基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法和装置与流程

本发明涉及磁共振成像
技术领域：
，特别是一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法和装置。
背景技术：
：磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振现象的原理主要包括：包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴无一定的规律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴，原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频(rf，radiofrequency)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，原子核具有了横向磁化分量。停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。上述被激发原子核向激发前状态的恢复过程称为驰豫过程，恢复到平衡状态所需的时间称为驰豫时间。mri系统是无创性的，与计算机断层扫描(ct)相比具有较高的组织对比度，并且不因骨组织而产生伪影。此外，mri系统可在不改变扫描对象的位置的情况下捕获沿期望方向的各种横断面。k空间是每个横断面的数据空间，通过对k空间执行傅里叶变换，可获得期望的图像。如果相位编码梯度和频率编码梯度的大小在施加rf脉冲序列之后逐渐的改变，则可获得具有各种位置信息的原数据。原数据具有位置信息以及组织对比度信息，k空间表示可形成一个图像的一组原数据。图1为采用二维快速自旋回波(tse)的刀锋伪影校正序列(blade)采集k空间数据的一个轨迹示意图。如图1所示，在一个重复时间(tr)内获取一个叶片，旋转一定角度(图1为20°)后获取下一个叶片。图1中以叶片宽度为l，对应该叶片宽度l的回波链长度为15的情况为例。其中，每个tr表示在脉冲序列中从90°脉冲到下一个90°脉冲的一个时间段。进行叶片扫描时，图像的基础分辨率m与叶片数量n、叶片宽度l之间的关系满足下述的公式(1)，而采集时间tacq与叶片数量n、重复时间tr之间的关系则满足下面的公式(2)：n*l＝π*m/2(1)tacq＝n*tr(2)由于在k空间的中心部分会过采样，因此叶片扫描是一种时间消耗大的数据采集方法。对于部分不配合的患者或进行脑部扫描时由于呼吸运动的存在，使得有些运动伪影仍然不能用blade方法进行矫正。甚至这些运动伪影有时会因模糊病理而导致错误的诊断。叶片扫描效率低，阻碍了叶片更多的诊断应用。因此，有必要加快叶片的运动速度来缓解运动伪影。根据公式(1)和(2)可以看出，在维持基础分辨率m不变的情况下，可以通过增加叶片宽度l来减少叶片数量n进而来减少采集时间tacq。即增加叶片宽度l是提高叶片扫描效率的技术之一。然而叶片越宽，回波链长度越长，横向磁化矢量驰豫时间t2的衰减越多，进而导致图像模糊。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法，另一方面提出了一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像装置，用以在通过增加叶片宽度来缩短采集时间以消除伪影时，保证图像的成像质量。本发明实施例中提出的一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法，其利用刀锋伪影校正序列(blade)进行磁共振信号的数据采集，包括：确定用于预设一磁共振图像的初始对比度的第一调整参数；确定用于得到磁共振图像的优化对比度及该刀锋伪影校正序列的设定数据采集时间的第二调整参数；根据所述第一调整参数和所述第二调整参数来确定一优化的回波信号演化曲线；根据所述优化的回波信号演化曲线计算得到实际可变翻转角链；将所述实际可变翻转角应用于二维快速自旋回波序列，并采用与所述第二调整参数相应的刀锋伪影校正序列来采集磁共振信号并使磁共振图像满足所述优化对比度。