CN109507622B - 磁共振成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种磁共振成像方法及系统。该方法包括：对被检测对象施加非层选反转脉冲；在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，采集心脏的多层混叠T1加权图像；在第二心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的预设成像序列采集参考图像；第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且为相邻的心动周期，参考图像与多层中的一层相对应；利用参考图像对多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到心脏各层的目标T1加权图像。通过上述技术方案，实现了在保证图像质量的前提下，提高磁共振的数据采集效率。

Description

磁共振成像方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及医疗磁共振技术，尤其涉及一种磁共振成像方法及系统。

背景技术

心肌梗塞(简称心梗)是一种严重的心脏疾病。心梗发生后，针对心肌活性并未完全消失的心肌(称为可挽救心肌)，可采用恢复心肌灌注的方式改善心功能，而对无心肌活性的梗死心肌进行心肌灌注则会诱发致命性心律失常。故需要评估心肌活性来分辨可挽救心肌和梗死心肌，从而评估再灌注后心肌功能恢复的概率。

目前磁共振成像(MRI)被认为是评估心肌活性行之有效的手段之一。为了更好地评估心肌活性，需要获得具有较好的图像对比度的T1加权图像。为此，通常采用相位敏感的反转恢复序列(Phase-Sensitive Inversion Recovery,PSIR)进行磁共振成像。利用该序列成像的原理大致为：在一次反转脉冲之后的相邻心动周期的同一个期相中，第一个心动周期获得T1加权图像，第二个心动周期获得低翻转角度质子密度图像(也称为参考图像)，然后用相位敏感的反转重建算法进行图像重建。由此获得的MRI重建图像可以在反转期间保留磁化的极性，从而在更宽的反转恢复时间(TI)选择范围内获得一致且相对明显的对比度。但是，PSIR在单次屏气中只能获得一个高分辨率的切片，这无疑会增加临床应用中整个心脏成像的时耗。

同时，磁共振成像技术中的同时多层激发成像技术(Simultaneous Multi-Slice,SMS)允许在同一时间激发几个片层，从而提高磁共振的数据采集效率。但是该成像技术所得到的采集数据是多层切片混叠的，其需要额外获取一幅参考图像来进行数据的解混叠。这样SMS技术便需要单独的一次屏气来获取该参考图像，同样会增加整个心脏成像时耗。

总之，利用现有的磁共振成像技术获取整个心脏图像均需要较长的时耗，导致成像效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种磁共振成像方法及系统，以实现在保证图像质量的前提下，更加快速地获取心脏磁共振图像，提高了磁共振的数据采集效率，减少了心脏磁共振的成像时耗。

第一方面，本发明实施例提供了一种磁共振成像方法，包括：

对被检测对象施加非层选反转脉冲；

在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像；

在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像；其中，所述第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且所述第一心动周期与所述第二心动周期为相邻的心动周期，所述参考图像与所述多层中的一层相对应；

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振成像系统，该系统包括：

心电图机，MR扫描器，以及与所述心电图机和所述MR扫描器通信连接的处理器；

所述心电图机，用于生成被检测对象的心电门控信号；

所述处理器，用于：

依据所述心电门控信号触发所述MR扫描器对被检测对象施加非层选反转脉冲；

依据所述心电门控信号控制所述MR扫描器在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像；

依据所述心电门控信号控制所述MR扫描器在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像；其中，所述第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且所述第一心动周期与所述第二心动周期为相邻的心动周期，所述参考图像与所述多层中的一层相对应；

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

本发明实施例通过对被检测对象施加非层选反转脉冲；在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像；在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像，实现了利用相位敏感的反转恢复成像技术联合同时多层激发的成像技术进行心脏磁共振的数据采集，达到了在不降低心脏磁共振图像质量的前提下，提高心脏磁共振的数据采集效率。通过利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像，实现了利用同一幅参考图像进行层间解混叠和单层图像重建，从而减少了参考图像的采集次数，进而减少了心脏磁共振的数据采集耗时，进一步提高了数据采集效率，也在一定程度上提高了成像效率。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种磁共振成像方法的流程图；

