非对比增强磁共振静脉造影成像方法

摘要

本发明提供了一种非对比增强磁共振静脉造影成像方法，所述成像方法包含：通过结合章动交互延迟的特定激发模块和平衡稳态自由旋进序列，对图像进行采集，获得动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像；通过结合运动敏感致平衡模块和平衡稳态自由旋进序列，对图像进行采集，得到动脉血管受到抑制的图像；将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像，获得静脉血管图像。以此，获得血管周围组织和动脉血管均受到抑制、而静脉血管得到突显的图像。

权利要求

1.一种非对比增强磁共振静脉造影成像方法，其特征在于，所述成像方法包含：通过结合章动交互延迟的特定激发模块和平衡稳态自由旋进序列，对图像进行采集，获得动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像；

通过结合运动敏感致平衡模块和平衡稳态自由旋进序列，对图像进行采集，得到动脉血管受到抑制的图像；

将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像，获得静脉血管图像；

所述运动敏感致平衡模块和平衡稳态自由旋进序列之间还包含：在运动敏感致平衡模块后加上损毁梯度，对信号图像中的横向磁化矢量进行散相处理；

采用平衡稳态自由旋进序列对散相处理后的信号图像进行读出。

2.根据权利要求1所述的非对比增强磁共振静脉造影成像方法，其特征在于，所述章动交互延迟的特定激发方法和平衡稳态自由旋进序列之间还包含：在章动交互延迟的特定激发模块后加上损毁梯度，对信号图像中的横向磁化矢量进行散相处理；

采用平衡稳态自由旋进序列对散相处理后的信号图像进行读出。

3.根据权利要求2所述的非对比增强磁共振静脉造影成像方法，其特征在于，所述损毁梯度和平衡稳态自由旋进序列之间还包含：在损毁梯度后加上脂肪抑制模块，进一步抑制来自脂肪的信号；

采用平衡稳态自由旋进序列对抑制掉脂肪信号后的信号图像进行读出。

4.根据权利要求1所述的非对比增强磁共振静脉造影成像方法，其特征在于，所述损毁梯度和平衡稳态自由旋进序列之间还包含：在损毁梯度后加上脂肪抑制模块，进一步抑制来自脂肪的信号；

采用平衡稳态自由旋进序列对抑制掉脂肪信号后的信号图像进行读出。

5.根据权利要求1所述的非对比增强磁共振静脉造影成像方法，其特征在于，所述将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像包含：将获得的动脉血管受到抑制的图像与所述动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像直接进行减影，在减影过程中，两幅图像所共同包含的静态组织特征和动脉血管特征得到消除，保留静脉血管图像。

说明书

非对比增强磁共振静脉造影成像方法

技术领域

[0001] 本发明涉及磁共振成像领域，尤指一种非对比增强磁共振静脉造影成像方法。

背景技术

[0002] 磁共振血管造影成像可以分为两大类，根据在成像过程中是否使用对比剂，可分为对比增强磁共振血管造影成像以及非对比增强磁共振血管造影成像。对比增强磁共振血管造影成像通过对比剂的使用(如钆)，拥有对血管狭窄程度的显示比较真实、对血管腔的显示更为可靠以及通过一次注射可以显示多部位的动脉静脉等优点，然而，近年来的研究表明，在对比增强磁共振血管造影成像中所使用的钆对比剂可能导致严重的不良反应，如肾源性系统性纤维化，并且对比剂昂贵的价格使得对比增强磁共振血管造影成像的成本过高，与此同时，磁共振硬件和软件的进步使得非对比增强磁共振血管造影成像技术发展迅速，也使得非对比增强磁共振血管造影成像技术成为目前的研究热点。

[0003] 血管中血液的流动使得血液中受激发的自旋散像更快，使得血管中血液的信号强度同周围静态组织的信号强度产生差别，该特性使得非对比增强磁共振血管造影成像成为可能。

