[发明专利]一种用于MRI对比度增强的成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学影像领域，特别是磁共振成像领域，具体涉及一种用于MRI对比度增强的成像方法。

背景技术

磁共振成像（MRI）已发展成为一种非常强大的医学诊断手段，它特别适应于脑组织、神经系统以及人体软组织等部位的诊断检测。在磁共振成像中，脉冲序列扮演着核心角色，即操控原子自旋的磁矩从而产生预期的磁共振信号。反转恢复（IR）序列是常用的传统脉冲序列，它由一个180°反转脉冲、一定的延迟时间和一个90°激发脉冲构成，可获得T₁加权成像。传统IR序列由于结构简单，在临床上尤其是儿科有着较为广泛的应用。然而上述传统脉冲序列均由90°和180°硬脉冲构成，序列结构单一、脉冲瞬时功率较大，检测过程中发热明显，对人体存在一定的安全隐患。此外，传统脉冲序列在单次扫描中还需使用额外的延迟时间以获得一定的纵向或横向组织磁矩差异，从而增加磁共振成像中多次扫描所需的时间，降低医学检测效率。更为重要的是，由于仅仅使用了固定角度的硬脉冲，传统脉冲序列对组织的自旋磁矩缺乏柔性操控，从而进一步限制了磁共振成像对比度的提高。例如，对2岁以下的婴幼儿脑医学诊断中往往使用反转恢复序列获取T₁加权成像，但由于婴幼儿的脑组织尚处于生长阶段，其组织间的弛豫时间差异很小，因此采用传统IR序列无法获得高对比度的组织成像，从而增大儿科脑疾病诊断的难度。

近年来，为增强磁共振成像对比度，在临床检测中往往配合使用磁共振造影剂，其基本原理是通过口服或静脉注射显影介质改变组织内的质子弛豫时间，然后在强磁场下使用脉冲序列激发组织中的质子，从而获得增强的磁共振图像。然而，此种成像增强方法存在一定的安全性问题，比如，尽管磁共振成像钆造影剂被证实与用于X 射线成像或CT成像的碘造影剂相比，在临床使用上更为安全，但仍有0.03-0.1%的不良过敏反应。

因此，提出一种无须外部注射造影剂而达到成像对比度增强目的的脉冲序列，在磁共振成像中实现成像对比度的最大化是解决上述问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种用于MRI对比度增强的成像方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

    一种用于MRI对比度增强的成像方法，包括通过梯度上升方法构造优化反转脉冲，取代常规反转恢复脉冲序列中的反转脉冲及其恢复延迟时间，在该优化脉冲的精确操控下，不同组织的自旋将朝着纵向磁矩差异最大化方向演化，并在脉冲结束时刻获得最大的纵向磁矩差异；利用优化反转恢复序列扫描并得到 k空间数据；利用改进的相位敏感图像重建方法，对利用所述优化反转恢复序列扫描得到的 k空间数据进行图像重建，从而最终实现组织间对比度显著增强的磁共振成像；

所述方法的具体步骤为：

步骤1）将两种生物组织样本固定于磁共振成像仪的中心检测区域，并分别测定其中T₁和T₂弛豫时间；

步骤2）开启层选梯度的同时，对生物组织样本依次施加优化反转脉冲和90°激发读出脉冲；

步骤3）关闭层选梯度的同时，开启相位梯度，实施一次相位编码；

步骤4）关闭所述相位梯度的同时，开启负向频率梯度，其持续作用时间为信号采集窗口的一半。维持梯度大小不变，切换所述负向频率梯度的极性为正向,使之变成正向频率梯度，同时使能磁共振自由衰减信号的采集线圈，读出梯度回波信号，并将之填充k空间的某一行；

步骤5）改变所述相位梯度（3）的幅值、极性等参数，重复步骤2-4若干次，如重复255次，将获得256×256大小的k空间数据；

步骤6）针对采集到的k空间数据，利用改进的相位敏感重建方法获得重建图像，该图像即为使用优化反转恢复序列获得的对比度增强的组织成像。

    进一步的，所述通过梯度上升方法构造优化反转脉冲的具体步骤为：

步骤1）初始化给定持续时间的反转脉冲波形；

步骤2）建立组织α、β间对比度目标函数                                                ，、分别为自旋α、β由热平衡状态迁移到期望反转态的转移效率；

步骤3）计算目标函数的梯度，计算公式为，反转脉冲波形；

步骤4）利用所述步骤（3）中的梯度更新反转脉冲波形，直至目标函数f达到极大值，此时获得实现纵向磁矩差异最大化的优化反转脉冲。