在一个实施方式中，所述确定用于预设一磁共振图像的初始对比度的第一调整参数之后，还包括：根据所述第一调整参数来预定一初始回波信号演化曲线；根据所述初始回波信号演化曲线计算得到初始可变翻转角链。在一个实施方式中，所述第二调整参数选自回波间距、回波链长度中的至少一个。在一个实施方式中，所述根据所述优化的回波信号演化曲线计算得到实际可变翻转角链包括：根据所述优化回波信号演化曲线推算得到优化的可变翻转角；根据所述优化的可变翻转角计算得到一个计算的回波信号演化曲线；将所述计算的回波信号演化曲线和所述优化的回波信号演化曲线进行比较，在二者的差异满足设定要求时，将所述优化的可变翻转角用作所述实际可变翻转角链。在一个实施方式中，所述第一调整参数为预设的如下三种可变翻转角模式中的一种：纵向磁化矢量驰豫时间t1权重、质子密度pd权重和横向磁化矢量驰豫时间t2权重。本发明实施例中提出的一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像装置，其利用刀锋伪影校正序列进行磁共振信号的数据采集，包括：第一调整参数确定模块，适用于确定用于预设一磁共振图像的初始对比度的第一调整参数；第二调整参数确定模块，适用于确定用于得到磁共振图像的优化对比度及该刀锋伪影校正序列的设定数据采集时间的第二调整参数；第一回波信号演化曲线确定模块，根据所述第一调整参数和所述第二调整参数来确定一优化的回波信号演化曲线；第一可变翻转角链确定模块，根据所述优化的回波信号演化曲线计算得到实际可变翻转角链；磁共振成像模块，将所述实际可变翻转角应用于二维快速自旋回波序列，并采用与所述第二调整参数相应的刀锋伪影校正序列来采集磁共振信号并使磁共振图像满足所述优化对比度。在一个实施方式中，进一步包括：第二回波信号演化曲线确定模块，根据所述第一调整参数来预定一初始回波信号演化曲线；第二可变翻转角链确定模块，根据所述初始回波信号演化曲线计算得到初始可变翻转角链。在一个实施方式中，所述第二调整参数确定模块确定用于得到磁共振图像的优化对比度的回波间距和/或回波链长度，以及用于得到该刀锋伪影校正序列的设定数据采集时的回波链长度。在一个实施方式中，所述第一可变翻转角链确定模块包括：第一单元，用于根据所述预定的回波信号演化曲线推算得到优化的可变翻转角；第二单元，根据所述优化的可变翻转角计算得到一个计算的回波信号演化曲线；第三单元，将所述计算的回波信号演化曲线和所述优化的回波信号演化曲线进行比较，在二者的差异满足设定要求时，将所述优化的可变翻转角用作所述实际可变翻转角链。在一个实施方式中，所述第一调整参数确定模块确定用于预设一磁共振图像的初始对比度的可变翻转角模式，其为如下三种可变翻转角模式中的一种：纵向磁化矢量驰豫时间t1权重、质子密度pd权重和横向磁化矢量驰豫时间t2权重。从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中首先确定一优化的回波信号演化曲线，基于该回波信号演化曲线能够使得磁共振图像满足预设的对比度，并使得blade序列的采集时间满足设定的短时要求，之后基于该优化的回波信号演化曲线计算得到可变翻转角链，并将该可变翻转角链应用于二维快速自旋回波序列，并采用与所述第二调整参数相应的刀锋伪影校正序列来采集磁共振信号。从而可在增加叶片宽度时，通过调整翻转角的值来控制t2的衰减，从而可以在通过增加叶片宽度来加快采集速度以消除伪影时，保证图像的成像质量。此外，本发明实施例中给出了一种优化可变翻转角的简单可靠的实现方式。附图说明下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：图1为采用tseblade序列采集k空间数据的一个轨迹示意图。图2为本发明实施例中一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法的流程示意图。图3a为本发明一个例子中一种预定的回波信号演化曲线的示意图。图3b为本发明一个例子中一种优化的可变翻转角的示意图。图4为本发明实施例中一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像装置的结构示意图。图5a至图5d为本发明一个例子中一组采用传统blade序列和采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的脑部图像的对比图。