[0004] 目前，非对比增强磁共振静脉血管造影成像通过将仅动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像而实现。在众多抑制血管中血液信号的方法中，已有研究者使用运动敏感致平衡(MSDE,motion-sensitized driven equilibrium)方法或在血流流入方向添加饱和带的方式抑制动(静)脉血流来实现静脉血管造影成像。运动敏感致平衡(MSDE)方法对血液的流动速度较为敏感，当血流速度较慢时，难以完全抑制血液的信号，这使得该方法不能很好的抑制静脉血流的信号；而添加饱和带的方法对血流速度和层厚之间的平衡要求非常高，导致其在三维成像中难以取得高质量的多层黑血图像；因此，利用该方法对静脉血管中血液的信号进行抑制效果不佳，导致减影后所得图像不能很好的突出静脉血管的特征。

发明内容

[0005] 本发明目的在于提供一种非对比增强磁共振静脉血管成像方法，通过该方法能够很好的突显静脉血管的特征，同时抑制静态组织和动脉血管的特征。

[0006] 为达上述目的，本发明具体提供一种非对比增强磁共振静脉造影成像方法，所述成像方法包含：通过结合章动交互延迟的特定激发(DANTE,delay alternating with nutation for tailored excitation)模块和平衡稳态自由旋进序列(bSSFP，balanced steady-state free precession)，对图像进行采集，获得动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像；通过结合运动敏感致平衡模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列，对图像进行采集，得到动脉血管受到抑制的图像；将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像，获得静脉血管图像。

[0007] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述章动交互延迟的特定激发(DANTE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在章动交互延迟的特定激发(DANTE)模块后加上损毁梯度，对信号图像中的横向磁化矢量进行散相处理；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对散相处理后的信号图像进行读出。

[0008] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述损毁梯度和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在损毁梯度后加上脂肪抑制方法，进一步抑制脂肪的信号；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对抑制掉脂肪信号后的信号图像进行读出。

[0009] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述运动敏感致平衡(MSDE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在运动敏感致平衡(MSDE)模块后加上损毁梯度，对信号图像中的横向磁化矢量进行散相处理；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对散相处理后的信号图像进行读出。

[0010] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述损毁梯度和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在损毁梯度处理后加上脂肪抑制模块，进一步抑制脂肪的信号；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对抑制掉脂肪信号和动脉血管信号的图像进行读出。

[0011] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像包含：将获得的动脉血管受到抑制的图像与所述动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像直接进行减影，在减影过程中，两幅图像所共同包含的静态组织特征和动脉血管特征得到消除，仅留下静脉血管。

[0012] 本发明的有益技术效果在于：通过减影所得到的图像中静脉血管的特征明显，能够获得高质量的磁共振静脉图像；对血流速度和层厚之间的平衡要求不高，能够更方便的在三维成像中取得高质量的静脉图像。

附图说明

[0013] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

[0014] 图1为本发明所提供的非对比增强磁共振静脉造影成像方法流程图；

[0015] 图2为章动交互延迟的特定激发(DANTE)模块序列图；

[0016] 图3为章动交互延迟的特定激发(DANTE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)扫描序列图；

[0017] 图4为运动敏感致平衡(MSDE)模块序列图；

[0018] 图5为运动敏感致平衡(MSDE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)扫描序列图；

[0019] 图6为运动敏感致平衡(MSDE)扫描图像减影章动交互延迟的特定激发(DANTE)扫描图像示意图；

[0020] 图7A为本发明所提供方法获得的腿部纵向面静脉血管图像；

[0021] 图7B为运动敏感致平衡(MSDE)方法获得的腿部纵向面静脉血管图像；

[0022] 图7C为利用运动敏感致平衡(MSDE)方法获得的横向抑制动脉血管图像；

[0023] 图7D为利用章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法获得的横向抑制动脉血管和静脉血管图像；

