[发明专利]一种磁共振成像方法和设备

说明书

本公开涉及一种磁共振成像方法，包括获取对象的感兴趣区域的场分布信息；以及使用经训练的神经网络基于所获得的场分布信息来输出所述感兴趣区域的磁化率分布信息。本公开还涉及相应的设备。

技术领域

本公开一般涉及磁共振成像，尤其涉及磁共振磁化率定量成像(QuantitativeSusceptibility Mapping，QSM)。

背景技术

磁共振磁化率定量成像技术是磁共振成像中的一项新兴技术，用于计算组织或者成像物体的磁化率分布图。QSM技术的大致流程为：首先获得一组或多组磁共振相位信息或相位图像，然后利用磁共振成像的相位信息来获取组织局部的(磁)场分布信息，最终通过场分布与磁化率之间的物理关系反演出磁化率分布图。

磁场分布与磁化率分布之间存在确定的数学关系，该数学关系可以通过磁偶极核函数(dipole kernel function；或称格林函数，Green’s function)来定义。局部磁场分布图(简称场图)ΔB(r)与磁化率分布图χ(r)之间的正向偶极模型方程为：

ΔB(r)＝B₀·F^-1{g(k)·χ(k)} EQ.1

其中k＝[k_x,k_y,k_z]为k空间坐标，r＝[x,y,z]为图像空间坐标，B₀是外部磁场强度，F和F^-1代表正向和反向傅里叶变化算子。正向磁偶极核函数g(k)为：

而逆向磁偶极模型方程为：

χ(r)＝F^-1{g^-1(k)·F[ΔB(r)]}/B₀ EQ.2

其中逆向磁偶极核函数g^-1(k)为：

当前所有QSM算法大多利用逆向磁偶极核函数，以采集数据中获得的磁场分布图作为输入，在EQ.2定义的基础上计算得到对应的磁化率分布图。

如MEDI(de Rochefort,L.,et al.,Magn Reson Med,2010.63(1))方法是对如下方程进行最优化计算获取最优化数值解：其中D为正向磁偶极核函数，δ为输入的场分布信息，在最优化求解过程中χ与δ之间的关系由EQ.2定义。在求最优解过程中，含D的部分会被取倒数，从而等效逆向磁偶极核函数。

更多方法的具体描述，可以参考Langkammer,C.,et al.,Magn Reson Med,2017.里面描述的所有算法，均基于逆向磁偶极核函数进行。

根据逆向磁偶极核函数定义，在k空间中存在着特定的点，当其坐标值满足k_x²+k_y²-2k_z²＝0时，g^-1(k)的分母为0，即在这些点的数值为无意义的无穷大值。因此，当把该逆向核函数与傅里叶变换后的场分布图FT[ΔB(r)]相乘后，将使得EQ.2变成一个欠定方程求解的过程，即已知变量的数量(方程右侧的有意义的点的数量)少于解的数量(即χ(r)的点的数量)。由于欠定，利用EQ.2直接得到χ(r)的解析解中将产生非常强烈的放射条纹伪影，以及严重低估的磁化率值。当前所有QSM算法本质上都是对该欠定方程的求解，因此得到的结果必须在计算伪影、数值准确度及正则化程度之间进行平衡，无法在所有方面都获得最优解。

发明内容

本公开的一方面涉及一种磁共振成像的方法，其特征在于，包括获取对象的感兴趣区域的场分布信息；以及使用经训练的神经网络基于所获得的场分布信息来输出所述感兴趣区域的磁化率分布信息。