图2A是本发明实施例一中的心脏磁共振数据采集的工作示意图；

图2B是本发明实施例二中的心脏磁共振数据采集的工作示意图；

图3是本发明实施例二中的一种磁共振成像方法的流程图；

图4是本发明实施例三中的一种磁共振成像方法的流程图；

图5是本发明实施例四中的一种磁共振成像系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本实施例提供的磁共振成像方法可适用于对心脏进行快速磁共振成像。该方法可以由磁共振成像装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在可以进行磁共振成像的医疗设备中。参见图1，本实施例的方法具体包括如下步骤：

S110、对被检测对象施加非层选反转脉冲。

具体地，对心脏进行磁共振成像过程中，为了获得稳定且有效的心脏图像，利用心脏运动的自律性来选择数据采集时机。具体实施时，提取处于静磁场B₀中的被检测对象的分段式心电门控(Electrocardiograph,ECG)作为触发信号，向该对象施加一个非层选的反转脉冲。该非层选反转脉冲可以减少血流伪影，一定程度上提高图像质量。

S120、在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像。

其中，第一心动周期是指在一次屏气中，心脏周期性运动过程中的某一个心动周期，其可以是施加非层选反转脉冲之后的第一个心动周期，也可以是第一个心动周期间隔奇数个心动周期的其他心动周期。设定心脏运动期相是指心脏的整个心动周期中的某一个期相，在一个期相内心脏运动视为相对静止，例如设定心脏运动期相为心脏的舒张期。如果仅是需要获取心脏在某一个期相(记为目标期相)内的完整图像，则该设定心脏运动期相便为目标期相。如果需要获取心脏在各个期相的完整图像，则每完成一个期相的完整图像获取之后，按照各个期相的顺序，以1个期相为变更步幅，顺次变更该设定心脏运动期相。即前述多层混叠T1加权图像的采集可执行多次。

预设成像序列是指预先设定的，用于磁共振数据采集的脉冲序列。示例性地，所述预设成像序列包括快速损毁梯度回波序列、自旋回波序列、梯度回波序列、反转恢复序列或平衡自由稳态进动序列中的一种或多种的组合，即本实施例中对于预设成像序列的种类并不做具体限制。本实施例中优选采用二维快速损毁梯度回波脉冲序列，这样能够突出打入造影剂之后可挽救心肌和梗死心肌之间的T1对比度。

具体地，参见图2A，在施加非层选反转脉冲之后，使用ECG触发的分段式采集，在第一心动周期中的设定心脏运动期相(如舒张期)内，施加预设翻转角(如25°)的预设成像序列，利用加速因子MB为n的同时多层激发的成像技术SMS同时激发被检测对象心脏的n个片层，以进行原始的T1加权图像的数据采集。数据采集时选用交错相位编码方式，从而获得心脏在设定心脏运动期相的n层切片混叠的T1加权图像(即多层混叠T1加权图像或T1加权IR数据)，这里n为大于或等于2的正整数。例如n＝2，则第一次采集得到的T1加权IR数据为第一层和第二层(片层或切片)对应的部分数据；第二次采集得到的T1加权IR数据为第一层和第二层(片层或切片)对应的另一部分数据，两次采集得得到的T1加权IR数据解混叠后可形成第一层对应的K空间全部数据、第二层对应的K空间全部数据。

本实施例中的SMS技术优选为相位调制同时多层激发技术SMS-CAIPIRINHA，以便增加线圈空间灵敏度变化，提高后续重建图像的图像质量。例如，取加速因子m＝2，也就是一次激发心脏的两个片层，且两层之间有FOV/2的相对位移，这样便可一次采集可同时得到2层混叠的T1加权图像，提高了心脏磁共振的数据采集效率。

S130、在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像。

其中，第二心动周期是指第一心动周期之后紧跟的下一次心动周期。参考图像是指TI加权图像重建过程中的参照图像，例如可以是质子密度图像，其至少应当是中心满采的单层图像。需要指出的是，不同层对应的参考图像的采集分别独立进行，而T1加权图像的采集模式为多层同时采集。在此实施例中，加速因子n＝2，每个心动周期采集可获得两切片混叠对应的T1加权图像，而每切片层对应的参考图像分别单独采集，分别完成对相应切片层T1图像的解混叠和相位校正。示例性地，所述第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且所述第一心动周期与所述第二心动周期为相邻的心动周期，所述参考图像与所述多层中的一层相对应。具体实施时，第一心动周期和第二心动周期对应于同一次屏气中的两次连续心跳，即第一心动周期和第二心动周期相邻。

