一种在自由呼吸状态下获取腹部磁共振图谱的方法与流程

本技术涉及磁共振成像领域，具体涉及一种在自由呼吸状态下获取腹部磁共振图谱的方法。

背景技术：

1、磁共振成像是指将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量被激发产生净磁化矢量信号，在停止射频脉冲后，被激发的氢原子核缓慢恢复，净磁化矢量消失形成弛豫(relaxation)净磁化矢量被体外的接受器收录，经电子计算机处理后获得人体图像的方法。磁共振成像是继ct后医学影像学的又一重大进步，相比于ct成像具有更高的成像清晰度，更易于发现人体组织的病变，具有极高的临床价值。

2、磁共振设备通过对人体位置产生三维梯度磁场，并通过发射射频脉冲使得不同部位的人体组织中的氢原子核产生共振，检测射频脉冲撤销后的弛豫信号，经过计算机处理后构建人体的组织图像。为了获得清晰的磁共振图像，通常需要在磁共振成像过程中的过程中，人体成像部位的位置保持固定不变。这就要求在磁共振成像过程中，限制人体成像部位的运动，如要求患者屏住呼吸。但有些患者难以控制或者无法长时间控制其运动状态，如婴幼儿、特殊体质患者或者精神障碍患者，这就会造成成像过程中人体部分组织净磁化矢量信号的变化，导致图像中产生运动伪影，降低图像的分辨率和信噪比，影响组织结构形态的清晰显示。图1和图2分别显示了同一患者在屏气状态下和呼吸状态下采集的腹部磁共振图像，从中可以看出，在屏气状态下，腹部图像中的运动伪影较少，腹部组织影像能够较为清晰地显示，而一旦患者屏气失败，呼吸运动产生的运动伪影严重，腹部组织无法清晰显示，导致腹部影响采集失败。

3、为了减小磁共振图像中的运动伪影，有的磁共振设备对成像序列进行了改进，通过较小的翻转角和较短的tr提高扫描成像速度，从而减小成像时组织位置的变化量，减少磁共振图像中的伪影。但该方法仍要求患者进行较短时间的屏气，无法较好解决特殊患者磁共振成像的伪影问题。近来还出现了一种通过高倍亚采样序列，将得到的图像采用堆叠卷积自编码网络校正模型进行迭代计算，去除图像中伪影的方法，但该方法不仅图像处理速度慢，图像清晰度也达不到屏气成像的水平。

技术实现思路

1、为了减少磁共振图像中的运动伪影，在自由呼吸状态下获取清晰的磁共振图像，本技术提供一种在自由呼吸状态下获取腹部磁共振图谱的方法。

2、本技术提供的在自由呼吸状态下获取腹部磁共振图谱的方法采用如下的技术方案：一种在自由呼吸状态下获取腹部磁共振图谱的方法，包括如下步骤：基于fspgr序列在自由呼吸状态下获取腹部不同翻转角下的多组t1加权图像；根据多组所述t1加权图像进行拟合，得到腹部t1定量图谱。

3、通过采用上述技术方案，利用不同翻转角下获取的多组t1加权图像进行拟合来获取t1定量图谱，能够根据t1弛豫信号的变化拟合出弛豫组织的位置，减小运动伪影引起的t1定量图谱精度的下降，得到无明显运动伪影的高精度腹部磁共振图谱。

4、在一个具体的可实施方案中，基于fspgr序列获取的所述t1加权图像使用ge磁共振系统的3d lava star序列实现。

5、通过采用上述技术方案，利用ge磁共振系统提供的3d lava star序列，能够通过在自由呼吸状态下进行一分钟左右的成像扫描，放射状采集图像信号，来提高其k空间中心信号过采样程度，通过大量k空间过采样得到的图像信号，减小呼吸运动引起的运动伪影。

6、在一个具体的可实施方案中，多组所述t1加权图像的翻转角均在16°以下，多组t1加权图像的翻转角以相同的幅度依次增加。

7、通过采用上述技术方案，利用在较小翻转角下进行成像，能够减少射频脉冲的激发时间，提高t1加权图像的成像速度；使用多个差值相同的翻转角扫描，有利于使得用于拟合的t1定量图谱均匀覆盖整个翻转角范围，提高拟合后t1定量图谱的精度。

8、在一个具体的可实施方案中，所述t1定量图谱的获取方法为：根据t1加权图像信号计算公式：的线性形式：式中，si为翻转角为αi的t1加权图像信号结果，m0为磁共振的平衡磁化矢量，利用多组t1加权图像的翻转角αi和信号结果si对公式进行线性拟合，得到一个线性斜率e1；根据公式式中tr为成像扫描重复时间，计算与所述t1加权图像中各像素点对应的t1定量值，得到所述t1定量图谱。

