基于磁共振的黑血電影成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于磁共振的黑血電影成像方法，包括：在磁共振的磁化準(zhǔn)備階段通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號；通過心電門控同步心電信號；以及基于心電信號，對其中血流信號被抑制的目標(biāo)區(qū)域進行圖像采集并根據(jù)所采集到的第一圖像生成目標(biāo)區(qū)域的黑血電影圖像。本發(fā)明實施例的基于磁共振的黑血電影成像方法，抑制了血流信號，消除了血液流動所誘發(fā)的流動偽影，從而能夠清晰確定血管壁和血管腔之間的邊界，實現(xiàn)對血管壁邊界的精確描繪，最終實現(xiàn)對血管動態(tài)特性和功能特性的準(zhǔn)確評估。
【專利說明】基于磁共振的黑血電影成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于磁共振的黑血電影成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)的研究表明，高血壓、動脈粥樣硬化、中風(fēng)等心血管疾病的發(fā)生與動脈僵硬存在重要的聯(lián)系。原因是隨著動脈管壁的彈性降低，動脈存儲血液的順應(yīng)性減弱，從而造成血壓增加，增加心血管疾病發(fā)生的風(fēng)險。因此，評價動脈管壁的動力學(xué)特性，對于相關(guān)的心血管疾病的預(yù)防、監(jiān)測以及治療，都具有重要的臨床意義。
[0003]目前主要使用亮血電影成像技術(shù)研究動脈動力學(xué)特性。借助電影成像技術(shù)，可以獲取心動周期內(nèi)不同時間點的若干幀圖像，通過測量管腔面積在心動周期內(nèi)的變化，可以量化分析動脈動力學(xué)特性。但是，亮血電影成像受到兩個方面的限制:容易受到流動偽影的干擾，影響定量分析的準(zhǔn)確性；不能區(qū)分血管內(nèi)外管壁，因此不能提供對應(yīng)的血管壁信息。
[0004]相對于亮血成像技術(shù)，黑血成像技術(shù)具有更加優(yōu)越的特性。黑血成像技術(shù)，是指通過特定的磁化準(zhǔn)備序列，抑制成像區(qū)域的血流信號，使其最終在圖像上表現(xiàn)為“暗信號”的成像方式。黑血成像技術(shù)主要有如下兩個方面的優(yōu)勢:首先，由于血流信號被抑制，流動偽影大幅度減少；同時，血流與管壁之間的對比度增加，分界更加清晰，因而可以更加準(zhǔn)確地評估血管的動力學(xué)特性。但是目前由于血流抑制效率、信噪比以及成像速度等因素的限制，難以同時滿足抑制血流信號和快速獲取動力學(xué)圖像兩個方面的要求，黑血技術(shù)仍局限應(yīng)用于靜態(tài)成像，提供結(jié)構(gòu)學(xué)信 息，而在電影成像中的應(yīng)用受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明需要提供一種基于磁共振的黑血電影成像方法，通過該方法抑制了血流信號，消除了血液流動所誘發(fā)的流動偽影，從而能夠清晰確定血管壁和血管腔之間的邊界，實現(xiàn)對血管壁邊界的精確描繪，最終實現(xiàn)對血管動態(tài)特性和功能特性的準(zhǔn)確評估。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，提出一種基于磁共振的黑血電影成像方法，包括:在所述磁共振的磁化準(zhǔn)備階段通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號；通過心電門控同步心電信號；以及基于所述心電信號，對其中所述血流信號被抑制的目標(biāo)區(qū)域進行圖像采集并根據(jù)所采集到的第一圖像生成所述目標(biāo)區(qū)域的黑血電影圖像。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，所述VESP序列包括T2準(zhǔn)備脈沖序列、散相梯度以及在所述T2準(zhǔn)備脈沖序列后的破壞梯度，其中，所述T2準(zhǔn)備脈沖序列依次包括一個90° x脈沖，一個或多個180° y脈沖，以及一個90° -x脈沖；所述散相梯度在讀出方向、相位編碼方向和選層方向中的至少一個方向施加。
[0009]根據(jù)在本發(fā)明的一個實施例，所述通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號，包括:將所述90° x脈沖作用于所述目標(biāo)區(qū)域，以使所述目標(biāo)區(qū)域的血流中運動的質(zhì)子和所述目標(biāo)區(qū)域的血管中靜止的質(zhì)子翻轉(zhuǎn)至橫截面；將所述一個或多個180° y脈沖和所述散相梯度共同作用于所述目標(biāo)區(qū)域，以將翻轉(zhuǎn)后的運動的質(zhì)子散相；將所述90° x脈沖作用于翻轉(zhuǎn)后的靜止的質(zhì)子和散相后剩余的運動的質(zhì)子，以將所述翻轉(zhuǎn)后的靜止的質(zhì)子和所述散相后剩余的運動的質(zhì)子翻轉(zhuǎn)至垂直方向；將所述破壞梯度作用于所述目標(biāo)區(qū)域以清除所述橫截面殘余的磁矩。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述散相梯度為滿足以下條件的任意流速敏感梯度:
