CN106872921B - 磁共振成像方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁共振成像方法。该磁共振成像方法包括：从接收线圈阵列采集带有位置编码信息的回波信号，所述接收线圈阵列包括若干线圈单元；处理所述回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号；根据所述投影强度信号通过重心法或自相关法确定所述接收线圈阵列的中心位置；根据所述中心位置选择所述接收线圈阵列的线圈单元；及根据选择出的所述线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。本申请还提供一种磁共振成像装置。

Description

磁共振成像方法和装置

技术领域

本申请涉及一种医疗器械设备，尤其涉及一种磁共振成像方法和装置。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是现代医疗影像学中主要的成像方式之一。它是断层成像的一种，对软组织分辨率高，对人体无放射性损害。磁共振成像的基本工作原理是：利用磁共振现象借由射频激励激发人体中的氢质子，采用梯度场进行位置编码，随后用接收线圈接收带位置信息的电磁信号，最终利用傅里叶变换重建出图像信息。常规磁共振成像一般采用单通道体线圈或者阵列线圈进行信号采集，阵列线圈可以用于提高信噪比，阵列线圈可以固定在病床上，也可以自由放置在受检者身上，如放置在受检者感兴趣的成像区域。

在磁共振成像中，信噪比是非常重要的。为了获得最佳信噪比，通常需要将线圈放置在成像区域附近。如果线圈离成像区域较远，则线圈将无法接收到成像区域的信号而导致信噪比变差。随着阵列线圈的发展，为优化扫描流程，避免扫描过程中更换线圈或者对线圈重新摆放，如今高通道、大范围的多阵列线圈获得广泛的应用。这势必导致只能有部分线圈单元才具备较高信噪比，其它远离成像区域的线圈单元则不但会降低成像区域的图像的信噪比，甚至会引入混叠伪影。

发明内容

有鉴于此，本申请的一个方面提供一种磁共振成像方法。该磁共振成像方法包括：从接收线圈阵列采集带有位置编码信息的回波信号，所述接收线圈阵列包括若干线圈单元；处理所述回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号；根据所述投影强度信号通过重心法或自相关法确定所述接收线圈阵列的中心位置；根据所述中心位置选择所述接收线圈阵列的线圈单元；及根据选择出的所述线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。

本申请的另一个方面提供一种磁共振成像装置。该磁共振成像装置包括：接收线圈阵列，包括若干线圈单元；接收单元，用来从所述接收线圈阵列采集带有位置编码信息的回波信号；处理单元，用来处理所述回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号，根据所述投影强度信号通过重心法或自相关法确定所述接收线圈阵列的中心位置，且根据所述中心位置选择所述接收线圈阵列的线圈单元；及图像重建单元，用来根据选择出的所述线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。

附图说明

图1为磁共振成像装置的一个实施例的示意图；

图2为磁共振成像装置的接收线圈阵列的一个实施例的示意图；

图3为磁共振成像方法的一个实施例的流程图；

图4为投影强度信号的一个实施例的曲线图；

图5为投影强度信号和其自相关信号的一个实施例的曲线图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1所示为一个实施例的磁共振成像装置10的示意图。磁共振成像装置10包括磁体组件12，具有一个空腔13，用于收容躺在支撑床18上的受检者。磁体组件12包括用于生成静磁场的主磁体14、用于生成沿X方向、Y方向、Z方向的梯度磁场的梯度线圈15和用于发射射频(RF)脉冲的射频发射线圈16。主磁体14典型地采用超导线圈来生成静磁场。主磁体14也可以采用永磁体或常导磁体。在采用超导线圈的情况下，主磁体14包括用于冷却超导线圈的冷却系统，例如液氦冷却的低温恒温器。

磁共振成像装置10还包括接收线圈阵列17，用来接收回波信号。回波信号可被放大器19放大。在图示实施例中，磁共振成像装置10还包括线圈切换模块21，线圈切换模块21通过放大器19连接于接收线圈阵列17，用来切换接收线圈阵列17的线圈单元。接收单元22用来采集回波信号。在图示实施例中，接收单元22连接于线圈切换模块21，接收单元22与接收线圈阵列17的线圈单元的通道被线圈切换模块21打开时，该线圈单元输出的回波信号可以被接收单元22接收，否则回波信号不能被接收单元22接收。通过线圈切换模块21可以将不需要的回波信号屏蔽掉。在接收线圈阵列17的线圈单元数目比接收单元22单次可以接收的回波信号的数目多时，接收单元22可通过线圈切换模块21分多次接收线圈单元输出的回波信号。线圈切换模块21可通过线圈接口单元24接收总控制单元32发送的指令。线圈切换模块21可响应总控制单元32发出的指令来切换接收线圈阵列17的线圈单元。

