一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法与流程

本发明涉及磁共振成像，具体为一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法。

背景技术：

1、在磁共振成像领域，稳态自由进动序列bssfp是一种被广泛应用的基础序列。由于这种序列可以在非常短的重复时间tr内(一般<5ms)获得高信噪比和高组织对比度的图像，因此非常适合应用在一些对扫描时间要求比较严格的场景，比如心脏冠状动脉成像。与传统临床常用的t1和t2加权不同，bssfp序列表现出的是一种特殊的t2/t1加权，如果组织t2和t1比值越接近于1则信号越高(通常组织t2值小于t1值，且均为正值)，相反，如果t2和t1比值越小则信号越低。

2、一般来说，心脏血管内的血液同时具有高t1值和高t2值(即t2/t1约为1)，因此信号很强，这恰好可以和血管壁组织的低信号(t2/t1小于1)形成鲜明对比。冠脉成像正是利用了血管和血管壁间的高对比度，实现对冠状动脉疾病的评估和诊断。然而，在实际成像时，由于脂肪的t2/t1也接近于1，因此同样表现出较高信号。如果不采用合适的策略对脂肪信号进行抑制，心外膜脂肪的亮信号很容易干扰血管信号，降低图像中血管的显著性。

3、目前现有的方法的缺点主要表现在以下几个方面：1)理论上，频率选择性压脂脉冲施加后，脂肪信号会出现饱和，然后随着时间的推移脂肪信号会慢慢恢复。一般来说，如果在脉冲施加后立即进入数据采集阶段，抑脂效果最好，往后则变差。但是，在传统的基于bssfp序列的冠脉成像中，由于bssfp的稳态特性，必须在压脂脉冲和数据采集之间增加若干无信号采集的重复周期来让信号进入稳态。这种方法虽然可以很大程度上减轻信号振荡带来的图像伪影，但同时也牺牲了部分压脂效果；2)在共振条件下，传统方法中选择的α/2-tr/2准备脉冲可以让磁化矢量迅速进入稳态，但是在偏共振条件下，磁化矢量产生的信号依然会存在明显的信号振荡，导致图像出现伪影。而在实际心脏扫描中，成像区域内(尤其是末端血管周围)的磁化矢量不可避免的会发生偏共振，因此，这种准备脉冲模式往往不能完全避免图像伪影。

4、基于此，本发明提出了一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，设计了一种指数衰减的变偏转角bssfp序列，利用偏共振信号由fse模式过渡至bssfp模式过程中出现的固有过零点来实现更加高效鲁棒的脂肪抑制效果。另外，这种bssfp序列具有非常平滑的信号演变曲线，可以避免不完美准备脉冲带来的偏共振信号振荡，从而减少残余伪影出现的可能性，提高图像质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法；这种方法在bssfp中结合了fse序列对偏共振现象不敏感的特点，使得脂肪组织对应的磁化矢量信号在从fse向bssfp过渡的过程中出现信号过零点，然后利用该特征进行抑脂。这一技术可以在很大程度上保证信号的平滑演变，防止信号振荡带来的图像伪影问题。同时，它还可以避免其他bssfp抑脂序列存在的增加成像时间以及限制tr选择等缺点。

2、本发明所解决的技术问题为：现有技术的基于bssfp序列的冠脉成像中，需要进行施加准备脉冲来快速进入稳态，但是在偏共振条件下，磁化矢量产生的信号依然会存在明显的信号振荡，导致图像出现伪影；

3、本发明可以通过以下技术方案实现：一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

4、步骤一、利用短时指数衰减变翻转角的射频激发模式重构bssfp序列；

5、步骤二、通过仿真实验确定指数衰减变翻转角射频脉冲模型中的最优参数；

6、步骤三、进行仿体验证确定最佳过零点位置；

7、步骤四、针对冠脉成像流程，设计分段交替相位编码策略；

8、步骤五、人体实验验证，调整实际成像最佳参数。

9、本发明的进一步技术改进在于：步骤一中指数衰减变翻转角的射频激发模式具体包括：

10、a1：施加一个90°射频脉冲，让磁化矢量完全偏转至xoy平面；

11、a2：紧接着施加一个180°射频脉冲，让磁化矢量翻转180°；

12、a3：施加ntide个连续的指数衰减脉冲，射频脉冲衰减模型如公式[1]、公式[2]所示；

13、

14、α(i)＝θ(i)+θ(i+1) [2]

