[发明专利]一种婴儿大脑T1加权磁共振成像优化方法

说明书

本发明公开了一种婴儿大脑T1加权磁共振成像优化的方法。首先采集0‑12月龄婴儿大脑的T1和PD mapping，得到婴儿大脑白质和灰质的平均T1、PD值，并根据婴儿大脑白质T1值与灰质T1值的关系特点，将婴儿分为三个月龄组。然后，通过Bloch仿真计算3D T1加权图像中婴儿大脑白质和灰质的理论信号强度，根据不同TI下婴儿大脑白质/灰质对比度特点，分别确定每组理论最佳TI优化方案。最后，将上述理论最佳TI优化方案应用于目标婴儿大脑进行3D T1加权磁共振成像。本发明填补了出生后0‑12个月整个婴儿时期大脑T1加权成像优化的空白，并依据婴儿大脑白质与灰质T1值的关系特点将婴儿分为三个月龄组，分别找出不同月龄组的最佳TI优化方案，从而显著提升婴儿大脑T1加权成像对比度。

技术领域

本申请涉及脑磁共振成像优化领域，尤其涉及婴儿大脑T1加权成像优化。

背景技术

婴儿大脑磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是用来检查婴儿大脑结构、功能以及早期发育过程中的疾病的一种安全且通用的方法。然而，由于婴儿大脑成像对比度差，且因出生后第一年大脑快速发育导致图像对比度也随之迅速变化，这些都是导致难以对婴儿大脑成像进行解剖分界以及图像自动化分析的原因。由于出生时白质(whitematter，WM)髓鞘发育不成熟导致T1弛豫时间延长，新生儿(≤1个月)大脑的T1加权(T1-weighted，T1w)图像中白质与灰质(gray matter，GM)的对比度与成人大脑表现相反。而年龄稍长的婴儿对比度则类似于成人，而在出现这种反转之前会有一段时期WM和GM信号表现接近，这段时期通常出现在3-6个月。

目前一些研究已经实现对新生儿大脑T1w成像的优化。但事实上新生儿大脑WM/GM对比度非常差，理论上使用3T MRI扫描仪进行T1w成像，新生儿WM/GM的对比度最高仅能达到成人的1/3，而在其他时期(1-12月龄)WM/GM对比度甚至比出生后第一个月更差且更复杂，且目前罕有针对1-12月龄婴儿大脑优化成像的研究。

值得一提的是，由于6个月左右婴儿大脑的WM和GM信号几近相等，对该时期的婴儿大脑图像进行分割仍然是个巨大挑战。一些研究利用延长扫描时间、整合多模态数据、深度学习网络等方法能在一定程度上改善分割的结果。然而除了发展先进的图像处理算法以外，通过在采集过程中提升图像对比度也会对后续分析大有裨益。

发明内容

为了打破对整个婴儿时期(0-12月)T1w成像进行优化的空白，本发明提出一种实现婴儿大脑T1w磁共振成像优化的方法。该方法首先采集0-12月大婴儿大脑的T1和质子密度(proton density，PD)mapping，分别得到婴儿大脑WM和GM的平均T1、PD值，并依据婴儿大脑WM T1值和GM T1值的关系特点将婴儿分为不同的月龄组。接着，通过Bloch仿真计算不同反转时间(inversion time，TI)下的WM和GM信号。随后，确定每个月龄组的理论最佳TI优化方案。最终，将该理论最佳TI优化方案应用于目标婴儿大脑进行3D T1w磁共振成像。本发明填补了整个婴儿时期大脑T1加权成像优化的空白，并依据婴儿大脑白质与灰质T1值的关系特点将婴儿分为三个月龄组，进而分别找出不同月龄组的最佳TI优化方案，从而显著提升婴儿大脑T1加权成像对比度。这种方法的实现有利于婴儿大脑的解剖学分界以及疾病的检测，且方法简便，方便应用于临床常规检查中。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种婴儿大脑T1加权磁共振成像优化的方法，其包括以下步骤：

S1：在0-12月龄中不同月龄分别采集若干婴儿大脑的T1和PD mapping作为样本，得到每个婴儿大脑的大脑白质和灰质区域的平均T1值以及平均PD值；

S2：根据每个样本中婴儿大脑的白质与灰质T1值关系特点，将婴儿的月龄分为三个月龄组；