一种快速磁共振3D成像方法

摘要

本发明公开了一种快速磁共振3D成像方法，该方法在数据采集阶段施加一个“选块”梯度，使得不同块的信号频率范围不同，并采用多个接收机，每个接收机对应不同块采集不同频率范围的信号。各个接收机采集的数据进行组合即可得到物体最终图像。其优点在于每个接收机仅接收一个块指定频率范围的信号，因此沿着“选块”方向的相位编码的次数可以相应减少，从而可以加快成像速度。同时，接收机的带宽可以设置为较小的值，从而提高接收机的动态范围。另外，由于每个接收机仅采集一块信号，因此成像所需要的动态范围较小。

权利要求

1.一种快速磁共振3D成像方法，其特征在于该方法采用多选块同时采样方式实现，其包括以下具体步骤：a)在磁共振成像系统配备数个接收机，每个接收机独立设置中心频率和带宽，根据使用的接收机数目N，N≥2，将第一相位编码的数目减少至常规数目的1/N；

b)在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，增加选块梯度，使得不同选块的信号频率范围不同；

c)在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，采用N个接收机接收信号，通过设置每个接收机的中心频率和带宽，使每个接收机针对某一选块采集指定的频率范围的信号；

d)在图像重建阶段，对每个接收机采集到数据分别进行3D傅立叶变换，得到图像I(i，j)；其中，i代表第i个接收机，j代表第j帧图像；

e)将重建得到的所有图像进行排序，I(1，1)、I(1，2)……I(2，1)、I(2，2)……I(i，j)、I(i，j+1)……；

其中：

所述第一相位编码，是指沿着“选块”方向的相位编码，即3D成像中第三维方向上的编码；

所述增加选块梯度，是指在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，施加一个沿着选块方向即第一相位编码方向的梯度磁场。

说明书

一种快速磁共振3D成像方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核磁共振技术，具体而言是一种采用多块同时采样技术来实现快速磁共振3D成像的方法。

背景技术

[0002] 磁共振成像已经成为研究生物体和药物评价的重要技术之一，也是医学临床诊断非常有用的手段。然而，由于磁共振信号比较微弱，实际应用中通常需要较长的成像时间，这一问题在进行磁共振3D成像时将尤为突出。随着相关技术的进步，许多快速成像方法在磁共振3D成像中得以实现和推广。例如，平面回波成像(EPI)、快速自旋回波成像(FSE)、敏感编码技术(SENSE)以及空间协调并行采集技术(SMASH)等。这些快速成像方法的共同特点是在一个重复时间(TR)里，采集同一层(或者同一块)中的多行数据。

[0003] 另一类方法是同时采集多层(或者多块)的数据，这类方法被称为SMI。实现SMI的方法是利用选择性激发脉冲同时激发多层(或者块)信号，并在数据采集期间施加选层(或者块)梯度，使得不同层(或者块)的信号频率范围不同，从而实现图像分离。

[0004] 目前，SMI主要用于磁共振2D成像，尚未在3D成像中得到应用。其中一个非常重要的原因是3D成像本身对磁共振成像系统中接收机的动态范围有很高的要求。当采用SMI进行3D成像时，接收机同时采集多层(或者块)的信号，需要更大的动态范围。但是，在现有技术中，实现SMI需要将接收机的带宽设置为较大的值(与常规的非SMI成像相比)，这将导致接收机的动态范围变小。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对上述问题，提出了一种采用多块同时采样(SMI)技术实现的快速磁共振3D成像方法。该方法在数据采集阶段施加“选块”梯度，使得不同块的信号频率范围不同，并采用多个接收机，每个接收机采集不同频率范围(对应不同块)的信号。

[0006] 本发明的目的是这样实现的：

[0007] 一种采用多块同时采样(SMI)技术实现的快速磁共振3D成像方法，它包括以下步骤：

[0008] a、本发明需要磁共振成像系统配备多个接收机，每个接收机可以独立设置中心频率和带宽。根据使用的接收机数目N(N≥2)，将第一相位编码的数目减少至常规数目的1/N。