预设翻转角是脉冲序列设计时设定的激发脉冲的翻转角。获取参考图像时该预设翻转角设置为一个较小的角度，例如5°，以便达到忽略信号本身引入的相位变化，从而更好地估计系统引入的相位变化的目的。

具体地，根据相位敏感的反转恢复成像技术原理，在第一心动周期采集了多层混叠的T1加权图像的数据之后，应当在第二心动周期的同一期相内采集参考图像。故在第二心动周期中的设定心脏运动期相内，激发预设翻转角的预设成像序列，从而采集参考图像的数据，并获得一幅单层的参考图像。本实施例中采用了PSIR技术，可进一步保证后续重建图像的图像质量。

S140、利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

其中，目标T1加权图像是指无混叠且去除了相位引起的伪影的，单层的全视野(FOV)的T1加权图像。

具体地，由于上述数据采集的过程中利用了PSIR技术，且在T1加权图像的数据采集阶段联合使用了SMS-CAIPIRINHA技术，故经过S110～S130所获得的多层混叠T1加权图像是多个片层的数据混叠在一起的，且每层图像中存在相位引起的伪影，故需要对其进行层间解混叠以及包含层内相位校正和复数取实部等操作的相位敏感的反转恢复重建。

考虑到单次屏气中相同的心脏期相内，心脏形态和线圈灵敏度可认为是没有变化的，故本实施例中并没有再进行额外的参考图像获取，以进行层间解混叠，而是重复利用一次采集过程中获得的参考图像，对同次采集过程中获得的多层混叠T1加权图像进行上述图像处理，从而获得了被检测对象心脏的各个片层的目标T1加权图像。由此，本实施例中参考图像的采集次数减少，进一步提高数据采集效率。而且不同的图像处理过程利用同一幅参考图像，能够减少参考图像的部分重复处理操作，从而提高图像重建效率(也称为成像效率)。

本实施例的技术方案，通过对被检测对象施加非层选反转脉冲；在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像；在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像，实现了利用相位敏感的反转恢复成像技术联合同时多层激发的成像技术进行心脏磁共振的数据采集，达到了在不降低心脏磁共振图像质量的前提下，显著提高心脏磁共振的数据采集效率。通过利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像，实现了利用同一幅参考图像进行层间解混叠和单层图像重建，从而减少了参考图像的采集次数，进而减少了心脏磁共振的数据采集耗时，进一步提高了数据采集效率，也在一定程度上提高了成像效率。

在上述技术方案的基础上，所述屏气包含多次，且每次屏气包含至少一组所述第一心动周期和所述第二心动周期，以完成对所述心脏的磁共振成像。

具体地，上述技术方案描述了一次心脏磁共振数据采集及图像重建的过程，其仅能获得一个期相下的n个片层的目标T1加权图像。而为了满足临床应用，至少需要获得一个期相下完整的心脏图像，故需要进行多次心脏磁共振数据采集及图像重建。也就需要被检测对象屏气i次，每次屏气中包含j组第一心动周期和所述第二心动周期，每组第一心动周期和所述第二心动周期内的数据采集过程和图像重建过程同S120～S140的技术方案，这样共进行m＝i*j次数据采集和图像重建。如果需要获得心脏在各个期相的完整图像，如50个期相，则还需重复上述过程50*m次。

需要说明的是，对于一个期相的完整图像获取过程，在相同的射频脉冲数量下，为了获得更多单层的参考图像，需要修改参考图像的采样模式，使得参考图像的采集部分被均等地分成若干部分。例如，n层图像经过m次(m>n)反转恢复(inversion recovery，IR)翻转完成同时采集，则每一个片层只分到m/n个IR翻转的参考图像采集部分(即相位编码PE线数变少了)。这样单个片层的参考图像只采集到中心满采且分辨率是1/n的k空间。

实施例二

本实施例在上述实施例一的基础上，对“利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像”进行了进一步优化。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图3，本实施例提供的磁共振成像方法包括：