图6a至图6d为本发明一个例子中一组采用传统blade序列和采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的膝盖图像的对比图。图7a和图7b为本发明一个例子中一组采用传统blade序列和采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的手腕图像的对比图。其中，附图标记如下：标号含义l叶片宽度201-205步骤410第一调整参数确定模块420第二调整参数确定模块430回波信号演化曲线确定模块440可变翻转角链确定模块441第一单元442第二单元443第三单元450磁共振成像模块具体实施方式为了解决上述通过增加叶片宽度来加快采集速度以便消除伪影，然而又会导致t2衰减过多导致图像模糊的问题，本申请实施例中为blade序列引入了可变翻转角，以在增加叶片宽度时，通过调整翻转角的值来控制t2的衰减。即可变翻转角技术是一种在降低t2衰减效果的同时增加回波链长度的技术。进一步地，针对可变翻转角模式，设置了用于调整组织对比度的成像参数，通过对成像参数进行调整可以实现满足所期望的组织对比度的图像。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。图2为本发明实施例中一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法200的流程示意图。如图2所示，该方法200可包括如下步骤：步骤201，确定用于预设一磁共振图像的初始对比度的第一调整参数。为了实现所期望的磁共振图像组织对比度，可对已有的或新增的成像参数进行调整。例如，在一个实施方式中，可预先设置不同的可变翻转角模式，如纵向磁化矢量驰豫时间(t1)权重的可变翻转角模式、质子密度(pd)权重的可变翻转角模式和横向磁化矢量驰豫时间(t2)权重的可变翻转角模式；其中，所述t1权重的可变翻转角模式用于使回波信号演化曲线符合t1权重的磁共振成像，所述pd权重的可变翻转角模式用于使回波信号演化曲线符合pd权重的磁共振成像，所述t2权重的可变翻转角模式用于使回波信号演化曲线符合t2权重的磁共振成像。相应地，本步骤中的第一调整参数可以是上述三个可变翻转角模式中的一个，例如，若期望得到符合t1权重的磁共振成像，则本步骤201可根据所接收的用户或系统选定的对应t1权重的可变翻转角模式的信号确定第一调整参数为t1权重的可变翻转角模式；若期望得到符合t2权重的磁共振成像，则本步骤201可根据所接收的用户或系统选定的对应t2权重的可变翻转角模式的信号确定第一调整参数为t2权重的可变翻转角模式；以此类推。基于步骤201中确定的第一调整参数，本方法可进一步包括：根据所述第一调整参数来预定一初始回波信号演化曲线；根据所述初始回波信号演化曲线计算得到初始可变翻转角链。步骤202，确定用于得到磁共振图像的优化对比度及该刀锋伪影校正序列的设定数据采集时间的第二调整参数。具体实现时，执行步骤201后，可确定磁共振图像的初始对比度，若该初始对比度不能满足设定要求，则可进一步通过执行步骤202来进一步优化对比度，例如可通过调整回波间距和回波链长度中的至少一个来达到满足设定要求的对比度。此外，通过调整回波链长度还可以改变叶片宽度，进而可改变叶片数量和刀锋伪影校正序列的数据采集时间。其中，回波链越长则叶片宽度越大，叶片数量越小，刀锋伪影校正序列的数据采集时间越短。相应地，本步骤中可确定当前调整的回波间距和回波链长度中的至少一个的值。步骤203，根据所述第一调整参数和所述第二调整参数来确定一优化的回波信号演化曲线。本实施例中，为了使得回波信号演化曲线符合t2衰减要求，可通过步骤201和步骤202确定相应的参数，如可变翻转角模式，以及回波间距、回波链长度。其中，优化的回波信号演化曲线即为基于第一调整参数和第二调整参数满足设定要求例如t2衰减要求的回波信号演化曲线。如图3a中的虚线曲线所示，图3a中示出了一个例子中一种预定的回波信号演化曲线的示意图。图3a中横坐标为回波链中的回波数ne，其中，最大值127对应回波链长度。纵坐标为归一化的信号强度。步骤204，根据所述优化的回波信号演化曲线计算得到实际可变翻转角链。