一種消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差異的方法與流程

本發明涉及磁共振成像技術領域，尤其涉及一種消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差異的方法。

背景技術：

近年來，隨著磁共振成像系統主磁場的提高、多通道線圈的應用和復雜信號處理技術的發展，磁共振成像的敏感性得到進一步的提高，磁共振成像能夠顯示以前無法看到的人體活體腦皮層的微細結構，其部分原因是來源于腦局部磁化率的改變。利用一般磁共振成像技術舍棄的相位信息得到的圖像稱為磁共振相位圖，高分辨磁共振相位圖可顯示在常規模圖上無法顯示或顯示不清的腦部結構，如深部腦核團和白質纖維束、活體灰質皮層的分層結構等。在相位圖的基礎上，通過反演算法將局域磁場分布反推回物質磁化率的空間分布，可定量顯示組織磁化率大小和局域磁化率分布，這一技術被稱為磁共振定量磁化率圖。磁共振定量磁化率圖是近年來磁共振成像技術方面一個新的重要進展，可用以研究帕金森病、阿爾茨海默病、多發性硬化、腦部微出血等疾病。

為了獲取定量磁化率所需要的磁場分布圖，可采用單回波或多回波梯度回波序列。多回波梯度回波序列在一次射頻激發后采集多個回波，可改善相位折疊并圖像信噪比。為了保證不同回波間的相位連續性，多回波一般采用單極讀出梯度模式采集，也就是當讀出梯度為同一極性時采集數據，這種方式會降低數據采集效率并增加回波間隔時間。而雙極讀出梯度模式采集，即在讀出梯度為不同極性時均采集，這樣數據采集效率更高并且回波間隔時間更短。但當采用雙極讀出梯度模式采集時，梯度波形延遲或渦流等因素會導致奇偶回波的相位差異。為了解決奇偶回波的相位不一致，可以在奇偶相位差異圖上手動選取均勻區域，然后線性擬合得到相位隨空間變化的關系，再進行奇偶回波校正。這種手動選取均勻區域，費時費力，而且有一定主觀性。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術中手動選取均勻區域的缺陷而提出得一種消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差異的方法。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種消除磁共振成像梯度回波序列奇偶相位差異的方法，包括如下步驟：

步驟1：由磁共振成像得到的模圖自動分割出大腦區域；

步驟2：由磁共振成像得到的前三個回波的相位圖計算得到奇偶回波相位差異圖，采用如下公式：

公式中Δθ(r)為沿著三維空間r分布相位差異圖，分別為第一、第二和第三回波的相位圖；

步驟3：標記出奇偶回波相位差異圖上的奇異點的位置

在奇偶回波相位差異圖上，計算大腦區域每個像素點位置的相位值與鄰近多個像素點位置上相位平均值的差值，當差值的絕對值超過一定閾值，就認為該像素的相位是奇異點；

步驟4：在空間三個方向線性擬合相位差異圖，得到三個方向的斜率和截距；擬合采用如下公式：

Δθ(r)＝g·r+θ₀ (2)

式中，g、θ₀為線性擬合得到斜率和截距；大腦區域外和奇異點均不參與擬合計算；

步驟5：校正偶數回波的相位，采用如下公式：

本發明可消除磁共振成像多回波梯度回波序列奇偶相位差異，能夠自動選取用以擬合相位差異的區域。與手動選取區域方法相比，省時省力，更為客觀，可為磁共振定量磁化率圖提供準確的結果。

附圖說明

圖1是本發明的流程圖；

圖2是本發明實施例中磁共振梯度回波采集得到的某一層面12個不同回波時間的模圖像；

圖3是本發明實施例中磁共振梯度回波采集得到的某一層面12個不同回波時間的相位圖；

圖4是本發明實施例中由模圖自動分割得到的大腦區域(橫斷面、矢狀面和冠狀面)圖；

圖5是本發明實施例中的奇偶回波相位差異圖；

圖6是本發明實施例校正前大腦基底節某個像素點相位隨回波時間的變化曲線圖；

圖7是本發明實施例校正后大腦基底節某個像素點相位隨回波時間的變化曲線圖。

具體實施方式

結合以下具體實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明。實施本發明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。

實施例

本實施例為一健康正常志愿者大腦數據，數據來源于西門子3.0T磁共振成像系統，數據采集采用三維梯度回波序列，其參數為：TR＝30ms，TE1＝3.3ms,ΔTE＝3.3ms,回波數為8，圖像空間分辨率為144*192*128，每個像素大小為1.25mm*1.25mm*1.25mm。數據采集得到模圖(圖2)和相位圖(圖3)。

步驟一：由磁共振成像得到的模圖自動分割出大腦區域。本實施例采用局部自適應模型分割法(Smith SM,Fast robust automated brain extraction.Hum Brain Mapp 2002；17(3):143–155),其得到的大腦區域橫斷面、矢狀面和冠狀面層面顯示見圖4。

步驟二：由磁共振成像得到的前三個回波的相位圖計算得到奇偶回波相位差異圖(圖5)，采用如下公式：

公式中Δθ(r)為沿著三維空間r分布相位差異圖，分別為第一、第二和第三回波的相位圖。

步驟三：標記出奇偶回波相位差異圖上的奇異點的位置

在奇偶回波相位差異圖上，計算大腦區域每個像素點位置的相位值與鄰近多個像素點位置上相位平均值的差值,當差值的絕對值超過一定閾值，就認為該像素的相位是奇異點。本實施例中相位差閾值為0.2。

步驟四：在空間三個方向線性擬合相位差異圖，得到三個方向的斜率和截距。擬合采用如下公式：

Δθ(r)＝g·r+θ₀ (2)

g、θ₀為線性擬合得到斜率和截距。大腦區域外和奇異點均不參與擬合計算。

步驟五：校正偶數回波的相位，采用如下公式：

圖6和圖7分別為校正前后大腦基底節某個像素點相位隨回波時間的變化。由圖7可看出，相位經過校正后，其隨回波時間的變化呈線性關系。

本發明的保護內容不局限于以上實施例。在不背離發明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。