图；图5为根据本发明实施方式的采集样图与现有技术的采集样图的第二示范性对比图。
本发明实施方式采用刀锋成像技术，该刀锋脉冲序列实现在西门子的3特斯拉磁共振系统上，使用的参数如下：b值＝0或1000s/mm2；视野＝235x235mm2；图像矩阵大小＝192x192；扩散加权方式为4次扫描；使用单极梯度进行扩散加权；平均次数为1；带宽/像素＝520hz/pixel；tse的回波链长度＝9；epi的回波链长度＝5；回聚脉冲的翻转角＝135°。
为了进行比较，现有技术的采集方式使用单次激发epi序列采集图像，具体参数与上述刀锋脉冲序列类似，区别在于：带宽/像素＝1050hz/pixel；b＝0的图像平均次数为2；b＝1000的图像平均次数为4。
在图4中，展示了b＝0时，采用本发明实施方式的采集样图与采用现有技术的采集样图对比图。在图4中，上边一行显示的是现有技术序列得到的三张子图像，分别为子图像a、子图像b和子图像c，可以看出上面一行的三张子图像存在明显的图像变形和磁敏感伪影。下边一行是使用本发明实施方式序列得到的三张子图像，分别为子图像d、子图像e和子图像f，可以看出下面一行的三张子图像消除了图像变形和磁敏感伪影，而且图像的清晰锐利程度也有了明显的提高。
在图5中，展示了b＝1000时，采用本发明实施方式的采集样图与采用现有技术的采集样图对比图。在图5中，上边一行显示的是现有技术序列得到的三张子图像，分别为子图像a、子图像b和子图像c，可以看出上面一行的三张子图像存在明显的图像变形和磁敏感伪影。下边一行是使用本发明实施方式序列得到的三张子图像，分别为子图像d、子图像e和子图像f，可以看出下面一行的三张子图像消除了图像变形和磁敏感伪影，而且图像的清晰锐利程度也有了明显的提高。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种磁共振扩散加权成像装置。
图6为根据本发明实施方式的磁共振扩散加权成像装置的结构图。
如图6所示，该装置600包括：
激发脉冲施加模块601，用于施加将磁化强度矢量从z向翻转到x-y平面上的激发脉冲；
扩散加权处理模块602，用于针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量施加扩散脉冲进行扩散加权处理；
翻转模块603，用于针对扩散加权处理后在x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量施加翻转脉冲而翻转回z向；
成像数据获取模块604，用于利用数据采集序列从x-y平面中剩余的满足cpmg条件磁化强度矢量中采集成像数据。
在一个实施方式中，该装置600还包括：
散相模块605，用于在扩散加权处理模块602进行扩散加权处理之后及翻转模块603施加翻转脉冲之前，在成像位置的读出方向上施加分散x-y平面中磁化强度矢量的第二散相梯度脉冲。
在一个实施方式中，数据采集序列包含第一回聚脉冲、第一回聚脉冲之后的聚相梯度脉冲以及在聚相梯度脉冲之后且下一个回波间期的第二回聚脉冲之前的第二散相梯度脉冲。
在一个实施方式中，聚相梯度脉冲与第一散相梯度脉冲的面积相等，而且聚相梯度脉冲的方向与第一散相梯度脉冲的方向相同。
在一个实施方式中，第二散相梯度脉冲与聚相梯度脉冲的面积相等，而且第二散相梯度脉冲的方向与聚相梯度脉冲的方向相反。
可以遵循一定规范的应用程序接口，将本发明实施方式所提出的磁共振扩散加权成像方法编写为安装到磁共振扩散加权成像控制主机、个人电脑、移动终端等中的插件程序，也可以将其封装为应用程序以供用户自行下载使用。
可以通过指令或指令集存储的储存方式将本发明实施方式所提出的磁共振扩散加权成像方法存储在各种存储介质上。这些存储介质包括但是不局限于：软盘、光盘、dvd、硬盘、闪存等。
另外，还可以将本发明实施方式所提出的磁共振扩散加权成像方法应用到基于闪存(nandflash)的存储介质中，比如u盘、cf卡、sd卡、sdhc卡、mmc卡、sm卡、记忆棒、xd卡等。
综上所述，在本发明实施方式中，施加将磁化强度矢量从z向翻转到x-y平面上的激发脉冲；针对翻转到x-y平面上的磁化强度矢量施加扩散脉冲进行扩散加权处理；针对扩散加权处理后在x-y平面中不满足cpmg条件的磁化强度矢量施加翻转脉冲而翻转回z向；利用数据采集序列从x-y平面中剩余的磁化强度矢量中采集成像数据。可见，本发明实施方式通过施加翻转脉冲移除不符合cpmg条件的磁化强度矢量，通过聚相梯度脉冲以及散相梯度脉冲保证成像数据获取过程中的聚相效果和梯度平衡，可以提高成像质量。
而且，由于本发明实施方式移除了不符合cpmg条件的磁化强度矢量，还可以降低回聚脉冲的翻转角，并由此降低射频能量沉积。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。