9、通过采用上述技术方案，利用线性形式的t1加权图像信号计算公式，能够得知翻转角和t1加权图像信号结果组合形成的两个不同维度变量之间的线性关系，而该线性关系的线性参数由人体的组织特征和明确的数值确定，因而能够通过多组翻转角与t1加权图像信号结果的实际对应关系拟合出较为准确的线性参数，得到由人体组织特征决定的准确的t1定量值，在抑制运动伪影的同时，提高了t1定量图谱的成像精度。

10、在一个具体的可实施方案中，本技术的方法还包括如下步骤：基于bloch-siegertshift在自由呼吸状态下获取腹部的b1map图像；利用所述b1map图像与相同部位的所述t1加权图像进行配准，得到b1map_r；利用b1map_r对所述t1定量图谱进行校正。

11、通过采用上述技术方案，利用b1map图像与t1加权图像配准，能够得到与t1加权图像分辨率一致的b1map_r图像，以此对t1定量图谱进行校正，能够克服成像过程中实际翻转角与设定翻转角之间的偏差，进一步提高t1定量图谱的精度。

12、在一个具体的可实施方案中，所述b1map图像包括幅值图和相位图，所述b1map_r通过所述b1map图像的幅值图、所述t1加权图像和所述b1map图像的相位图配准而得。

13、通过采用上述技术方案，利用b1map图像的幅值图、腹部t1加权图像和b1map图像的相位图进行配准，能够更好地获得与t1加权图像每一个像素相对应的实际翻转角在幅度和相位上的偏差，从而能够对t1定量图谱进行更为准确的校正。

14、在一个具体的可实施方案中，所述b1map_r的获取方法为：利用matlab软件的spm工具箱，以所述b1map图像的幅值图作为源图像、一组所述t1加权图作为参照图像、所述b1map图像的相位图作为其他图像进行配准分割操作，得到配准后的所述b1map_r。

15、通过采用上述技术方案，利用matlab软件的spm工具箱，能够方便地对dicom数据格式的b1map图像和t1加权图像进行配准分割操作，获得配准后的、用于后期校正的nii数据格式的b1map_r图像，方便后续对t1定量图谱数据进行校正时的计算和替换。

16、在一个具体的可实施方案中，基于bloch-siegert shift获取腹部的b1map图像的方法使用ge磁共振系统的2db1map序列实现，所述b1map图像的翻转角为20-40°。

17、通过采用上述技术方案，利用ge磁共振系统的2db1map序列，能够方便地进行腹部b1map图像的采集，形成与腹部t1加权图像成像范围一致的b1map图像，有利于b1map图像与t1加权图像的配准操作；利用20-40°，优选为30°的翻转角，有利于得到人体组织不同部位实际b1翻转角，以纠正成像时人体组织翻转角的误差，提高对t1定量图谱的校正效果。

18、在一个具体的可实施方案中，利用b1map_r对t1定量图谱进行校正的方法为：利用t1定量图谱每个像素点的t1定量值，除b1map_r图中对应像素点值的平方。

19、通过采用上述技术方案，利用b1map_r图中包含的射频脉冲信号的偏移量对t1定量图谱中包含的人体组织的t1定量值进行校正运算，能够得到人体组织在设定翻转角下的t1值，提高腹部t1定量图谱的成像精度。

20、在一个具体的可实施方案中，利用b1map_r对t1定量图谱所进行的校正，利用matlab软件的线下脚本进行。

21、通过采用上述技术方案，利用matlab软件的线下脚本，对t1定量图谱的校正更加方便。

22、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

23、1.利用基于fspgr序列获取腹部的t1加权图像，能够缩短磁共振图像的成像时间，减小成像时间内腹部组织随呼吸活动而产生的运动幅度，减小运动伪影；利用ge磁共振系统的3d lava star序列，能够通过黄金角(斐波那契数列)反转，获得的角度进行分区扫描，让自由呼吸的情况下，通过腹部信号的过采样，结合实际操作采用轨迹校正、采样密度校正、并行成像、视图共享和主动运动补偿的技术对star获取的k空间数据进行重构，使得t1加权图像更清晰。

24、2.利用在不同时间获取的多组不同翻转角下的腹部t1加权图像，能够对腹部t1加权图像进行线性拟合，确定不同部位组织的实际t1值，得到能够准确反应腹部组织特征的t1定量图谱，抑制呼吸运动引起的运动伪影，从而能够在自由呼吸状态下获得准确的腹部t1定量图谱，并提高t1定量图谱的清晰度；

25、3.利用b1map图像与t1加权图像进行配准，并利用配准后的b1map_r对t1定量图谱进行校正，能够有效去除系统性噪声对t1值的干扰，并降低随机噪声，提高t1定量图谱的准确度；

26、4.利用matlab软件的spm工具箱，能够方便地对磁共振扫描图像进行后处理，提高磁共振图谱获取的便利性。