[发明专利]一种基于定-变角优化激发的超极化磁共振成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其是涉及一种基于定-变角优化激发的超极化磁共振成像方法。适用于超极化¹²⁹Xe或¹³C等磁共振快速回波成像，也可适用于其它需要快速回波成像领域。

背景技术

空气污染(例如，雾霾)加速和加剧肺部疾病问题的恶性发展。医学影像学诊断是肺部疾病最常用也是最直观的一种诊断方式。然而，常用的肺部医学影像诊断技术都存在一定的缺陷，例如胸部X线透视和计算机X射线断层扫描(CT)所放射出的射线都属于高能射线，会对人体造成一定伤害(高能射线会杀死人体内的白细胞)，而正电子发射计算机断层(PET)所需的核素也有一定的放射性，所以不宜短时间内多做。超极化¹²⁹Xe磁共振成像(MRI)是一种先进的无放射性、非侵入的影像学技术，且¹²⁹Xe能溶入血液和组织，不仅能对肺部通气和肺部表观扩散系数进行成像，还能评价肺部气-气交换和气-血交换功能，从而给临床肺部医学研究引入了一种新的研究手段。

传统MRI是质子(¹H)成像，而肺部空腔的质子核自旋浓度比肌肉和脑部组织约小1000倍，因而肺部是其“盲区”。超极化¹²⁹Xe MRI利用激光光泵和自旋交换技术增强惰性气体(¹²⁹Xe)的磁共振信号(极化度增强10³～10⁵倍)，使得对肺部气体成像成为可能。然而，超极化¹²⁹Xe的气体磁化矢量在采样过程中具有不可再生性，导致其可用磁化矢量强度随每一次射频(RF)脉冲激发的发生而逐步减小。现有技术力图在有限的屏气时间和超极化气体的磁化矢量强度条件下，发展快速有效的成像方法以期最大化MR信号的信噪比(SNR)。

小角度激发方法(例如，定角激发和变角激发)可以在有限的屏气时间和超极化气体的磁化矢量强度下，获得具有较高信噪比的MR图像(见Mugler JP的“Optimization of gradient-echo sequences for hyperpolarized noble gas MRI”,Proceedings of the 6^th International Society of Magnetic Resonance in Medicine Meeting,Sydney,Australia,1998,1904页；Lei Zhao等人的“Gradient-echo imaging considerations for hyperpolarized ¹²⁹Xe MRI”,Journal of Magnetic Resonance,Series B 113,179-183,1996；以及Yan Xing等人的“Optimal variable flip angle schemes for dynamic acquisition of exchanging hyperpolarized substrates”,Journal of Magnetic Resonance,234,75-81,2013)。然而，小角度激发方法存在一定的不足，例如，定角激发方法导致FID幅值线性降低；变角激发方法尽管能保持FID幅值不变，但相对定角激发方法的初始FID幅值，其FID幅值较低。

近年来，超极化¹²⁹Xe MRI的应用需求，动态成像，以及溶解态成像等方面都对超极化¹²⁹Xe MRI快速成像提出更高的要求，因此，如何实现快速、高效、适应性强的超极化¹²⁹Xe MRI成像方法是超极化¹²⁹Xe MRI临床肺部医学研究的重大挑战。

发明内容

本发明是针对现有基于小角度激发的快速回波成像方法存在的上述技术问题，提供了一种基于定-变角优化激发的超极化磁共振成像方法。

一种基于定-变角优化激发的超极化磁共振成像方法，包括以下步骤：

步骤1，初始化定-变角优化激发方法的射频激发总次数N；

步骤2，初始化定角激发阶段的激发角度，即翻转角α，翻转角α的取值范围为(α_min，α_T]，其中α_min的取值为arccos(e^-1/N)，α_T的取值为2α_min；

步骤3，根据下式确定定角激发阶段的定角激发次数n^*；