接收单元22将采集的回波信号提供给处理单元23进行处理。处理单元23可处理回波信号生成投影强度信号。处理单元23将投影强度信号提供给图像重建单元31，图像重建单元31根据投影强度信号重建图像。在图示实施例中，处理单元23独立于总控制单元32。在另一个实施例中，处理单元23可整合于总控制单元32中。

磁共振成像装置10还包括射频控制单元25、梯度控制单元26、支撑床控制单元27和序列控制单元28。射频控制单元25通过射频功率放大器29控制射频发射线圈16来发射射频脉冲。射频控制单元25可响应总控制单元32的指令发出脉冲信号，射频功率放大器29将该脉冲信号进行功率放大，之后提供给射频发射线圈16，以发射射频脉冲。

梯度控制单元26通过梯度功率放大器30控制梯度线圈15来将梯度磁场(例如X方向的梯度磁场、Y方向的梯度磁场和Z方向的梯度磁场)叠加在静磁场上。梯度磁场对受检体内的磁自旋进行空间编码。典型地，多个梯度线圈15包括沿三个正交空间方向(X方向、Y方向和Z方向)进行空间编码的三个单独的梯度线圈。梯度控制单元26可响应总控制单元32的指令来控制梯度线圈15。

支撑床控制单元27用来控制支撑床18的运动。序列控制单元28用来生成梯度脉冲和射频脉冲的序列。总控制单元32还可控制支撑床控制单元27和序列控制单元28，其可负责总体控制，可接收输入装置33，例如键盘、鼠标、触摸屏等，提供的信息。显示装置34可用来显示重建的图像、测量的数据、参数、波形等。

磁共振成像装置10的总控制单元32、处理单元23、图像重建单元31、射频控制单元25、梯度控制单元26、支撑床控制单元27和序列控制单元28可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。磁共振成像装置10还可包含其他未图示的元件，例如存储器。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部部件来实现本申请方案的目的。

图2所示为一个实施例的接收线圈阵列17的示意图。图2中示出两组线圈阵列17，靠近受检体35放置，分别位于受检体35的上下两侧。两组接收线圈阵列17分别包括若干线圈单元1-4和5-8，线圈单元1-8为射频接收线圈，部分线圈单元1、2和5、6靠近受检体35的感兴趣的成像区域(或称感兴趣区域(ROI))36，例如图中的胸部区域。其他线圈单元3、4和7、8较远离成像区域36。线圈单元1、2和5、6接收的回波信号的信噪比较高，线圈单元3、4和7、8接收的回波信号的信噪比较低，因此线圈单元1、2和5、6是需要被挑选出的线圈单元。图2仅为一个非限制性的例子，在其他实施例中，接收线圈阵列17可以包括其他数目的线圈单元，线圈单元可以形成一排的阵列，也可形成多排多行的阵列。

图3所示为一个实施例的磁共振成像方法38的流程图。磁共振成像方法38包括步骤381-385。其中，

步骤381中，从接收线圈阵列采集带有位置编码信息的回波信号。

采用读梯度对X方向、Y方向和/或Z方向进行读位置编码，采集的回波信号可包含X方向、Y方向和/或Z方向的位置编码信息。在一个实施例中，当接收线圈阵列沿Z方向(即主磁体的长度方向)排布时，采集带有Z方向位置编码信息的回波信号。在另一个实施例中，当接收线圈阵列沿Y方向(即垂直于Z方向的左右方向)排布时，采集带有Y方向位置编码信息的回波信号。在又一个实施例中，当接收线圈阵列沿Z方向和Y方向两个方向二维排布时，采集带有Z方向和Y方向位置编码信息的回波信号。

步骤382中，处理回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号。

将采集的回波信号进行傅里叶变换，取模值得到投影强度信号。回波信号带有的位置编码信息经傅里叶变换后得到空间位置信息。在一个实施例中，处理带有Z方向位置编码信息的回波信号，获得带有Z方向空间位置信息的投影强度信号。在另一个实施例中，处理带有Y方向位置编码信息的回波信号，获得带有Y方向空间位置信息的投影强度信号。在再一个实施例中，处理带有Z方向和Y方向位置编码信息的回波信号，获得带有Z方向和Y方向空间位置信息的投影强度信号。

步骤383中，根据投影强度信号通过重心法或自相关法确定接收线圈阵列的中心位置。

在一个实施例中，根据投影强度信号通过重心法确定接收线圈阵列的中心位置。其中，确定投影强度信号的重心位置，且根据重心位置确定接收线圈阵列的中心位置。

接收线圈阵列的空间位置C_L可表达为表达式(1)：

其中，n为投影强度信号曲线的数据点位置，S(n)为第n点位置对应的投影强度值，N为投影强度信号曲线的最大数据点位置，Δd为相邻数据点位置之间的空间距离。在该实施例中，投影强度信号曲线为投影强度值相对于数据点位置的关系。投影强度值可以是实际的投影强度值，也可以是归一化的投影强度。