[0009] b、在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，增加选块梯度，使得不同块的信号频率范围不同。

[0010] c、在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，采用N个接收机接收信号。通过设置每个接收机的中心频率和带宽，使每个接收机仅采集指定的频率范围(针对某一块)的信号。

[0011] d、在图像重建阶段，对每个接收机采集到数据分别进行3D傅立叶变换，得到图像I(i，j)。其中，i代表第i个接收机，j代表第j帧图像。

[0012] e、将重建得到的所有图像进行排序，I(1，1)、I(1，2)……I(2，1)、I(2，2)……I(i，j)、I(i，j+1)……。

[0013] 所述的“第一相位编码”，是指沿着“选块”方向的相位编码，也就是3D成像中第三维方向上的编码。

[0014] 所述的“增加选块梯度”，是指在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，施加一个沿着“选块”方向(也就是第一相位编码方向)的梯度磁场。

[0015] 在常规方法中，图像的第三维分辨率由第一相位编码的数目决定。本发明中，图像的第三维分辨率由第一相位编码的数目与接收机数目的乘机决定。因此本发明虽然减少了第一相位编码的数目，但可以保持图像的第三维分辨率不变。

[0016] 本发明的优点在于每个接收机仅接收指定频率范围的信号，因此沿着“选块”方向的相位编码(第一相位编码)的次数可以相应减少，从而可以加快成像速度。同时，接收机的带宽可以设置为较小的值(与现有SMI技术相比)，从而提高接收机的动态范围。另外，由于每个接收机仅采集一块信号，因此成像所需要的动态范围较小(与现有SMI技术相比)。

附图说明

[0017] 图1为现有SMI技术示意图

[0018] 图2为本发明示意图

具体实施方式

[0019] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

[0020] 本发明所需要的接收机个数与同时采集的块数相同。每个接收机的中心频率和带宽可以独立设置。

[0021] 本发明需要对常规磁共振3D成像序列进行改进。即，在数据采集阶段，增加“选块”梯度。

[0022] 在“选块”梯度的作用下，不同块的信号频率范围不同。如果采用现有技术(参阅图1)，需要增大接收机谱宽，才能保证接收机谱宽覆盖到所有信号的频率范围。采用本发明(参阅图2)，通过设置每个接收机的中心频率和带宽，使每个接收机仅采集指定的频率范围(针对某一块)的信号。

[0023] 下面以两块同时采样的磁共振3D成像为例加以说明。

[0024] 本实施例中，采用两个接收机。

[0025] A)将第一相位编码的数目减小一半(例如，假设当采用一个接收机时第一相位编码的次数为128，则当采用两个接收机时该数目减为64)，以达到缩短成像时间的目的。

[0026] B)在常规磁共振3D成像序列的数据采集阶段，增加选块梯度，使得不同块的信号频率范围不同；

[0027] C)在数据采集阶段，采用两个接收机接收信号。通过设置每个接收机的中心频率和带宽，使每个接收机仅采集指定的频率范围(针对某一块)的信号。假设选块梯度为GS，两块区域的起始点坐标(沿GS的方法)分别为L1和L2，截止点坐标分别为L3和L4，L1＜L2≤L3＜L4。则，接收机1的中心频率设置为F1＝F0+γ×GS×(L3-L1)/2，带宽设置为SW1＝γ×GS×(L3-L1)；接收机2的中心频率设置为F2＝F0+γ×GS×(L4-L2)/2，带宽设置为SW2＝γ×GS×(L4-L2)。F0是发射机的中心频率，也就是激发时采用的射频频率。γ是被测样品的旋磁比。

[0028] D)在图像重建阶段，对每个接收机采集到数据分别进行3D傅立叶变换，得到图像I(i，j)。其中，i代表接收机序号，i＝1，2；j代表第j帧图像。

[0029] E)将重建得到的所有图像进行排序，I(1，1)、I(1，2)……I(2，1)、I(2，2)……。