在一个例子中，本步骤204可采用如下方法实现：a、根据所述预定的回波信号演化曲线推算得到优化的可变翻转角。本步骤中，可基于扩展相位算法(epg)，得到如下计算翻转角的公式(3)，基于该公式(3)，将预定的回波信号演化曲线中的回波信号强度f1作为已知量，输入公式(3),可迭代计算出优化的翻转角：其中，在αn为第n个回聚脉冲的翻转角度。e1＝exp(-tesp/(2t1))和e2＝exp(-tesp/(2t2))是驰豫因子。f1(n-1)可以认为是施加第n-1个射频脉冲后的预定信号(横向)，其可以通过协议参数(如回波间距tesp、回波链长度(其等于n的最大取值)、t1、t2)进行调整。z1(n-1)为施加第n-1个射频脉冲后纵向的磁化强度。f和z的初始状态为[f1(0),f-1(0),z1(0)]＝[1,0,0]，其由90°激发脉冲产生。in是第n个回波的信号强度，其等于e2f-1(n)。如图3b中的虚线曲线所示，图3b为本发明一个例子中根据图3a所示预定的回波信号演化曲线推算得到的一种优化的可变翻转角的示意图。图3b中横坐标为回波链中的回波数ne，纵坐标为以弧度(rad)为单位的可变翻转角。b、根据所述优化的可变翻转角计算得到一个计算的回波信号演化曲线。本步骤中，将步骤b中得到的优化翻转角α作为已知量，同样可通过公式(3)推算出对应的回波信号演化曲线i，即计算的回波信号演化曲线。实际应用中，由于计算误差的存在，经过步骤b反推后得到的回波信号演化曲线与步骤203中得到的优化的回波信号演化曲线之间会存在一些差异。c、将所述计算的回波信号演化曲线和所述预定的回波信号演化曲线进行比较，在二者的差异满足设定要求时，将所述优化的可变翻转角用作所述实际可变翻转角链。其中，计算的回波信号演化曲线和预定的回波信号演化曲线之间的差异越小越好。步骤205，将所述实际可变翻转角链应用于二维快速自旋回波序列，并采用与所述第二调整参数相应的刀锋伪影校正序列来采集磁共振信号并使磁共振图像满足所述优化对比度。以上对本发明实施例中的基于二维快速自旋回波的磁共振成像方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例中的基于二维快速自旋回波的磁共振成像装置进行详细描述。对于本发明装置实施例中未披露的细节可参考本发明方法实施例中的相应描述。图4为本发明实施例中一种基于二维快速自旋回波的磁共振成像装置400的结构示意图。该实施例中的装置400可用于实施图2所示实施例中的方法。如图4中的实线部分所示，该装置400可包括：第一调整参数确定模块410、第二调整参数确定模块420、第一回波信号演化曲线确定模块430、第一可变翻转角链确定模块440和磁共振成像模块450。其中，第一调整参数确定模块410适用于确定用于预设一磁共振图像的初始对比度的第一调整参数。例如，在一个实施方式中，用户可根据所期望的磁共振图像组织对比度，对已有的或新增的成像参数进行调整。例如，可预先设置不同的可变翻转角模式，如t1权重的可变翻转角模式、pd权重的可变翻转角模式和t2权重的可变翻转角模式。其中，所述t1权重的可变翻转角模式用于使回波信号演化曲线符合t1权重的磁共振成像，所述pd权重的可变翻转角模式用于使回波信号演化曲线符合pd权重的磁共振成像，所述t2权重的可变翻转角模式用于使回波信号演化曲线符合t2权重的磁共振成像。相应地，第一调整参数确定模块410可根据用户或系统的选择，确定第一调整参数为相应权重的可变翻转角模式。第二调整参数确定模块420适用于确定用于得到磁共振图像的优化对比度及该刀锋伪影校正序列的设定数据采集时间的第二调整参数。例如，在一个实施方式中，第二调整参数确定模块420可确定用于得到磁共振图像的优化对比度的回波间距和/或回波链长度，以及用于得到该刀锋伪影校正序列的设定数据采集时的回波链长度。回波信号演化曲线确定模块430根据所述第一调整参数和所述第二调整参数来确定一优化的回波信号演化曲线。可变翻转角链确定模块440根据所述优化的回波信号演化曲线计算得到实际可变翻转角链。磁共振成像模块450将所述实际可变翻转角应用于二维快速自旋回波序列，并采用与所述第二调整参数相应的刀锋伪影校正序列来采集磁共振信号并使磁共振图像满足所述优化对比度。