15、其中，θ表示磁化矢量与z轴之间偏离的角度，简称偏转角，α表示实际施加的射频脉冲角度；n为实际扫描过程中选择的经验值；αmin表示衰减末的偏转角大小，αmax表示衰减开始时的偏转角大小。

16、本发明的进一步技术改进在于：步骤三中仿体验证中采用零相位梯度编码进行预扫描，且仿体验证无需信号触发。

17、本发明的进一步技术改进在于：预扫描使用步骤二中确定的最优参数进行，激发共振和偏共振质子后，对接收到的信号进行一维逆傅里叶变换，得到共振和偏共振质子的投影信号演变曲线，从而获取偏共振信号演变曲线的最佳过零点位置。

18、本发明的进一步技术改进在于：步骤四中人体扫描中需要打开相位编码梯度，并制定分段交替的相位编码方式，每个心跳周期的信号采集均从k空间中心位置开始，交替向k空间边缘延伸。

19、本发明的进一步技术改进在于：人体扫描成像中需采用信号触发，触发方式为ecg触发或pg触发。

20、本发明的进一步技术改进在于：bssfp序列在最佳过零点位置采集冠状动脉扫描数据，在每个心跳周期内间隔交替的进行伪半傅里叶采集，从而实现对脂肪信号的高效抑制。

21、本发明的进一步技术改进在于：在人体实验验证中，根据步骤二和步骤三中确定的最优参数和最佳过零点位置进行人体扫描成像，并依据实际成像情况对上述最优参数进行微调。

22、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

23、1、使用指数变翻转角衰减射频脉冲模式，实现磁化矢量向稳态的平滑过渡，避免传统准备脉冲可能带来的偏共振信号振荡以及图像残余伪影。相比较传统t ide技术中使用的线性变翻转角衰减模式，本发明的方法还可以在一定程度上避免信号在衰减结束到正式信号采集交界处的微弱信号振荡；另外，其可以大大降低大翻转角的使用频率，降低sar值。

24、2、使用指数衰减模式的t ide技术代替频率选择性抑脂脉冲来实现脂肪抑制效果，避免了选择性抑脂脉冲后必须的准备脉冲带来的压脂不足的问题。另外，这种方法更加鲁棒，对偏共振现象更加不敏感。

25、3、重新设计的相位编码方案，更加适用于触发式的心脏冠脉成像。

技术特征：

1.一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，步骤一中所述指数衰减变翻转角的射频激发模式具体包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，步骤三中所述仿体验证中采用零相位梯度编码进行预扫描，且仿体验证无需信号触发。

4.根据权利要求3所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，所述预扫描使用步骤二中确定的最优参数进行，激发共振和偏共振质子后，对接收到的信号进行一维逆傅里叶变换，得到共振和偏共振质子的投影信号演变曲线，从而获取偏共振信号演变曲线的最佳过零点位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，步骤四中所述人体扫描中需要打开相位编码梯度，并制定分段交替的相位编码方式，每个心跳周期的信号采集均从k空间中心位置开始，交替向k空间边缘延伸。

6.根据权利要求5所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，人体扫描成像中需采用信号触发，触发方式为ecg触发或pg触发。

7.根据权利要求5所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，所述bssfp序列在最佳过零点位置采集冠状动脉扫描数据，在每个心跳周期内间隔交替的进行伪半傅里叶采集，从而实现对脂肪信号的高效抑制。

8.根据权利要求1所述的一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，其特征在于，在人体实验验证中，根据步骤二和步骤三中确定的最优参数和最佳过零点位置进行人体扫描成像，并依据实际成像情况对上述最优参数进行微调。

技术总结
本发明公开了一种基于稳态自由进动序列的脂肪抑制冠脉成像方法，涉及磁共振成像技术领域；包括以下步骤：利用短时指数衰减变翻转角的射频激发模式重构bSSFP序列；通过仿真实验确定指数衰减变翻转角射频脉冲模型中的最优参数；进行仿体验证确定最佳过零点位置；根据上述确定的最优参数和最佳过零点位置进行人体扫描成像。通过直接利用指数衰减变翻转角模式的固有特性使信号快速平滑的进入稳态，无需使用额外的准备脉冲让磁化矢量进入稳态，避免了信号振荡带来的残留图像伪影；另外，该模式下偏共振磁化矢量存在过零点的特性，可以直接用来实现鲁棒的压脂效果。无需额外设计频率选择性压脂脉冲，同时也避免了压脂效果不足的问题。

技术研发人员：胡姣姣,张华彬,周建太,黄嘉雯,蒋天昊
受保护的技术使用者：安徽福晴医疗装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15