S310、对被检测对象施加非层选反转脉冲。

S320、在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像。

S330、在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像。

可选地，多层数据的采集可在不同周期内进行，以获得不同期相的数据。具体地，参见图2B，在施加非层选反转脉冲之后，使用ECG触发的分段式采集，在第一心动周期中的设定心脏运动期相(如舒张期)内，施加预设翻转角(如25°)的预设成像序列，利用加速因子MB为2的同时n(n≥2)层激发的成像技术SMS同时激发被检测对象心脏的n个片层，以进行原始的T1加权图像的数据采集。数据采集时选用交错相位编码方式，从而获得心脏在设定心脏运动期相的n层切片混叠的T1加权图像(即多层混叠T1加权图像)，第一次采集得到的T1加权IR数据为第一层和第二层(片层或切片)对应的K空间的第一部分；第二次采集得到的T1加权IR数据为第一层和第二层(片层或切片)对应的K空间的第二部分；两次数据采集完后都会对应第一层参考数据。进一步地，第三次采集得到的T1加权IR数据为第一层和第二层(片层或切片)对应的K空间的第一部分；第四次采集得到的T1加权IR数据同样为第一层和第二层(片层或切片)对应的K空间的第二部分，两次数据采集完后都会对应第二层参考数据。四次采集得得到的T1加权IR数据解混叠后可形成第一层对应的K空间全部数据、第二层对应的K空间全部数据。

S340、利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像。

其中，初始T1加权图像是指单层的，未进行图像重建处理的T1加权图像。

具体地，利用参考图像计算空间线圈灵敏度信息，之后利用该空间线圈灵敏度信息对多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各个片层的初始T1加权图像。例如m＝2时便获得2个片层的初始T1加权图像。

示例性地，S340包括：利用所述参考图像，基于分层通用自校准并行采集算法和灵敏度编码与通用自校准并行采集联合算法，对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像。

具体地，上述空间线圈灵敏度信息计算及层间解混叠的过程可以采用分层通用自校准并行采集算法Split-slice GRAPPA和灵敏度编码与通用自校准并行采集联合算法SENSE/GRAPPA(sensitivity encoding/Generalized autocalibrating partiallyparallel acquisitions)实现。例如，对于两层同时激发且没有经过相位调制混叠图像的重建，采用SENSE/GRAPPA技术首先将分别获取的两层参考图像拼接在一起，构造一个扩展到二倍FOV的二维图像，将选层方向的信息转换到相位编码方向，使得这个扩展后的图像可以包括所有三维的信息.混叠图像则可视为对拼接图像的二倍欠采样，将混叠图像的k空间数据均匀的分布在二倍FOV的k空间内，利用参考图像所构造的拼接图像的k空间中心数据计算出k空间算子，最后对扩展后混叠图像的k空间数据进行填充，傅里叶变换后得到没有混叠的拼接图像Split-slice GRAPPA算法中根据参考图像计算K空间卷积核，之后利用该K空间卷积核分离多层混叠的数据，进而获得各个片层K空间全采样的初始T1加权图像。

S350、分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

具体地，对于每一个片层的初始T1加权图像，均利用参考图像进行系统引入的相位变化的估计，并对具有复数形式的初始T1加权图像进行相位校正，从而进行相位敏感的反转恢复重建，获得各个片层的目标T1加权图像。

示例性地，S350包括：依据所述参考图像获得复数参考图像相位；利用所述复数参考图像相位，分别对每层所述初始T1加权图像进行相位校正，获得各层实数T1加权图像；分别对所述参考图像和每层所述实数T1加权图像进行归一化处理，获得各层所述目标T1加权图像。

具体地，利用参考图像进行相位估计，获得参考图像相位，因其为复数形式，故称为复数参考图像相位。接着，利用该复数参考图像相位对每个片层的初始T1加权图像进行相位校正，获得各个片层具有复数形式的校正T1加权图像。之后，可参照如下公式对每个片层的校正T1加权图像进行取实部操作，获得各层具有实数形式的实数T1加权图像

其中，real表示取实部，conj表示取共轭，I_j为校正T1加权图像，I_ref为参考图像。

最后，基于参考图像获得参考幅值图像，并对其进行平滑处理。再将每个实数T1加权图像和平滑后的参考幅值图像进行点对点相除，获得各层目标T1加权图像。

本实施例的技术方案，通过利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像；分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。实现了先后利用同一幅参考图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，提高了参考图像的利用率，从而提高了数据采集效率和成像效率。

