[发明专利]脑功能磁共振成像方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及脑功能磁共振成像技术，特别是涉及一种基于广义级模型的脑功能磁共振成像方法和系统。

背景技术

脑功能磁共振成像(function magnetic resonance imaging，fMRI)是在大脑神经活动情况下测量大脑的血液动力学反应。目前常用的EPI(Echo-planar imaging)成像能够在几百毫秒内采集一个层面，空间分辨率可以达到2-3毫米，然而随着功能成像研究的不断深入和发展，基于EPI的脑功能成像由于其本身硬件条件的限制，很难进一步的提高空间和时间分辨率。

BOLD效应fMRI是基于神经元功能活动对局部氧耗量和脑血流影响程度不匹配所导致的局部磁场性质变化的原理。由于这种信号强度较弱，且神经元活动引起局部力流增加是短暂的，普通的MRI成像速度较慢，很难捕捉到神经电活动引起的这种瞬时变化，目前各种各样的fMRI成像方法相继提出来进一步的提高分辨率和信号强度。例如，并行成像技术中的SMASH(SMASH技术主要利用相阵控线圈敏感度的线性组合代替由梯度产生的相位编码的空间调节，从而减少了图像采集时间。)等，可以联合EPI技术，在保证一定的时间分辨率的前提下提高空间分辨率，由于读出时间的减少，减少了磁敏感度伪影，并且EPI噪声也由于减少了梯度间的频繁切换而随之减少。然而在高场fMRI情况下，T2*衰减时间很短，在单次激发很难在保证图像质量的前提下采集大量的相位编码线，为了解决这些问题，研究者们提出采用分段的k空间获取，部分傅里叶采集(partial Fourier sampling)，外部容积压制(outer volume suppression)和内部容积选择(inner volume selection)等。除此之外，基于单击发多回波的EPI和非笛卡尔采样原理提出了多种快速磁共振BOLD功能成像序列。如2008年Rabrait等提出的单激发体回波成像(single shot echo-volumar imaging,EVI)技术、2009年Grotz等提出的降采样投影成像技术(projection imaging)、2010年Feinberg等提出的multiplexed EPI技术、2011年Zahneisen等提出的三维rosette轨迹采样成像以及2012年Stefan等提出的multi-slab echo-volumar imaging技术等。这些技术能将BOLD功能成像的时间分辨率从常规的2～3s提高至几百毫秒。然而由于这些方法均以EPI序列为基础，依然存在着EPI固有的成像缺点，需要矫正Nyquist伪影和几何形变，其时间分辨率的提高是以增加图像几何畸变或牺牲空间分辨率为代价换来的。

在现有的磁共振硬件条件下，目前脑功能磁共振成像方法主要是采用最快的EPI序列采集方式进行成像，由于该序列本身对磁场硬件梯度的要求过高，以及图像空间分辨率较低，容易出现图像几何畸变以及Nyquist(奈奎斯采样)伪影。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术成像技术中存在图像几何畸变以及奈奎斯采样伪影问题，提供一种新的脑功能磁共振成像方法和系统。

本发明的一种脑功能磁共振成像方法，其包括：

获取基于多通道并行且稀疏采样获得的每一个相控阵线圈对应的动态数据图像和第一参考图像；

根据所述第一参考图像，获得每个相控阵线圈在每个动态数据图像获取时刻处的基准图像；

根据所述基准图像，获得高阶广义级模型的基函数；

利用L₂范数对高阶广义级模型的级系数进行约束，基于所述动态数据图像和所述基函数估计获得所述级系数；

根据所述级系数的估计值和所述基准图像，基于高阶广义级模型重建出每个通道各个时间点对应的中间图像；

基于相控阵线圈的敏感度矩阵，对所述中间图像进行并行重建，获得重建后的动态脑功能磁共振图像。

在其中一个实施例中，所述第一参考图像包括：针对每一个相控阵线圈在采集所述动态数据图像前后分别采集的至少两个K空间欠采样图像。

在其中一个实施例中，所述动态数据图像为K空间欠采样、且边缘未采集的图像。

在其中一个实施例中，所述根据所述基准图像获得高阶广义级模型的基函数的过程包括：

给定控制参数μ；

调用下述公式(1)计算获得所述高阶广义级模型的基函数：