在一个实施方式中，在第一调整参数确定模块410确定第一调整参数之后，回波信号演化曲线确定模块430可进一步用于根据所述第一调整参数来预定一初始回波信号演化曲线；相应地，可变翻转角链确定模块440可进一步用于根据所述初始回波信号演化曲线计算得到初始可变翻转角链。在一个实施方式中，所述可变翻转角链确定模块440可包括：第一单元441、第二单元442和第三单元443。第一单元441用于根据所述优化的回波信号演化曲线推算得到优化的可变翻转角。第二单元442根据所述优化的可变翻转角计算得到一个计算的回波信号演化曲线。第三单元443将所述计算的回波信号演化曲线和所述优化的回波信号演化曲线进行比较，在二者的差异满足设定要求时，将所述优化的可变翻转角用作所述实际可变翻转角链。图5a至图5d示出了本发明一个例子中一组采用传统blade序列和采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的脑部图像的对比图。其中，图5a为采用传统blade序列进行成像时获取的脑部轴向图像，图5b为采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的脑部轴向图像，可见，图5b所示图像的图像对比度和图像质量与图5a所示图像的图像对比度和图像质量相当，但由于增大了叶片宽度使得扫描速度提高了52％。图5c为采用传统blade黑水序列进行成像时获取的脑部轴向图像，图5d为采用本发明实施例中的带有翻转角的blade黑水序列进行成像时获取的脑部轴向图像，可见，图5d所示图像的图像对比度和图像质量与图5c所示图像的图像对比度和图像质量相当，但由于增大了叶片宽度使得扫描速度提高了61％。图6a至图6d示出了本发明一个例子中一组采用传统blade序列和采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的膝盖图像的对比图。其中，图6a为采用传统blade序列进行成像时获取的膝盖轴向图像，图6b为采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的膝盖轴向图像，可见，图6b所示图像的图像对比度和图像质量与图6a所示图像的图像对比度和图像质量相当，但由于增大了叶片宽度使得扫描速度提高了42％。图6c为采用传统blade序列进行成像时获取的膝盖冠状面图像，图6d为采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的膝盖冠状面图像，可见，图6d所示图像的图像对比度和图像质量与图6c所示图像的图像对比度和图像质量相当，但由于增大了叶片宽度使得扫描速度提高了45％。图7a和图7b示出了本发明一个例子中一组采用传统blade序列和采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的手腕图像的对比图。其中，图7a为采用传统blade序列进行成像时获取的手腕冠状面图像，图7b为采用本发明实施例中的带有翻转角的blade序列进行成像时获取的手腕冠状面图像，可见，图7b所示图像的图像对比度和图像质量与图7a所示图像的图像对比度和图像质量相当，但由于增大了叶片宽度使得扫描速度提高了39％。从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中首先确定一优化的回波信号演化曲线，基于该回波信号演化曲线能够使得磁共振图像满足预设的对比度，并使得blade序列的采集时间满足设定的短时要求，之后基于该优化的回波信号演化曲线计算得到可变翻转角链，并将该可变翻转角链应用于二维快速自旋回波序列，并采用与所述第二调整参数相应的刀锋伪影校正序列来采集磁共振信号。从而可在增加叶片宽度时，通过调整翻转角的值来控制t2的衰减，进而可以在保证图像的成像质量和对比度的前提下，可通过增加叶片宽度来减少扫描时间，还可以获得更多的k空间中心的公共数据，从而可更好的进行运动校正，减少伪影。进一步地，通过设置针对可变翻转角模式的成像参数，从而可以通过对成像参数进行调整实现满足所期望的组织对比度的图像。此外，本发明实施例中给出了一种优化可变翻转角链的简单可靠的实现方式。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。当前第1页12