[发明专利]三维超短回波时间磁共振指纹成像的髓鞘定量成像方法

权利要求书

1.一种三维超短回波时间磁共振指纹成像的髓鞘定量成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设计磁共振仪器的序列；

S2：将S1的序列输入到磁共振仪器采集脑部组织的磁共振k空间图像数据；

S3：将磁共振k空间图像数据进行图像重建，获得重建图像数据；

S4：利用磁共振指纹成像的字典识别方法从重建图像数据中识别出多参数定量图，同时对重建图像数据进行髓鞘和非髓鞘的白质组织的分离得到髓鞘组织比例图；

所述S1中的序列包括了射频脉冲部分和梯度部分，射频脉冲部分采用不施加层选梯度的硬脉冲进行三维激励，梯度部分中的采集采用中心向外的k空间轨迹，且k空间轨迹采用三维径向采集轨迹；

所述的三维径向采集轨迹中的每次重复时间部分内的翻转角和回波时间按照以下公式优化设置获得：

s.t.0.05ms≤TE_n≤0.2ms

5°≤FA_n≤60°

|TE_n+1-TE_n|≤0.005ms

|FA_n+1-FA_n|≤1°

其中，tr()表示矩阵的迹，W表示权重矩阵，θ表示包括髓鞘、白质和灰质组织的T1时间和T2时间的参数矩阵，V(θ)表示参数矩阵的统计学参数值，diag()表示构成对角线矩阵，表示髓鞘的T1时间的平方项，表示髓鞘的T2时间的平方项，表示白质组织的T1时间的平方项，表示白质组织的T2时间的平方项，表示灰质组织的T1时间的平方项，表示灰质组织的T2时间的平方项，σ表示标准差，J_n(θ)表示信号x[n]对参数矩阵的雅克比矩阵，T表示矩阵转置，x[n]表示每次激发脉冲RF后对应回波时间TE后采集到的信号，表示维度为2行p列的实数域，p表示参数矩阵的大小；FA_n和回波时间TE_n分别表示第n个重复时间部分内的翻转角和回波时间；

对上述公式进行求解获得各个重复时间部分内的翻转角FA_n和回波时间TE_n。

2.如权利要求1所述的一种三维超短回波时间磁共振指纹成像的髓鞘定量成像方法，其特征在于：所述S3中的图像重建步骤如下：

S3a.根据三维径向采集轨迹计算所述磁共振k空间图像数据的密度补偿函数；

S3b.根据所述密度补偿函数和非均匀快速傅里叶变换方法将所述磁共振k空间图像数据变换到多线圈通道的图像域数据；

S3c.对所述多线圈通道的图像域数据进行合并，得到单通道的图像域数据；

S3d.利用滑动窗算法，将所述单通道的图像域数据进行滑动平滑处理，降低欠采率，获得重建图像数据。

3.如权利要求1所述的一种三维超短回波时间磁共振指纹成像的髓鞘定量成像方法，其特征在于：所述S4中，利用磁共振指纹成像的字典识别方法从重建图像数据中识别出多参数定量图，具体是通过将重建图像数据与全组织字典进行点积法进行匹配，识别出多参数定量图。

4.如权利要求1所述的一种三维超短回波时间磁共振指纹成像的髓鞘定量成像方法，其特征在于：所述S4中，对重建图像数据进行髓鞘和非髓鞘的白质组织的分离得到髓鞘组织比例图，具体是先根据全组织字典建立以下公式：

其中，S为重建图像数据中每个体素的图像域数据信号曲线，w_i表示每个体素中组织的比例分数，D_i是每个组织的字典演化曲线；

针对上述公式采用非负最小二乘法对数据进行拟合处理，得到白质中髓鞘组织比例图Myelin tissue fraction和白质比例图White matter fraction。