一种基于分段激发时空编码的多层超快速磁共振成像方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁共振成像的方法，尤其是涉及一种基于分段激发时空编码的多层超快速磁共振成像方法。
【背景技术】
[0002]超快速磁共振成像技术在一些需要高时间分辨的医疗应用与研究中发挥着重要的作用，如扩散张量成像(diffus1n tensor imaging，DTI)、功能成像(funct1nal MRI,fMRI)、实时动态成像(real-time imaging)等。在众多的超快速方法中，单扫描的平面回波成像(echo planar imaging,EPI)凭借它高的时间分辨率成为最受欢迎的超快速成像技术。EPI通过一系列快速切换的梯度回波进行快速采样，一次激发就可以获得一幅磁共振像。但是EPI成像方法很容易受到磁场不均匀和化学位移效应的影响，导致重建图像出现几何畸变。针对上述问题，以色列威兹曼研究所的Frydman小组提出单扫描的时空编码(spat1temporal ly-encoded，SPEN)磁共振成像方法，此方法通过chirp脉冲(线性调频脉冲)，在相位编码方向引入了二次相位信息。二次相位信息的引入结合稳定相位理论可以使的我们可以减少采样回波链的长度，以缩短由不均匀场和化学位移效应带来的相位误差的积累时间，从而减轻畸变程度。
[0003]尽管单层时空编码技术拥有上述有点，但是若引入多层成像技术，势必会由于多个chirp脉冲的施加而导致特定吸收率(SAR)过大而无法真正得到应用。2013年Frydman小组提出一次全局空间编码分层采样的多层时空编码成像技术(Schmidt R1Frydman L.Newspat1temporal approaches for fully refocused,multislice ultrafast 2DMR1.Magn Reson Med 2014;71:711-722)，虽然该技术大大降低了SAR，但是随着层数的增加，由于T1的弛豫效应却导致了采样信号大幅衰减，图像信噪比亦随之降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供低SAR值、具有很强抵抗不均匀场能力和空间分辨率高的一种基于分段激发时空编码的多层超快速磁共振成像方法。
[0005]本发明包括如下步骤:
[0006](I)首先对成像物体进行感兴趣区域定位，然后进行调谐、匀场、功率校正和频率校正；
[0007](2)导入事先编译好的多层分段激发时空编码序列;根据实验情况，设置脉冲序列的各个参数；
[0008]所述多层分段激发时空编码序列的结构依次为:90°段选脉冲、延时το、扫频率的180°线性扫频脉冲、180°硬脉冲、90°段选脉冲、90°层选脉冲、采样回波链；
[0009]所述90°段选脉冲结合ζ方向段选梯度Gse3s与脉冲的中心频率，对成像物体进行段选，此参数根据段数与每一段的厚度相关，重聚梯度Gs■紧接着作用在所述空间编码梯度Gse3s之后，其梯度面积为所述空间编码梯度Gse3s面积的一半，正负与所述空间编码梯度6_相反；
[0010]所述180°线性扫频脉冲结合空间编码梯度G18O对y方向进行空间编码，时间长度为Tl80;
[0011 ]所述180°硬脉冲将未被90°段选脉冲激发的质子自旋打回到+ζ方向；
[0012]所述90°层选脉冲和层选梯度Gss进行层选；
[0013]所述180°硬脉冲和采样回波链前分别施加两个破坏梯度Gcrl、Gcr2，时间长度分别为，以使得在采样阶段可以获得单一的时空编码信号，同时去除平面回波信号，Gct1、Gct2的大小通过下面的公式计算得到:
[0014]GcrlTcrl = _Gcr2Tcr2
[0015]GcriTcri = n.GisoTiso n = l ,2,3,......[0016 ]所述采样回波链是由分别作用在X、y方向的梯度链组成;X方向的梯度链是由一系列正负切换的梯度构成;y方向的梯度链是由一系列大小相等的“blips”梯度构成，且所述“blips”梯度的总面积和等于所述空间编码梯度G18q的面积，正负和所述空间编码梯度G180
一致；
