[发明专利]基于时空编码单扫描磁共振成像的螺旋采样及重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像方法，尤其是涉及一种基于时空编码单扫描磁共振成像的螺旋采样及重建方法。

背景技术

在磁共振成像中，提高成像速度或者在固定的时间内提高成像的分辨率是人们一直孜孜以求的。超快速成像技术在一些需要高的时间分辨的实验中发挥着重要的作用，如功能成像(functional MRI,fMRI)^[1-4]、自由呼吸心脏成像(free-breath heart imaging)^[5,6]和一些高维实验如扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)^[7-9]。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^[10-12]。众所周知，平面回波成像在一次激发的情况下，通过一系列回波链梯度进行采样，就能填满整个k空间。但是这种采样方式很容易受到不均匀场影响，导致最后的图像出现畸变^[13,14]。为了克服平面回波成像方法对不均匀磁场敏感的问题，以色列威兹曼研究所的Frydman小组提出单扫描的时空编码(spatiotemporally-encoded,SPEN)磁共振成像方法，这种方法与平面回波成像的成像原理有着本质的不同^[15]。对于平面回波成像来说，在某一采样时刻所获得的信号是源自空间内所有质子自旋的贡献。而时空编码方法在某一采样时刻所获得的信号只源自空间内某一特定位置质子自旋的贡献。这种超快速的时空编码方法只是将平面回波成像序列中的相位编码“bilp”梯度进行替换，但保留了平面回波序列的采样梯度，因此这种时空编码方法拥有和平面回波成像方法相同的成像速度。在某一采样时刻，时空编码成像信号的强度只取决于对应空间位置内的局部自旋密度。这种特性赋予时空编码磁共振成像方法一定程度上抵抗B₀场不均匀性影响的能力。时空编码方法对于不均匀场的鲁棒性确保了时空编码图像，相比平面回波图像而言，能够抵抗局部磁化率不均匀和经受更大的B₀不均场^[16-18]。

由于其优良的特性，在过去几年中，时空编码超快速成像得到迅速的发展。然而，目前时空编码单扫描超快速成像方法仍存在以下缺陷：第一，在采样阶段采用快速切换的正负梯度回波链进行数据采集，对硬件设备要求较高，并且其图像很容易受涡流效应的影响；^[19,20]第二，由于T₂弛豫的影响，采样点数不能过多，这限制了图像的固有空间分辨率；^[21]第三，由于时空编码超快速成像全采样要求的点数较大，通常的采样点数不能满足Nyquist采样定律，从而在重建图像中出现混叠伪影^[18]。

由此可见，开发一种能够提在单扫描情况下获得高品质的磁共振图像是非常有必要的。

参考文献：

[1]Ciobanu L,Solomon E,Pyatigorskaya N,Roussel T,Le Bihan D,Frydman L.fMRI contrast at high and ultrahigh magnetic fields:Insight from complementary methods[J].NeuroImage 2015；113(0):37-43.

[2]Moonen C,van Zijl P,Frank JA,Le Bihan D,Becker ED.Functional magnetic resonance imaging in medicine and physiology[J].Science 1990；250(4977):53-61.

[3]Chang C,Glover GH.Variable-density spiral-in/out functional magnetic resonance imaging[J].Magn Reson Med 2011；65(5):1287-1296.

[4]Ben-Eliezer N,Goerke U,Ugurbil K,Frydman L.Functional MRI using super-resolved spatiotemporal encoding[J].Magn Reson Imaging2012；30(10):1401-1408.