[发明专利]基于反转恢复的组织分离成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术，特别涉及基于反转恢复(IR，Inversion  Recovery)技术的组织分离成像方法。

背景技术

磁共振成像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，Radio Frequency)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。驰豫时间包括纵向驰豫时间T1和横向驰豫时间T2。

根据实际应用的要求，有时需要分别获得同一成像物体中的各组织的图 像，这时就需要使用分离成像方法。目前存在的分离成像方法包括以下几种：

组织选择激发方法：

由于不同组织具有不同的化学位移，如脂肪的化学位移约为3.5ppm，利 用该化学位移可以实现使用窄带射频脉冲只激发特定的组织以重建该特定 组织的图像。但是如果人体所处的外在磁场的不均匀程度超过-3.5ppm，而 该特定组织为水时，使用该方法将无法获得纯水图像，图像中不可避免地会 包含一部分脂肪组织图像，因此该方法对外在磁场不均匀性较敏感，并且针 对低场系统(例如0.35T系统)来说，由于水和脂肪之间的频率偏移非常小 (约为50Hz)，窄带射频脉冲的设计也有一定的困难。

组织饱和方法：

其使用窄带射频脉冲激发成像物体中的一种组织的氢原子核，利用施加 的梯度磁场使该组织中的氢原子核磁化饱和，然后使用常规扫描序列再次激 发成像物体，由于该组织中的氢原子核磁化饱和，本次激发后只有该成像物 体中的另一种组织中的氢原子核对成像有贡献，因而利用激发后的回波信号 重建的图像为所述另一种组织的图像。本方法同样对外在磁场不均匀性较敏 感，并且针对低磁场强度的系统来说，窄带脉冲的设计难度较大。而且，本 方法不适用于多组织分离成像，而通常用于水和脂肪这两种组织的分离成像 中。

Dixon方法：

其基本原理是分别采集两种组织中氢原子核的同相位和反相位两种回 波信号，两种不同相位的回波信号通过运算取出其中一种组织的信号，重建 另外一种组织的图像，从而达到对前一种组织进行抑制的目的。该方法的缺 点是对外在磁场不均匀性较敏感，计算过程较为复杂，而且不适用于多组织 分离成像，而通常用于水和脂肪这两种组织的分离成像中。

一种改进的三点Dixon方法同时取得一幅同相位图像和两幅反相位图 像，根据两幅反相位图像，求得外在磁场不均匀性引起的附加相位，然后对 两幅反相位图像进行相位纠正，再与同相位图像同时分别求得两种组织的图 像。这种方法的不足在于，由于两幅反相位图像求得的附加相位不能直接用 来对其相位进行纠正，而必须对相位进行反缠绕，然而相位反缠绕在数学上 是一个无解问题，因此假设外在磁场不均匀性在空间上的变化是缓慢的，求 解过程会相当费时，同样地计算过程也较为复杂，而且不适用于多组织分离 成像，而通常用于水和脂肪这两种组织的分离成像中。

反转恢复分离成像方法：