在本实施例中，对投影强度信号进行求权重获得投影强度信号的重心值，且获得重心值对应的数据点位置。该数据点位置为数据点标记的重心位置，空间的重心位置为数据点标记的重心位置乘以相邻数据点位置之间的空间距离Δd。重心值作为投影强度值S(n)，对应的数据点位置作为n带入表达式(1)中进行计算获得接收线圈阵列的空间位置C_L，此计算出的空间位置C_L为接收线圈阵列的中心位置。接收线圈阵列的中心位置为靠近成像区域的线圈单元的中心，其可能是接收线圈阵列的几何中心，也可能不是接收线圈阵列的几何中心。

在另一个实施例中，投影强度信号曲线可以是投影强度值相对于空间位置的关系，空间位置为数据点位置n乘以相邻数据点位置之间的空间距离Δd。对投影强度信号进行求权重获得投影强度信号的重心值，且获得重心值对应的空间位置，该空间位置为空间的重心位置。进一步根据重心值和空间的重心位置计算出接收线圈阵列的中心位置。

结合参考图4，图4所示为一个实施例的投影强度信号的波形图。图4中的横坐标为空间位置，纵坐标为归一化的投影强度。通过重心法可确定接收线圈阵列的中心位置为317毫米。在其他实施例中，可生成投影强度相对于数据点位置的曲线。

在一个实施例中，根据带有Z方向空间位置信息的投影强度信号，通过重心法确定接收线圈阵列在Z方向的中心位置。在另一个实施例中，根据带有Y方向空间位置信息的投影强度信号，通过重心法确定接收线圈阵列在Y方向的中心位置。在再一个实施例中，根据带有接收线圈阵列的Z方向和Y方向空间位置信息的投影强度信号，通过重心法确定接收线圈阵列在Z方向和Y方向的中心位置。

在另一个实施例中，根据投影强度信号通过自相关法确定接收线圈阵列的中心位置。其中，确定投影强度信号的自相关信号，确定自相关信号的最大值所在的位置，且根据最大值所在的位置确定接收线圈阵列的中心位置。最大值所在的位置可以是数据点位置，也可以是空间位置。

自相关信号可通过表达式(2)确定：

其中，n为投影强度信号曲线中的数据点位置，S(n)为第n点位置对应的投影强度值，N为投影强度信号曲线的最大数据点位置，m为自相关滑动的位置，S(n-m)为第n-m点位置对应的投影强度值。

在本实施例中，确定自相关信号的最大值和最大值所对应的数据点位置，该数据点位置乘以相邻数据点位置之间的空间距离Δd可获得最大值所在的空间位置，该空间位置为接收线圈阵列的中心位置。

结合参考图5，图5所示为一个实施例的投影强度信号和其自相关信号的波形图。图5中的横坐标为空间位置，纵坐标为归一化的强度。曲线51为投影强度信号曲线，曲线52为自相关信号曲线。通过自相关法可以确定中心位置为310毫米左右。在其他实施例中，可生成投影强度相对于数据点位置的曲线，以及自相关信号相对于数据点位置的曲线。

在一个实施例中，根据带有Z方向空间位置信息的投影强度信号，确定该投影强度信号的自相关信号，求取自相关信号的最大值位置，来确定接收线圈阵列在Z方向的中心位置。在另一个实施例中，根据带有Y方向空间位置信息的投影强度信号，确定该投影强度信号的自相关信号，求取自相关信号的最大值位置，来确定接收线圈阵列在Y方向的中心位置。在再一个实施例中，根据带有Z方向和Y方向空间位置信息的投影强度信号，确定该投影强度信号的自相关信号，求取自相关信号的最大值位置，来确定接收线圈阵列在Z方向和Y方向的中心位置。

步骤384中，根据中心位置选择接收线圈阵列的线圈单元。

中心位置的确定给线圈单元的选择提供依据。可选择处于中心位置的线圈单元和处于中心位置的线圈单元邻近的线圈单元。可根据实际应用中的成像区域来选择靠近成像区域的线圈单元。从而剔除降低图像信噪比和/或影响图像质量的线圈单元。

步骤385中，根据选择出的线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。

选择出的线圈单元接收的回波信号进行傅里叶变换，取模值得到投影强度信号，投影强度信号用来重建图像。其他线圈单元的回波信号被屏蔽，如此图像的信噪比较高。

磁共振成像方法38的动作以模块的形式图示，图中所示的模块的先后顺序和模块中的动作的划分并非限于图示的实施例。例如，模块可以按照不同的顺序进行；一个模块中的动作可以与另一个模块中的动作组合，或拆分为多个模块。在一些实施例中，图中的磁共振成像方法38的步骤之前、之中或之后可包括其他步骤。