[0017]在所述采样回波链之前，X和y方向分别施加了重聚梯度kRQ和kSpEN，所述kRQ的面积是X方向第一个梯度面积的一半，方向与之相反;所述kSPEN的面积是所有所述“blips”梯度的总面积的一半，方向与所述“blips”梯度相反；
[0018]在所述采样回波链后施加三个方向的破坏梯度Gsp，将残余的xy平面的磁化矢量散相，以保证不影响后续编码与采样过程的进行；
[0019](3)执行步骤(2)设置好所述多层分段激发时空编码序列，通过array功能设置不同段的90°段选脉冲的中心频率，同时设置每一段内的层数及不同层的位置，继而进行数据采样;数据采样完成后，对采样数据进行高分辨率重建，获得高分辨的正交时空编码磁共振图像。
[0020]在步骤(3)中，所述高分辨率重建的步骤是将获得的每层的时空编码数据先进行一维傅里叶变换，在对相位编码为进行相位平滑处理，然后进行一维的插值，最后进行高分辨率重建。
[0021]本发明提供的基于分段激发时空编码的多层超快速磁共振成像方法，该方法可以克服由于磁场不均匀以及化学位移效应带来的重建图像的几何畸变。同时，本方法将分段激发的多层成像方法与时空编码技术相结合，可以有效降低SAR值，减缓由于T1弛豫效应带来的信号衰减。除此之外，由于本方法结合全重聚技术，即使在局部不均匀场十分严重的区域，诸如鼻腔和口腔等位置，结合超分辨重建技术，可以得到高质量无畸变的多层磁共振图像。
【附图说明】
[0022]图1是本发明中多层超快速分段激发时空编码磁共振成像序列结构图；
[0023]图2展示了不同序列获得的磁共振图像，其中:
[0024]a为多扫描的梯度回波图像(Reference mult1-scan GE);
[0025]b为多层自旋回波EPI图像(Spin-echo EPI);
[0026]c为多层自旋回波时空编码图像(Spin-echo SPEN);
[0027]d为多层全局时空编码图像(GISPEN);
[0028]e为多层分段时空编码图像(SeSPEN)。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明:
[0030]本发明具体实施过程中的各个步骤如下:
[0031](I)首先对成像物体进行感兴趣区域定位，然后进行调谐、匀场、功率校正和频率校正；
[0032](2)导入事先编译好的多层分段激发时空编码序列;根据实验情况，设置脉冲序列的各个参数；
[0033]所述多层分段激发时空编码序列的结构依次为:90°段选脉冲、延时το、扫频率的180°线性扫频脉冲、180°硬脉冲、90°段选脉冲、90°层选脉冲、采样回波链；
[0034]所述90°段选脉冲结合ζ方向段选梯度Gse3s与脉冲的中心频率，对成像物体进行段选，此参数根据段数与每一段的厚度相关，重聚梯度Gs■紧接着作用在所述空间编码梯度Gse3s之后，其梯度面积为所述空间编码梯度Gse3s面积的一半，正负与所述空间编码梯度Gse3s相反；
[0035]所述180°线性扫频脉冲结合空间编码梯度G18q对y方向进行空间编码，时间长度为Tl80;
[0036]所述180°硬脉冲将未被90°段选脉冲激发的质子自旋打回到+ζ方向；
[0037]所述90°层选脉冲和层选梯度Gss进行层选；
[0038]所述180°硬脉冲和采样回波链前分别施加两个破坏梯度Gcrl、Gcr2，时间长度分别为，以使得在采样阶段可以获得单一的时空编码信号，同时去除平面回波信号，Gct1、Gct2的大小通过下面的公式计算得到:
[0039]GcrlTcrl = _Gcr2Tcr2
[0040]GcriTcri = n.GisoTiso n = l ,2,3,......[0041 ]所述采样回波链是由分别作用在X，y方向的梯度链组成;X方向的梯度链是由一系列正负切换的梯度构成;y方向的梯度链是由一系列大小相等的“blips”梯度构成，且所述“blips”梯度的总面积和等于所述空间编码梯度G18q的面积，正负和所述空间编码梯度G180
一致；
[0042]在所述采样回波链之前，X和y方向分别施加了重聚梯度kRQ和kSpEN，所述kRQ的面积是X方向第一个梯度面积的一半，方向与之相反;所述kSPEN的面积是所有