[发明专利]基于单扫描混合时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法

说明书

本发明涉及一种基于单扫描混合时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法，其特征在于包括：步骤1、首先对成像物体进行感兴趣区域定位；步骤2、在核磁共振成像仪上导入事先编译好的单扫描混合时空编码序列；步骤3、进行数据采样；步骤4、确定每个采样回波有效的峰值中心位置；步骤5、计算不均匀场下每个回波峰值中心位置相对于理想情况下回波中心位置的偏离点数；步骤6、计算不均匀场下每个回波峰值位置偏移引起的读梯度偏移面积；步骤7、计算每个回波信号的有效回波时间；步骤8、计算等效不均匀场磁化率梯度值G_inh；步骤9、利用步骤8计算得到的等效不均匀场梯度值对畸变的图像进行校正。本发明具备对传统相位编码方向不均匀场的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种基于单扫描混合时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法。

背景技术

人类大脑计划(Human Brain Project,HBP)是继人类基因组计划之后，又一国际性科研大计划。磁共振成像在进行大脑解密研究中发挥着重要的作用。不仅可以实现对大脑解剖结构的分区，并且还可以进行功能成像对大脑的高级认知功能进行解密。因此磁共振功能成像被公认为当今最有效的解析大脑功能的影像手段。超快速成像技术在功能成像中发挥着重要的作用，如对脑组织的血流灌注进行定量测量的动脉自旋标记(ArterialSpin Labeling,ASL)技术、揭示大脑神经束走向的弥散张量成像(Diffusion TensorImaging,DTI)、研究大脑分区活动的功能成像(functional MRI,fMRI)。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。但是EPI成像方法对B₀非均匀场非常敏感，很容易出现图像畸变和伪影。

近来，以色列威兹曼研究所的Frydman教授小组提出了一种单扫描的混合时空编码(Spatiotemporally-encoded，SPEN)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。对于EPI成像来说，每一个采样时刻获得的信号均源自整个激发样品没质子自旋的贡献。而SPEN方法，某一时刻的采样信号主要源自对应解码空间内质子自旋的贡献。这种超快速的空间编码序列只是将EPI序列中的相位编码梯度更换成时空编解码组合，且保留了EPI序列中的正负切换读出梯度，因此SPEN序列的时间分辨率与EPI序列几乎相同。由于SPEN在传统的相位编码方向采用了时空编码的方式对该方向的质子自旋进行编解码，因此可以在采样阶段使用较大的梯度进行信号采集，从而相对的减弱了不均匀场的影响。对于SPEN成像，该种抑制非均匀场的能力主要依赖于所用的编解码梯度，编解码梯度的强度越大，SPEN抑制非均匀场的能力就越强。因此，在传统的相位编码方向，SPEN可以根据实际情况调整编解码参数，进而使非均匀场的影响降低。但是对于频率编码方向，SPEN仍然采用傅里叶编码规则进行采样，因此所受到的非均匀场的影响与EPI一样。为了加速采样效率，正负切换的回波链长度一般较大，从而使每个采样回波所受到不均匀场的影响时间不一致，从而图像出现楔形畸变，从而影响图像质量。

为了提高图像质量，基于EPI和SPEN方法的畸变校正先后被国际上的学者提出。但是通过总结以往学者的研究发现，不管是基于EPI超快速成像的畸变校正方法，还是基于SPEN超快速成像的畸变校正方法都存在一些限制。例如，基于EPI方法的畸变校正大多数需要额外的B₀场图扫描，这样就无法适用于一些MR导航的介入手术和成像部位不断运动的情况；基于SPEN超快速成像的畸变校正主要是在快速采样的连续激发和重聚序列(Rapidacquisition by sequential excitation and refocusing，RASER)和正交时空编码成像(biaxial spatiotemporally-encoded,bi-SPEN)序列的变种序列基础进行的。这两种序列的特点是含有一个90°激发脉冲和两个180°的重聚脉冲，这种序列特点就是较长的回波时间和较高的脉冲特异吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)。较长的回波时间会引起图像的T2模糊现象和较低的信噪比，而较高的SAR值会引起成像部位的发热，尤其是在DTI和fMRI的扫描中表现尤为突出。