实施例三

本实施例在各上述实施例的基础上，对“多层混叠T1加权图像”进行了进一步限定。在此基础上进一步对“利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像”进行了优化。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图4，本实施例提供的磁共振成像方法包括：

S410、对被检测对象施加非层选反转脉冲。

S420、在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像，所述多层混叠T1加权图像对应的K空间为欠采样。

具体地，对于T1加权图像的数据采集过程，除了在相位敏感的反转恢复成像技术PSIR的基础上联合同时多层激发成像技术SMS技术之外，进一步联合并行采集技术(Partially Parallel Acquisition,PPA)。PPA技术利用欠采样K空间模式进行数据采集，以减少相位编码步骤，从而达到提高数据采样效率的目的。具体实施时是在脉冲序列设计时，以PSIR技术为基础，同时结合SMS技术和PPA技术。那么利用该脉冲序列激发心脏所获得的原始的T1加权图像对应的采集数据，不仅是多个片层的混叠数据，且每个片层的数据也是K空间欠采样的。

S430、在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像。

应当理解的是，参考图像的数据采集过程与PSIR+SMS相同，唯一的区别是用于每层参考图像的IR反转数量更少，得到的参考图像分辨率也更低一些。

S440、利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像。

S450、分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行层内解混叠，获得K空间全采样的各层满采T1加权图像。

具体地，对于层间解混叠获得的各个单层的初始T1加权图像，由于其为K空间欠采样的数据，即层内混叠数据，故需要对其进行欠采数据的填充。而层内解混叠也需要利用空间线圈灵敏度信息，故本实施例中仍可利用层间解混叠过程中基于幅参考图像计算获得的空间线圈灵敏度信息，对每一个片层的初始T1加权图像进行层内解混叠，获得K空间全采样的各层满采T1加权图像。例如，利用上述计算获得的K空间卷积核，基于GRAPPA算法来移除层内混叠。

S460、分别利用所述参考图像对每层所述满采T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

该步骤的说明可参见S350的说明，只是相位敏感的反转恢复重建的对象由每层初始T1加权图像更改为每层满采T1加权图像。

通过上述说明可知，本实施例中参考图像重复利用三次，分别用于作为校准数据分离同时采集的多层数据，作为校准数据消除由PPA产生的层内混叠，以及估计每个片层的背景相位以进行PSIR重建。

本实施例的技术方案，通过在相位敏感的反转恢复成像技术PSIR联合同时多层激发成像技术SMS的基础上，再联合并行成像技术PPA，设计用于心脏磁共振成像的脉冲序列，并以心电门控ECG为触发信号，利用设计的脉冲序列进行心脏磁共振数据采集与图像重建，实现了在相位编码方向和选层方向的四倍加速，进一步提高了心脏磁共振的数据采集效率。

为了验证上述PSIR+SMS和PSIR+SMS+PPA框架，利用传统分段快速扰流GRE PSIR、PSIR+SMS和PSIR+SMS+PPA进行了模体仿真和体内实验，每种框架下均拍摄20个视图。在每次采集中，分别单独或同时成像两个切片，并通过应用虚拟心电图信号来实现分段心电图触发采集。模体仿真验证过程中采用的成像参数见表1。通过该次实验证明，上述PSIR+SMS和PSIR+SMS+PPA框架均可明显减少心脏磁共振的数据采集时间，提高数据采集效率。

表1传统PSIR、PSIR+SMS和PSIR+SMS+PPA的成像参数

以下是本发明实施例提供的磁共振成像系统的实施例，该装置与上述各实施例的磁共振成像方法属于同一个发明构思，在磁共振成像系统的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述磁共振成像方法的实施例。

实施例四

本实施例提供一种磁共振成像系统500，参见图5，该系统具体包括：心电图机510，MR(Magnetic Resonance,MR)扫描器520，以及与所述心电图机和所述MR扫描器通信连接的处理器530；

所述心电图机510，用于生成被检测对象的心电门控信号；

所述处理器530，用于：

依据心电图机510生成的心电门控信号触发所述MR扫描器520对被检测对象施加非层选反转脉冲；

依据心电图机510生成的心电门控信号控制所述MR扫描器520在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像；

依据心电图机510生成的心电门控信号控制所述MR扫描器520在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像；其中，所述第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且所述第一心动周期与所述第二心动周期为相邻的心动周期，所述参考图像与所述多层中的一层相对应；