[0011]/}1{) J G{t)dt = O ,
[0012]以使所述散相梯度不引起所述靜止質(zhì)子的相位變化；以及
[0013]OT1 = JG(V)-tdt Φ O ,
[0014]以使所述散相梯度引起所述運動質(zhì)子散相；其中，IVHi1分別為所述散相梯度的零階梯度矩和一階梯度矩。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的運動的質(zhì)子分別具有不同的流動速度，在所述將所述一個或多個180° y脈沖和所述散相梯度共同作用于所述目標(biāo)區(qū)域的過程中，所述散相梯度作用于所述具有不同流動速度的運動的質(zhì)子時，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)單個像素內(nèi)具有不同流動速度的運動的質(zhì)子分別產(chǎn)生不同的相位變化，發(fā)生散相；當(dāng)所述單個像素內(nèi)的運動的質(zhì)子發(fā)生散相時，所述單個像素內(nèi)的運動的質(zhì)子的磁矩相互抵消，所述單個像素對應(yīng)的血流信號被抑制。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)單個運動質(zhì)子的相位變化為: [0017]盧=;./.#/-.').]^/)./^//，其中，///,=J"G⑴.姑為所述散相梯度的一階梯
度矩，Y為所述單個運動的質(zhì)子的旋磁比，V(F)為所述單個運動質(zhì)子的流動速度。
[0018]所述心電門控同步心電信號的方式主要包括前瞻式(Prospective)和/或回顧式(Retrospective)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述通過心電門控同步心電信號之前，還包括:通過壓脂序列抑制所述目標(biāo)區(qū)域的脂肪信號。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過快速圖像采集方法對所述其中所述血流信號被抑制的目標(biāo)區(qū)域進行圖像采集，其中，所述快速圖像采集方法主要包括平面回波成像、快速自旋回波成像、螺旋槳式成像、螺旋式成像、變密度螺旋式成像、自旋回波成像、穩(wěn)態(tài)自由進動成像、梯度回波成像、平行成像。
[0021]本發(fā)明實施例的黑血電影成像方法，是一種基于速度選擇性準(zhǔn)備(VElocitySelective Preparation, VESP)黑血技術(shù)和快速圖像采集技術(shù)的黑血電影成像方法,具有以下優(yōu)點:
[0022](I)通過在磁共振的磁化準(zhǔn)備階段抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號，消除了血流所誘發(fā)的流動偽影，從而能夠清晰確定血管壁和血管腔之間的邊界，實現(xiàn)對血管壁邊界的精確描繪，最終實現(xiàn)對血管動態(tài)特性和功能特性的更加準(zhǔn)確的評估；
[0023](2)通過在磁共振的磁化準(zhǔn)備階段抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號，可以同時區(qū)分出血管壁內(nèi)外管壁，進而計算血管壁面積或者血管壁厚度，并分析其在心動周期內(nèi)的變化；
[0024](3)通過使用心電門控同步心電信號，避免了在一個心動周期內(nèi)連續(xù)采集一幅圖像，相對于靜態(tài)成像方式而言，可以減少血管搏動引起的圖像模糊；
[0025](4)使用VESP黑血技術(shù)，并可以與多種快速成像技術(shù)結(jié)合，成像速度快，信噪比高，具有更加廣泛的適用性。
[0026]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于磁共振的黑血電影成像方法的流程圖；
[0029]圖2為根據(jù)本本發(fā)明一個實施例的VESP序列的示意圖；
[0030]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號的方法流程圖；
[0031]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過前瞻式和回顧式兩種同步心電信號的示意圖；
