[发明专利]一种振荡梯度准备的3D梯度自旋回波成像方法及设备

说明书

本发明公开一种振荡梯度准备的3D梯度自旋回波成像方法及设备。该成像方法包括以下步骤：首先，利用全局饱和模块中破坏先前残余的横向磁化；其次，通过扩散编码模块，将一对梯形余弦振荡梯度嵌入到90°_x‑180°_y‑90°_‑x射频脉冲中，将扩散编码与信号采集分开；然后，使用脂肪饱和模块对脂肪信号进行抑制；最后，采用梯度自旋回波的读出方式采集信号，并使用多路复用灵敏度编码重建校正了多次激发之间的相位误差。与在3T临床系统上使用的基于2D平面回波的振荡梯度弥散序列相比，3D振荡梯度准备的梯度自旋回波序列有效提高了成像时间和信噪比，有助于时间依赖性的弥散MRI技术的临床转化。

技术领域

本申请涉及磁共振技术领域，尤其涉及弥散磁共振成像领域。

背景技术

扩散MRI(dMRI)可以根据生物组织中的水分子在微结构环境下受限扩散的情况对组织的微结构进行探测。通过改变扩散编码方案，可以采集到多维的 dMRI信号，该信号强度不仅取决于扩散的方向和b值，还取决于扩散时间和弛豫时间。具体来说，扩散时间决定了dMRI对在不同空间尺度下的微结构特征的敏感性。在不同的扩散时间测量dMRI信号，即可获取水分子扩散的时间依赖性，而时间依赖性曲线反映了重要的微结构特性，例如细胞大小，细胞内分数，表面积与体积比等。相比于采用传统脉冲梯度dMRI(PG-dMRI)序列，基于振荡梯度dMRI(OG-dMRI)的采集技术可能实现更短的扩散时间(5ms)，更有利于扩散参数的短时测量。

振荡编码梯度由多个周期的余弦或梯形的余弦波形组成，目前已经被广泛用于在动物成像系统中对动物和水模的时间依赖性dMRI的研究。然而，该技术转化到临床应用面临的主要挑战是需要很强的振荡梯度。由于OG波形的b值与其振荡频率的立方成反比，所以即使使用最大梯度为80mT/m的高端临床扫描仪，最高振荡频率也被限制在40-60Hz之间，对应的b值约为300-500s/mm²。这导致了临床扫描仪上可以实现的短扩散时间有限且信号的对比度-噪声比较低。同时，常规的OG-dMRI序列仍然存在其他的问题会降低图像质量并阻碍OG-dMRI 的临床转换。一方面，通常需要具有多个周期的长振荡梯度才能在临床扫描仪上达到合理的b值，因此图像采集时需要采用较长的回波时间(TE)，进而导致信噪比(SNR)低的问题。另一方面，对于2D多层面(multislice)采集，由于需要对每个层面重复应用强振荡梯度，因此会导致较高的占空比和系统产热量。综上所述，与PG-dMRI相比，OG-dMRI需要使用较长的重复时间(TRs)以降低占空比，使得总采集时间变长。

发明内容

为了克服现有序列中存在的不足，本发明提出了一种振荡梯度准备的3D梯度自旋回波序列(OGprep-GRASE)，以解决上述提及的两个OG-dMRI序列的问题，提高dMRI成像性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供了一种振荡梯度准备的3D梯度自旋回波成像方法，其包括：

S1：在序列开始的位置添加全局饱和模块，以破坏之前残余的横向磁化；然后等待一段饱和后延迟(PSD)时间，使纵向磁化矢量恢复；

S2：在饱和后延迟(PSD)之后添加扩散准备模块，将一对梯形余弦振荡梯度或脉冲梯度嵌入到90°_x-180°_y-90°_-x射频脉冲中，以实现扩散编码与信号采集的分离；

S3：在扩散准备模块后添加脂肪饱和模块，抑制脂肪信号；

S4：在脂肪饱和模块后，使用梯度自旋回波序列模块对3D K空间进行信号采集；

S5：使用多路复用灵敏度编码重建(MUSE)模块校正多次激发之间存在的相位误差。