[0024] 图7E为利用运动敏感致平衡(MSDE)方法获得的横向抑制动脉血管和静脉血管图像。

具体实施方式

[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0026] 请参考图1所示，本发明具体提供一种非对比增强磁共振静脉造影成像方法，所述成像方法包含：S101通过结合章动交互延迟的特定激发(DANTE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列，对图像进行采集，获得动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像；S102通过结合运动敏感致平衡(MSDE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列，对图像进行采集，得到动脉血管受到抑制的图像；S103将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像，获得静脉血管图像。该静脉血管图像为静态组织和动脉血管均受到抑制的图像，因此较现有技术来讲，更为清晰准确。

[0027] 本申请中所扫描的部位是静止的，因此，在通常情况下，通过不同方法获得的两幅图像中所包含的特征在两幅图像中的位置是相同的，减影之后便不会出现空隙。如果出现两幅图像中的特征在位置上发生偏差的情况，可以通过图像配准的方法进行处理，在此，不再详述。

[0028] 在上述步骤S101中结合章动交互延迟的特定激发模块(DANTE,delay alternating with nutation for tailored excitation)是一种抑制血管中流动血液信号的方法，其拥有对血管中血液信号抑制效果好、对血流速度不敏感等优点，但是，其不能够选择性的抑制动脉血管或者静脉血管的信号。章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法通过施加一系列非选择性的小角度射频脉冲，同时在每个射频脉冲之间穿插方向相同、面积相等的梯度脉冲，能够使静态组织和血液中的自旋沿梯度方向拥有相位增加量，该方法的序列结构如下图2所示。

[0029] 请参考图2所示，对静态组织中的自旋而言，任意自旋所处磁场的强度在幅值恒定的梯度场中是不变的，因此，静态组织中自旋的相位沿梯度方向的变化是线性的，具有线性相关性；对于动脉血管和静脉血管来说，由于血管中的血液具有流动性，因此，在不同时刻，血液中的同一自旋所处磁场的强度是变化的，从而导致血液中自旋的相位沿梯度方向的变化是非线性的，不具有线性相关性，且血液中自旋沿梯度方向的相位增加量同血液的流动速度有关。若假定血液流速为一常数v，在时间t时，自旋所处的位置满足X(t)＝X0+vt，则在第(n-1)和第n个射频脉冲之间自旋的相位增加量满足如下公式：

[0030]

[0031] 其中，△θ(n)为自旋的相位在第(n-1)和第n个射频脉冲之间的增加量，G为梯度脉冲的幅值，γ为旋磁比，tD为连续两个射频脉冲的间隔时间。根据该原理，章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法能够将动脉血管和静脉血管中血液的信号抑制掉，同时保留周围静态组织的信号。

[0032] 在上述步骤S102中，运动敏感致平衡(MSDE,motion-sensitized driven equilibrium)模块同样可以用来对血管中血流信号进行抑制，该方法由在X轴正方向、Y轴正方向和X轴负方向先后分别施加的非选择性的90°、180°和90°射频脉冲，以及每个射频脉冲之间所施加的运动敏感梯度(MSGs,motion sensitization gradients)组成，该序列的结构如下图4所示。

[0033] 由于动脉血管和静脉血管中血液的流动性，血液中的自旋在不同时刻处在不一样的磁场强度之中，从而导致血液中自旋的相位同血管周围静态组织的相位产生差别，在非选择性90°、180°和90°射频脉冲的连续作用下，静态组织中的自旋在运动敏感致平衡(MSDE)方法之后完全回聚，而血液中的自旋仍处在失相状态，因此，在读取信号时静态组织的信号强于动脉血管和静脉血管中血液的信号，从而达到抑制血管中血流信号的效果。然而，运动敏感致平衡(MSDE)对血液的流动速度较为敏感，在实际情况下，静脉血管中血液流动的速度远慢于动脉血管中血液的流动速度，使得静脉血管中自旋的散像效果不够明显，从而导致运动敏感致平衡(MSDE)方法对静脉血管中血液的信号的抑制效果不够明显，在图像中表现为静脉血管的高信号。

