[发明专利]一种用于人体肺部的快速功能磁共振成像方法

摘要

本发明公开了一种用于人体肺部的快速功能磁共振成像方法，首先收集超极化气体，将其作为造影剂；获得人体肺部的位置信息；人体肺部获得超极化气体后，使用双向非对称多回波成像的方法对人体肺部进行超极化气体成像，获得多个回波时间的左右半回波；将左右半回波合并为相应回波时间的全回波数据；通过非线性共轭梯度算法获得溶解态信号的各个回波时间的回波图像和气态信号的各个回波时间的回波图像。其中利用气态信号的各个回波图像获得B₀场图。本发明降低了RF脉冲损耗超极化气体带来的图像伪影，且降低了溶解态信号的图像伪影。

主权项

1.一种用于人体肺部的快速功能磁共振成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、收集超极化气体，将超极化气体作为造影剂；步骤2、对人体肺部进行胸腔质子MR定位成像，获得人体肺部的位置信息；步骤3、人体将超极化气体吸入到肺部；步骤4、进行超极化气体的双向非对称多回波成像，具体包括以下步骤，步骤4.1、根据人体肺部的位置信息确定双向非对称多回波成像的成像视野；步骤4.2、人体吸入超极化气体后，屏气1秒再开始双向非对称多回波成像；步骤4.2.1、根据变密度加权函数随机生成欠采样轨迹，确定欠采样轨迹对应的多个编码步数，确定每一个编码步数对应的梯度脉冲，在编码步数中确定当前编码步数；步骤4.2.2、施加第一DP‑RF脉冲DR1，激发超极化气体的第一溶解态信号；步骤4.2.3、利用欠采样轨迹和当前编码步数对应的梯度脉冲，对人体肺部进行笛卡尔坐标系内的空间编码；步骤4.2.4、通过施加正向的读出编码重聚梯度脉冲和正反交替的读出编码梯度脉冲获得第一溶解态信号在回波时间TE₁到回波时间TE_s‑2的右半回波RE₁～右半回波RE_s‑2，并在回波中心点前多采集L个回波数据点，其中L≥1，第一溶解态信号在回波时间TE₁对应施加正向的读出编码梯度脉冲；步骤4.2.5、施加第一GP‑RF脉冲GR1，激发超极化气体的第一气态信号；步骤4.2.6、利用欠采样轨迹和当前编码步数对应的梯度脉冲，对人体肺部进行笛卡尔坐标系内的空间编码；步骤4.2.7、施加正向的读出编码重聚梯度脉冲和正向的读出编码梯度脉冲获得第一气态信号在回波时间TE_s‑1时的右半回波RE_s‑1，通过施加反向的读出编码梯度脉冲获得回波时间TE_s的右半回波RE_s，并在回波中心点前多采集L个回波数据点；步骤4.2.8、施加第二DP‑RF脉冲DR2，激发超极化气体的第二溶解态信号；步骤4.2.9、利用欠采样轨迹和当前编码步数对应的梯度脉冲，对人体肺部进行笛卡尔坐标系内的空间编码；步骤4.2.10、通过施加负向的读出编码重聚梯度脉冲和正反交替的读出编码梯度脉冲获得第二溶解态信号在回波时间TE₁到回波时间TE_s‑2的左半回波LE₁～左半回波LE_s‑2，且在回波中心点前多采集L个回波数据点，第二溶解态信号在回波时间TE₁对应施加负向的读出编码梯度脉冲；步骤4.2.11、施加第二GP‑RF脉冲GR2，激发超极化气体的第二气态信号；步骤4.2.12、利用欠采样轨迹和当前编码步数对应的梯度脉冲，对人体肺部进行笛卡尔坐标系内的空间编码；步骤4.2.13、施加负向的读出编码重聚梯度脉冲和负向的读出编码梯度脉冲获得第二气态信号在回波时间TE_s‑1时的左半回波LE_s‑1，且在回波中心点前多采集L个回波数据点，通过施加反向的读出编码梯度脉冲获得回波时间TE_s的左半回波LE_s；步骤4.2.14、选择欠采样轨迹的下一个编码步数以及编码步数对应的梯度脉冲，返回步骤4.2.2直至欠采样轨迹的所有编码步数均实施完毕；步骤5、对步骤4中欠采样轨迹的每一个编码步数下获得的第一溶解态信号的右半回波RE₁到右半回波RE_s‑2、第一气态信号的右半回波RE_s‑1到右半回波RE_s、第二溶解态信号的左半回波LE₁到左半回波LE_s‑2、第二气态信号的左半回波LE_s‑1到左半回波LE_s的数据，分别剔除各个回波中心前L个回波数据点；将同一编码步数下的第一溶解态信号的右半回波RE₁到右半回波RE_s‑2、以及第二溶解态信号的左半回波LE₁到左半回波LE_s‑2合并为对应编码步数下的各个回波时间的溶解态全回波数据，将同一编码步数下的第一气态信号的右半回波RE_s‑1到右半回波RE_s、以及第二气态信号的左半回波LE_s‑1到左半回波LE_s合并为对应编码步数下的各个回波时间的气态全回波数据，各个编码步数下的溶解态全回波数据构成各个回波时间的溶解态K空间全回波数据；各个编码步数下的气态全回波数据构成各个回波时间的气态K空间全回波数据；步骤6、将步骤5中获得的各个回波时间的溶解态K空间全回波数据和各个回波时间的气态K空间全回波数据通过非线性共轭梯度算法进行处理，重建获得溶解态信号的各个回波时间的回波图像和气态信号的各个回波时间的回波图像，利用气态信号的各个回波图像获得B₀场图；步骤7、将步骤6中获得的溶解态信号的各个回波时间的回波图像、B₀场图通过多点Dixon方法分离出TP信号的图像和RBC信号的图像；步骤8、计算TP信号的图像与步骤6中的气态信号的第一个回波时间的回波图像的比值图TP/GP；计算RBC信号的图像与步骤6中的气态信号的第一个回波时间的回波图像的比值图RBC/GP；将TP信号的图像与RBC信号的图像相加获得DP信号的图像，计算DP信号的图像与步骤6中的气态信号的第一个回波时间的回波图像的比值图DP/GP；计算RBC信号的图像与TP信号的图像的比值图RBC/TP。