[0032]圖5a和圖5b 為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過回顧式同步心電信號過程中采集圖像信號的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于磁共振的黑血電影成像方方法，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0034]為了研究動脈管壁的動力學(xué)系統(tǒng)及其與相關(guān)心血管疾病的關(guān)系，本發(fā)明中，發(fā)明人首次將黑血成像技術(shù)應(yīng)用于電影成像中，即首次提出了基于磁共振的黑血電影成像技術(shù)，相對于亮血電影成像技術(shù)而言，黑血電影成像技術(shù)在研究動脈壁管動力學(xué)特性方面更加有優(yōu)勢。黑血電影成像技術(shù)能夠抑制血流信號，從而消除血流引起的流動偽影影響，進而實現(xiàn)對血管壁邊界的精確描繪，最終實現(xiàn)對血管壁功能參數(shù)的準(zhǔn)確評估。同時黑血電影技術(shù)可以區(qū)分血管壁內(nèi)外邊界，從而能夠提供詳細的血管壁信息。
[0035]基于上述研究，本發(fā)明的實施例提出了一種基于磁共振的黑血電影成像方法，圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于磁共振的黑血電影成像方法的流程圖。
[0036]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基于磁共振的黑血電影成像方法，包括步驟SlOl:在磁共振的磁化準(zhǔn)備階段通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號。
[0037]下面將對步驟SlOl進行詳細說明。在步驟SlOl中，目標(biāo)區(qū)域為黑血電影圖像的采集區(qū)域，可根據(jù)不同研究和應(yīng)用，將目標(biāo)區(qū)域設(shè)置為不同的位置，如可為頸總動脈、腹主動脈、心臟等。本發(fā)明的實施例對目標(biāo)區(qū)域的位置不做限定。
[0038]在本發(fā)明的一個實施例中，VESP序列包括T2準(zhǔn)備脈沖序列、散相梯度以及在T2準(zhǔn)備脈沖序列后的破壞梯度，其中，T2準(zhǔn)備脈沖序列依次包括一個90° x脈沖，一個或多個180° y脈沖，以及一個90° _x脈沖。其中，90° ,脈沖是沿預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的X軸方向入射的90°脈沖，180° y脈沖是沿預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的y軸方向入射的180°脈沖，90° _x脈沖是沿預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的-X軸方向入射的90°脈沖。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施例對脈沖的形狀和實現(xiàn)方式不做限定，如矩形脈沖、SINC脈沖或者絕熱(adiabatic)脈沖等。
[0039]在本發(fā)明的實施例中，T2準(zhǔn)備脈沖序列中的脈沖也可依次分別為上述脈沖的等效脈沖，例如，如果90° ,脈沖為順時針方向上的，其等效脈沖為逆時針方向上的270° ,脈沖。本發(fā)明實施例中使用的脈沖僅為示例性的，并非僅能通過上述示例來實現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)上述示例進行相應(yīng)的擴展或變化，這些均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0040]在本發(fā)明的實施例中，散相梯度在K空間的讀出方向、相位編碼方向和選層方向中的至少一個方向施加，在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，可在讀出方向、相位編碼方向和選層方向三個方向均施加散相梯度。
[0041]具體地，圖2為根據(jù)本本發(fā)明一個實施例的VESP序列的示意圖。如圖2所示，該VESP序列包括由一個90° x脈沖，兩個180° y脈沖，以及一個90° _x脈沖組成的T2準(zhǔn)備脈沖序列、從讀出方向(Gx)、相位編碼方向(Gy)和選層方向(Gz)三個方向施加的散相梯度以及破壞梯度S。
[0042]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號的方法流程 圖。如圖3本發(fā)明實施例的通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號包括以下步驟:
[0043]S201，將90° x脈沖作用于目標(biāo)區(qū)域，以使目標(biāo)區(qū)域的血流中運動的質(zhì)子和目標(biāo)區(qū)域的血管中靜止的質(zhì)子翻轉(zhuǎn)至橫截面。
[0044]在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)90° x脈沖作用于目標(biāo)區(qū)域時，目標(biāo)區(qū)域的血流中運動的質(zhì)子和目標(biāo)區(qū)域的血管中靜止的質(zhì)子受到90° x脈沖作用被翻轉(zhuǎn)至橫截面，即上述預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的xy平面。