[0034] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法后加上损毁梯度，对信号图像中的横向磁化矢量进行散相处理，即对不需要的横向磁化矢量进行散相，留下需要的纵向磁化矢量；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对散相处理后的信号图像进行读出。

[0035] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述损毁梯度处理和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在损毁梯度后加上脂肪抑制模块，进一步抑制脂肪的信号；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对抑制掉脂肪信号后的信号图像进行读出。

[0036] 在章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法后加上损毁梯度和脂肪抑制方法，可以将动脉血管、静脉血管和脂肪的信号完全的抑制掉。随后，采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对信号进行读出，该过程的序列结构如下图3所示。

[0037] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述运动敏感致平衡(MSDE)模块和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在运动敏感致平衡(MSDE)方法后加上损毁梯度，对信号图像中的横向磁化矢量进行散相处理，即对不需要的横向磁化矢量进行散相，留下需要的纵向磁化矢量；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对散相处理后的信号图像进行读出。

[0038] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述损毁梯度和平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列之间还包含：在损毁梯度处理后加上脂肪抑制模块，进一步抑制脂肪的信号；采用平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列对抑制掉脂肪信号后的信号图像进行读出。同样，在运动敏感致平衡(MSDE)方法之后加上损毁梯度和脂肪抑制抑制模块，能够将动脉血管和脂肪的信号完全抑制，同时保留了周围静态组织和静脉血管的信号。该过程的序列结构如下图5所示。

[0039] 在上述非对比增强磁共振静脉造影成像方法中，所述将获得的动脉血管受到抑制的图像减影动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像包含：将获得的动脉血管受到抑制的图像与所述动脉血管和静脉血管均受到抑制的图像直接进行减影，在减影过程中，两幅图像所共同包含的静态组织特征和动脉血管特征得到消除，仅留下静脉血管。

[0040] 在上述实施例中，章动交互延迟的特定激发(DANTE)和平衡稳态自由旋进(bSSFP)扫描所得图像为动脉血管和静脉血管均受到抑制、而保留静态组织的图像，运动敏感致平衡(MSDE)和平衡稳态自由旋进(bSSFP)扫描所得图像为动脉血管受到抑制、但保留静脉血管和静态组织的图像，将运动敏感致平衡(MSDE)扫描所得图像减影章动交互延迟的特定激发(DANTE)扫描所得图像，便可得到动脉血管和静态组织受到抑制，而静脉血管得到保留的图像，该过程的示意图如下图6所示。

[0041] 本发明在3T磁共振系统(MAGNETOM Trio,Siemens,Germany)上对进行了初步验证，证实了本发明的可行性(如下图7A到图7E所示)。相比于原有的仅用运动敏感致平衡(MSDE)抑制动静脉血管信号的方法，本发明提出的方法可以得到更好的图像质量。

[0042] 其中，图7A为本发明对腿部沿纵向的扫描结果，图7B为仅用运动敏感致平衡(MSDE)扫描减影所得的对比图像，从图7A和图7B中可以看到，本发明所得图像中静脉特征明显优于仅用运动敏感致平衡(MSDE)扫描减影所得图像(如箭头所示)。图7C、图7D和图7E分别为利用运动敏感致平衡(MSDE)方法抑制动脉血管、章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法抑制动脉血管和静脉血管以及运动敏感致平衡(MSDE)方法抑制动脉血管和静脉血管所得的腿部横截面图像，从图中可以看到，相对于运动敏感致平衡(MSDE)方法，章动交互延迟的特定激发(DANTE)方法更好的抑制了血流速度较慢的静脉血管信号(如箭头所示)，因此，该实验结果也证明了本发明利用运动敏感致平衡(MSDE)扫描减影和章动交互延迟的特定激发(DANTE)扫描减影所得静脉血管图像优于仅用运动敏感致平衡(MSDE)扫描减影所得的图像。

[0043] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。