图1所示的磁共振成像装置10可用来执行磁共振成像方法38。接收单元22用来从接收线圈阵列17采集带有位置编码信息的回波信号。处理单元23用来处理回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号，根据投影强度信号通过重心法或自相关法确定接收线圈阵列17的中心位置，且根据中心位置选择接收线圈阵列17的线圈单元。图像重建单元31用来根据选择出的线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。

在一个实施例中，处理单元23用来确定投影强度信号的重心位置，且根据重心位置确定接收线圈阵列17的中心位置。在另一个实施例中，处理单元23用来确定投影强度信号的自相关信号，确定自相关信号的最大值所在的位置，且根据最大值所在的位置确定接收线圈阵列17的中心位置。

在一个实施例中，接收单元22用来采集带有Z方向位置编码信息的回波信号，处理单元23用来处理带有Z方向位置编码信息的回波信号获得带有Z方向空间位置信息的投影强度信号。在另一个实施例中，接收单元22用来采集带有Y方向位置编码信息的回波信号，处理单元23用来处理带有Y方向位置编码信息的回波信号获得带有Y方向空间位置信息的投影强度信号。在再一个实施例中，接收单元22用来采集带有Z方向和Y方向位置编码信息的回波信号，处理单元23用来处理带有Z方向和Y方向位置编码信息的回波信号获得带有Z方向和Y方向空间位置信息的投影强度信号。

接收单元22可用来执行磁共振成像方法38的步骤381，处理单元23可用来执行步骤382-384，图像重建单元31可用来执行步骤385。接收单元22、处理单元23和图像重建单元31的具体功能和作用的实现过程具体详见上述磁共振成像方法38中对应步骤的实现过程。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种磁共振成像方法，其特征在于：其包括：

从接收线圈阵列采集带有位置编码信息的回波信号，所述接收线圈阵列包括若干线圈单元；

处理所述回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号；

根据所述投影强度信号通过重心法或自相关法确定所述接收线圈阵列的中心位置，其中，根据所述投影强度信号通过重心法确定所述接收线圈阵列的中心位置的步骤包括：确定所述投影强度信号的重心位置，且根据所述重心位置确定所述接收线圈阵列的中心位置；根据所述投影强度信号通过自相关法确定所述接收线圈阵列的中心位置的步骤包括：确定投影强度信号的自相关信号，确定所述自相关信号的最大值所在的位置，且根据所述最大值所在的位置确定所述接收线圈阵列的中心位置；

根据所述中心位置选择所述接收线圈阵列的线圈单元；及

根据选择出的所述线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。

2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于：所述采集回波信号的步骤包括采集带有Z方向位置编码信息的回波信号，所述获得投影强度信号的步骤包括处理带有Z方向位置编码信息的回波信号获得带有Z方向空间位置信息的投影强度信号。

3.如权利要求1或2所述的磁共振成像方法，其特征在于：所述采集回波信号的步骤包括采集带有Y方向位置编码信息的回波信号，所述获得投影强度信号的步骤包括处理带有Y方向位置编码信息的回波信号获得带有Y方向空间位置信息的投影强度信号。

4.一种磁共振成像装置，其特征在于：其包括：

接收线圈阵列，包括若干线圈单元；

接收单元，用来从所述接收线圈阵列采集带有位置编码信息的回波信号；

处理单元，用来处理所述回波信号获得带有空间位置信息的投影强度信号，根据所述投影强度信号通过重心法或自相关法确定所述接收线圈阵列的中心位置，且根据所述中心位置选择所述接收线圈阵列的线圈单元，其中，所述处理单元用来确定所述投影强度信号的重心位置，且根据所述重心位置确定所述接收线圈阵列的中心位置，以通过重心法确定中心位置；所述处理单元用来确定投影强度信号的自相关信号，确定所述自相关信号的最大值所在的位置，且根据所述最大值所在的位置确定所述接收线圈阵列的中心位置，以通过自相关法确定中心位置；及

图像重建单元，用来根据选择出的所述线圈单元的回波信号获得的投影强度信号重建图像。

5.如权利要求4所述的磁共振成像装置，其特征在于：所述接收单元用来采集带有Z方向位置编码信息的回波信号，所述处理单元用来处理带有Z方向位置编码信息的回波信号获得带有Z方向空间位置信息的投影强度信号。

6.如权利要求4或5所述的磁共振成像装置，其特征在于：所述接收单元用来采集带有Y方向位置编码信息的回波信号，所述处理单元用来处理带有Y方向位置编码信息的回波信号获得带有Y方向空间位置信息的投影强度信号。