[0045]S202，將一個或多個180° y脈沖和散相梯度共同作用于目標(biāo)區(qū)域，以將翻轉(zhuǎn)后的運動的質(zhì)子散相。
[0046]在本發(fā)明的實施例中，散相梯度為滿足以下條件的任意流速敏感梯度:
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁共振的黑血電影成像方法，其特征在于，包括: 在所述磁共振的磁化準(zhǔn)備階段通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號; 通過心電門控同步心電信號；以及 基于所述心電信號，對其中所述血流信號被抑制的目標(biāo)區(qū)域進行圖像采集并根據(jù)所采集到的第一圖像生成所述目標(biāo)區(qū)域的黑血電影圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述VESP序列包括T2準(zhǔn)備脈沖序列、散相梯度以及在所述T2準(zhǔn)備脈沖序列后的破壞梯度，其中， 所述T2準(zhǔn)備脈沖序列依次包括一個90° x脈沖，一個或多個180° y脈沖，以及一個90。_x脈沖； 所述散相梯度 在讀出方向、相位編碼方向和選層方向中的至少一個方向施加。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過速度選擇準(zhǔn)備VESP序列抑制目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的血流信號，包括: 將所述90° x脈沖作用于所述目標(biāo)區(qū)域，以使所述目標(biāo)區(qū)域的血流中運動的質(zhì)子和所述目標(biāo)區(qū)域的血管中靜止的質(zhì)子翻轉(zhuǎn)至橫截面； 將所述一個或多個180° y脈沖和所述散相梯度共同作用于所述目標(biāo)區(qū)域，以將翻轉(zhuǎn)后的運動的質(zhì)子散相； 將所述90° x脈沖作用于翻轉(zhuǎn)后的靜止的質(zhì)子和散相后剩余的運動的質(zhì)子，以將所述翻轉(zhuǎn)后的靜止的質(zhì)子和所述散相后剩余的運動的質(zhì)子翻轉(zhuǎn)至垂直方向； 將所述破壞梯度作用于所述目標(biāo)區(qū)域以清除所述橫截面殘余的磁矩。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述散相梯度為滿足以下條件的任意流速敏感梯度:
/H0 = J G{t)dt - O , 以使所述散相梯度不引起所述靜止質(zhì)子的相位變化；以及 m,-JG{t).tdt Φ O， 以使所述散相梯度引起所述運動質(zhì)子散相；其中， m0, Hi1分別為所述散相梯度的零階梯度矩和一階梯度矩。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的運動的質(zhì)子分別具有不同的流動速度，在所述將所述一個或多個180 ° y脈沖和所述散相梯度共同作用于所述目標(biāo)區(qū)域的過程中， 所述散相梯度作用于所述具有不同流動速度的運動的質(zhì)子時，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)單個像素內(nèi)具有不同流動速度的運動的質(zhì)子分別產(chǎn)生不同的相位變化，發(fā)生散相； 當(dāng)所述單個像素內(nèi)的運動的質(zhì)子發(fā)生散相時，所述單個像素內(nèi)的運動的質(zhì)子的磁矩相互抵消，所述單個像素對應(yīng)的血流信號被抑制。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，其中，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)單個運動質(zhì)子的相位變化為:
,其中，ZW1 =] (?(?)々&為所述散相梯度的一階梯度矩，Y為所述單個運動的質(zhì)子的旋磁t匕，>(0為所述單個運動質(zhì)子的流動速度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述心電門控同步心電信號的方式主要包括前瞻式和/或回顧式。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通過心電門控同步心電信號之前，還包括: 通過壓脂序列抑制所述目標(biāo)區(qū)域的脂肪信號。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過快速圖像采集方法對所述其中所述血流信號被抑制的目標(biāo)區(qū)域進行圖像采集，其中， 所述快速圖像采集方法主要包括平面回波成像、快速自旋回波成像、螺旋槳式成像、螺旋式成像、變密度螺旋式成像、自旋回波成像、穩(wěn)態(tài)自由進動成像、梯度回波成像、平行成像。
【文檔編號】A61B5/055GK103976735SQ201410184612
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】郭華, 董莉, 苑純, 張喆, 戴二鵬 申請人:清華大學(xué)