[发明专利]基于双回波的单扫描定量磁共振T2*成像方法

摘要

基于双回波的单扫描定量磁共振T2*成像方法，涉及磁共振成像，用两个相同偏转角的小角度激发脉冲，并在第一个激发脉冲后加一段演化时间，产生两个演化时间不同的回波，使得两个回波具有不同的横向弛豫时间，在每个激发脉冲后加一个散相梯度实现两个回波信号在信号空间中心偏移。这两个回波信号来自同一个成像切片，因此可以利用两个回波信号之间的先验知识两者的结构类似和联合边缘的稀疏性来分离这两个回波信号，并利用合适的稀疏变换配合相应的分离算法对这两个回波信号进行分离。最后对分离得到的两个信号进行T2*计算得到定量T2*图像。

主权项

基于双回波的单扫描定量磁共振T2*成像方法，其特征在于包括以下步骤：1)在磁共振成像仪操作台上，打开成像仪中相应的操作软件，首先对成像物体进行感兴趣区域定位，然后进行调谐、匀场、功率和频率校正；2)导入事先编译好的T2*‑OLED成像序列：根据具体的实验情况，设置脉冲序列的各个参数；所述T2*‑OLED成像序列的结构依次为：翻转角为α的激发脉冲、脉冲间距δTE、翻转角为α的激发脉冲、移位梯度、采样回波链；两个小角度激发脉冲结合频率维的两个移位梯度Gro1和Gro2和相位维的两个移位梯度Gpe1和Gpe2，使两个回波在k空间的中心产生偏移，两个小角度激发脉冲都与层选方向的层选梯度Gss相结合进行层选；第二个小角度激发脉冲前后分别施加回波延时，其中δTE的长度为两个激发脉冲时间间隔；所述采样回波链是由分别作用在x，y方向的梯度链组成；x方向的梯度链由一系列正负梯度构成；y方向的梯度链是由一系列大小相等的尖峰梯度构成；在采样回波链之前，频率和相位方向分别施加重聚梯度，频率维的重聚梯度的面积是Gro梯度面积的一半，方向与Gro相反；相位维的重聚梯度的面积是所述所有尖峰梯度面积的一半，方向与尖峰梯度相反；3)执行步骤2)设置好的所述T2*‑OLED成像序列，进行数据采样；数据采样完成后，得到两个回波信号，最后用数据处理方法分离两个回波信号；4)对步骤3)得到的两个回波信号进行分析，并对回波信号磁化矢量演化进行理论推导，在采样期，横向磁化矢量M+表达式如下：M+=sinα-i*e-(TE2)/T2*(cosα)eiθ2+12e-(TE1)/T2*[(1+cosα)ei(θ2-θ1)+(1-cosα)ei(θ1+θ2)]]]>通过实验发现，当α＝45°时，两个回波信号的强度都相对较高，由上式可知实际上有三个被不同相位调制的回波信号，三个不同的调制相位分别是θ2、(θ1+θ2)和(θ2‑θ1)；上式中调制相位为θ2的信号是由第二个激发脉冲产生的，而调制相位为(θ1+θ2)和(θ2‑θ1)的信号是由第一个激发脉冲产生的；然而要分离出这三个信号相对单扫描获取的信号来说是非常复杂的，调制相位为(θ1+θ2)和(θ2‑θ1)的信号的回波中心位置是不一样的，且调制相位为(θ1+θ2)的信号强度相对调制相位为(θ2‑θ1)的信号来说比较小，因此调制相位为(θ1+θ2)的信号可以通过简单的处理而被忽略；5)对步骤4)得到的两个调制相位为θ2和(θ2‑θ1)回波信号用分离算法进行分离，根据傅里叶变换理论，两个回波信号在图像域的线性相位是不一样的，但是它们是来自同一个图像层；利用两者的图像结构相似的先验信息可以对两个回波信号进行联合重建；分离用的重建算法如下：{x1,x2}=argminx1,x2[||x1-x10||22+λ1||▿x1||1+λ2||▿x2||1+λ3||▿(x1-βx2)||1]]]>其中x1，x2分别是从第一个和第二个回波信号中重建出来的图像；是尺度因子，x10，x20分别是第一个和第二个回波信号的初始图像；λ1，λ2和λ3分别是拉格朗日乘数法可调整约束权重；是梯度算子；第一项是保真项，第二项和第三项是对第一幅和第二幅图像的稀疏性约束，最后一项是两幅图像轮廓相似性约束，这两幅图像有如下关系：其中分别是第一幅和第二幅图像的线性相位位移；x0是原始信号，是由包含第一个和第二个回波信号的原始信号进行傅里叶逆变换得到的；通过迭代算法求解上述式子就可以得到分离后的第一个和第二个回波信号产生的图像；6)步骤5)分离出来的图像进行T2*成像计算，对于单扫描的T2*成像方法来说，只需要两幅不同回波时间值图像就足够了，因为TE2‑TE1＝δ+δTET2*的值直接通过T2*弛豫方程求得：T2*(r)=(δ-δTE)/ln(μs2(r)s1(r)),]]>其中是校正因子，加入全变分(Total Variation,TV)外推法来增强图像的分辨率，而且设定了一个阈值，当得到的数值低于阈值时会被认为噪声而忽略，同样当计算出的T2*值过大时也是不合理的，也会被省略，最后通过T2*成像计算得到了具有较好分辨率的高品质的T2*图像。