[发明专利]脑功能磁共振成像方法和系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别涉及一种脑功能磁共振成像方法和系统。

【背景技术】

功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技术因其能够无创伤地对神经元活动进行较准确地定位，以及较好的可重复性和可行性等优势，已经成为脑功能成像发展最迅速的新技术之一。脑功能磁共振成像即用于对脑部成像的功能磁共振成像。

根据传统的Nyquist（奈奎斯特）采样定理，采集获得的图像的空间分辨率和时间分辨率存在此消彼长的关系的矛盾，想要获得高空间分辨率图像，就要牺牲图像的时间分辨率，若要提高图像的时间分辨率，则图像的空间分辨率就会降低，图像的空间分辨率和时间分辨率不可能同时达到高分辨率。

普通的fMRI成像，一方面，受到磁共振物理、硬件等因素制约，为了能使获得的图像达到一定的空间分辨率，一般2～3s才能获得一幅全脑图像，导致其获取到的图像的时间分辨率不高；而另一方面，大脑神经元活动引起的局部力流增加是短暂的，且在采样过程中功能信号又容易受到血液流动、头部不经意移动等因素的影响，这些因此导致其采集到的图像有可能不准确，即图像的空间分辨率不高。

总而言之，普通的fMRI成像采集到的图像的空间分辨率和时间分辨率不高。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能提高成像图像的时间分辨率和空间分辨率的脑功能磁共振成像方法。

一种脑功能磁共振成像方法，包括以下步骤：

对目标脑区的一个层面的k空间数据进行图像数据和导航数据的交替采样，其中，图像数据为对该层面的k空间数据的所有行进行采样得到的数据，导航数据为对该层面的k空间数据的指定的中间行进行采样得到的数据；

将磁共振信号表示为部分可分离函数，其中，磁共振信号随着时间维度的信号变化被表示为L个空间基函数和L列时间基函数的乘积的和，L表示阶数，空间基函数、时间基函数以及阶数都为待估计的参数；

根据采样得到的导航数据构建所述时间基函数并确定所述阶数，并根据采样得到的图像数据和确定的阶数构建所述空间基函数，从而得到磁共振信号的部分可分离函数的表达式；

根据磁共振信号的部分可分离函数的表达式计算磁共振信号数据；

根据磁共振信号数据重建脑功能图像。

在其中一个实施例中，所述图像数据和导航数据的采样为对所述k空间数据进行的稀疏采样。

在其中一个实施例中，所述对目标脑区的一个层面的k空间数据进行图像数据和导航数据的交替采样的步骤为：

在采样过程的相邻两个射频周期内，其中一个射频周期采样得到预设数量的图像数据，另一个射频周期采样得到预设数量的导航数据。

在其中一个实施例中，所述根据磁共振信号数据重建脑功能图像的步骤为：

将所述磁共振信号数据进行傅里叶逆变换，以重建脑功能图像。

此外，还有必要提供一种能提高成像图像的时间分辨率和空间分辨率的脑功能磁共振成像系统。

一种脑功能磁共振成像系统，包括：

采样模块，用于对目标脑区的一个层面的k空间数据进行图像数据和导航数据的交替采样，其中，图像数据为对该层面的k空间数据的所有行进行采样得到的数据，导航数据为对该层面的k空间数据的指定的中间行进行采样得到的数据；

模型构建模块，用于将磁共振信号表示为部分可分离函数，其中，磁共振信号随着时间维度的信号变化被表示为L个空间基函数和L列时间基函数的乘积的和，L表示阶数，空间基函数、时间基函数以及阶数都为待估计的参数；

模型求解模块，用于根据采样得到的导航数据构建所述时间基函数并确定所述阶数，并根据采样得到的图像数据和确定的阶数构建所述空间基函数，从而得到磁共振信号的部分可分离函数的表达式；

磁共振信号计算模块，用于根据磁共振信号的部分可分离函数的表达式计算磁共振信号数据；

脑功能图像重建模块，用于根据磁共振信号数据重建脑功能图像。

在其中一个实施例中，所述采样模块对图像数据和导航数据的采样为对所述k空间数据进行的稀疏采样。

在其中一个实施例中，所述采样模块在采样过程的相邻两个射频周期内，其中一个射频周期采样得到预设数量的图像数据，另一个射频周期采样得到预设数量的导航数据。

在其中一个实施例中，所述脑功能图像重建模块用于将所述磁共振信号数据进行傅里叶逆变换，以重建脑功能图像。