利用MR扫描器520采集到的参考图像对MR扫描器520采集到的多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

当然，本领域技术人员可以理解，处理器530还可以实现本发明任意实施例所提供的磁共振成像方法的技术方案。

图5显示的磁共振成像系统500仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，该磁共振成像系统500在上述技术方案的基础上，还包括输出装置540。

处理器530可同时监测或控制心电图机510、MR扫描器520和输出装置540。处理器530可以包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、专门应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、专用指令处理器(ApplicationSpecific Instruction Set Processor，ASIP)、图形处理单元(Graphics ProcessingUnit，GPU)、物理处理器(Physics Processing Unit，PPU)、数字信号处理器(DigitalProcessing Processor，DSP)、现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、ARM处理器等中的一种或几种的组合。

输出装置540，比如显示器，可显示感兴趣区域的磁共振图像。进一步地，输出装置540还可显示受检者的身高、体重、年龄、成像部位、以及MR扫描器520的工作状态等。输出装置540的类型可以是阴极射线管(CRT)输出装置、液晶输出装置(LCD)、有机发光输出装置(OLED)、等离子输出装置等中的一种或几种的组合。

磁共振成像系统500可连接一个局域网(Local Area Network，LAN)、广域网(WideArea Network，WAN)、公用网络、私人网络、专有网络、公共交换电话网(Public SwitchedTelephone Network，PSTN)、互联网、无线网络、虚拟网络、或者上述网络的任何组合。

MR扫描器520包括MR信号获取模块、MR控制模块和MR数据存储模块。其中，MR信号获取模块包括磁体单元和射频单元。磁体单元主要包括产生B0主磁场的主磁体和产生梯度的梯度组件。磁体单元中包含的主磁体可以是永磁体或超导磁体，梯度组件主要包含梯度电流放大器(AMP)、梯度线圈，梯度组件还可包含三个独立通道Gx、Gy、Gz，每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的一个梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位。射频单元主要包括射频发射线圈和射频接收线圈，射频发射线圈用于向受检者或人体发射射频脉冲信号，射频接收线圈用于接收从人体采集的磁共振信号，且根据功能的不同，组成射频单元的射频线圈可分为体线圈和局部线圈。在一个实施例中，体线圈或局部线圈的种类可以是鸟笼形线圈、螺线管形线圈、马鞍形线圈、亥姆霍兹线圈、阵列线圈、回路线圈等。在一个具体实施例中，局部线圈设置为阵列线圈，且该阵列线圈可设置为4通道模式、8通道模式或16通道模式。磁体单元和射频单元可组成开放性低场磁共振装置或者封闭型超导磁共振装置。

MR控制模块可监测包含磁体单元和射频单元的MR信号获取模块、MR数据处理模块。具体地，MR控制模块可接收MR信号获取模块发送的信息或者脉冲参数；此外，MR控制模块还可控制MR数据处理模块的处理过程。在一个实施例中，MR控制模块还连接有包含脉冲序列发生器、梯度波形发生器、发射机和接收机等，在接受用户从控制台发出的指令后，控制磁场模块执行相应扫描序列。

示例性地，本发明MR扫描器520产生MR数据的具体过程包括：主磁体产生B0主磁场，受检者体内的原子核在主磁场作用下产生进动频率，该进动频率与主磁场强度呈正比；MR控制模块存储和发送需要执行的扫描序列(scan sequence)的指令，脉冲序列发生器根据扫描序列指令对梯度波形发生器和发射机进行控制，梯度波形发生器输出具有预定时序和波形的梯度脉冲信号，该信号经过Gx、Gy和Gz梯度电流放大器，再通过梯度组件中的三个独立通道Gx、Gy、Gz，每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的一个梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位；脉冲序列发生器还执行扫描序列，输出包括射频发射的射频脉冲的计时、强度、形状等数据以及射频接收的计时和数据采集窗口的长度到发射机，同时发射机将相应射频脉冲发送至射频单元中的体发射线圈产生B1场，在B1场作用下病人体内被激发的原子核发出的信号被射频单元中的接收线圈感知到，然后通过发送/接收开关传输到MR数据处理模块，经过放大、解调、过滤、AD转换等数字化处理，然后传输到MR数据存储模块。当MR数据存储模块获取一组原始的k-空间数据后，扫描结束。原始的k-空间数据被重新整理成与每个将被重建的图像对应的单独的k-空间数据组，每个k-空间数据组被输入到阵列处理器，进行图像重建后结合磁共振信号，形成一组图像数据。

通过本发明实施例四的一种磁共振成像系统，实现了在保证图像质量的前提下，更加快速地获取心脏磁共振图像，提高了磁共振的数据采集效率，减少了心脏磁共振的成像时耗。

本发明实施例所提供的磁共振成像系统可执行本发明任意实施例所提供的磁共振成像方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：

对被检测对象施加非层选反转脉冲；

在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像，所述多层混叠T1加权图像对应的K空间为欠采样的；

在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像；其中，在一个期相的图像获取过程，在相同的射频脉冲数量下，修改参考图像的采样模式，将参考图像的采集部分被均等地分成若干部分；所述第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且所述第一心动周期与所述第二心动周期为相邻的心动周期，所述参考图像与所述多层中的一层相对应，所述预设成像序列包括二维快速损毁梯度回波脉冲序列；

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像；

其中，所述利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像包括：

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像；

分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行层内解混叠，获得K空间全采样的各层满采T1加权图像，其中，层内解混叠包括：基于所述参考图像计算获得的空间线圈灵敏度信息，对每一个片层的初始T1加权图像进行层内解混叠，获得K空间全采样的各层满采T1加权图像；

分别利用所述参考图像对每层所述满采T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像包括：

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像；

分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像包括：

依据所述参考图像获得复数参考图像相位；

利用所述复数参考图像相位，分别对每层所述初始T1加权图像进行相位校正，获得各层实数T1加权图像；

分别对所述参考图像和每层所述实数T1加权图像进行归一化处理，获得各层所述目标T1加权图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别利用所述参考图像对每层所述满采T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像包括：

依据所述参考图像获得复数参考图像相位；

利用所述复数参考图像相位，分别对每层所述满采T1加权图像进行相位校正，获得各层实数T1加权图像；

分别对所述参考图像和每层所述实数T1加权图像进行归一化处理，获得各层所述目标T1加权图像。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像包括：

利用所述参考图像，基于分层通用自校准并行采集算法或灵敏度编码与通用自校准并行采集联合算法，对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述屏气包含多次，且每次屏气包含至少一组所述第一心动周期和所述第二心动周期，以完成对所述心脏的磁共振成像。

7.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括：心电图机，MR扫描器，以及与所述心电图机和所述MR扫描器通信连接的处理器；

所述心电图机，用于生成被检测对象的心电门控信号；

所述处理器，用于：

依据所述心电门控信号触发所述MR扫描器对被检测对象施加非层选反转脉冲；

依据所述心电门控信号控制所述MR扫描器在第一心动周期中的设定心脏运动期相内，利用预设成像序列同时激发心脏的多层，并采集所述心脏的多层混叠T1加权图像，其中，所述多层混叠T1加权图像对应的K空间为欠采样的；

依据所述心电门控信号控制所述MR扫描器在第二心动周期中的所述设定心脏运动期相内，利用预设翻转角激发的所述预设成像序列采集参考图像；其中，在一个期相的图像获取过程，在相同的射频脉冲数量下，修改参考图像的采样模式，将参考图像的采集部分被均等地分成若干部分，所述第一心动周期与第二心动周期对应同一次屏气，且所述第一心动周期与所述第二心动周期为相邻的心动周期，所述参考图像与所述多层中的一层相对应，所述预设成像序列包括二维快速损毁梯度回波脉冲序列；

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像；

其中，所述利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠和相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像包括：

利用所述参考图像对所述多层混叠T1加权图像进行层间解混叠，获得各层初始T1加权图像；

分别利用所述参考图像对每层所述初始T1加权图像进行层内解混叠，获得K空间全采样的各层满采T1加权图像，其中，所述层内解混叠包括：基于所述参考图像计算获得的空间线圈灵敏度信息，对每一个片层的初始T1加权图像进行层内解混叠，获得K空间全采样的各层满采T1加权图像；

分别利用所述参考图像对每层所述满采T1加权图像进行相位敏感的反转恢复重建，得到所述心脏各层的目标T1加权图像。

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