[发明专利]反转恢复准备的3D梯度自旋回波扩散成像方法、介质及设备

说明书

本发明公开一种反转恢复准备的3D梯度自旋回波扩散成像方法、介质及设备。该方法包括以下步骤：首先，在反转恢复准备模块中，施加180°反转射频脉冲，设置相应反转恢复时间以抑制脑脊液和自由水信号；其次，通过扩散编码模块，将一对梯形余弦振荡梯度或脉冲梯度嵌入到90°_x‑180°_y‑90°_‑x射频脉冲中，将扩散编码与信号采集分开；然后，使用脂肪饱和模块对脂肪信号进行抑制；最后，采用3D梯度自旋回波的读出方式采集信号。本发明不仅改善了磁共振扩散成像的时间和信噪比，而且有利于脑组织扩散磁共振信号时间依赖性的精准测量，特别对于脑室附近由于部分容积效应受脑脊液影响的脑区效果明显，将有效推进时间依赖性扩散磁共振技术的临床转化。

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，尤其涉及扩散磁共振成像领域。

背景技术

扩散磁共振(dMRI)通过检测被微观结构环境限制的水的扩散来揭示组织微观结构的各种细节。因此，dMRI测量的表观扩散系数(ADC)通常取决于水分子在周围环境中的扩散时间(t_d)。通过振荡梯度(OG)和脉冲梯度的结合可以测量一系列t_d范围(几毫秒到几十毫秒)的水分子扩散，并推断组织微结构，目前已经被广泛用于t_d依赖性dMRI的研究。

然而，由于临床MRI系统的梯度强度较低，因此需要较长的回波时间和重复时间才能达到合理的振荡频率和b值。这导致了访问高频振荡梯度的能力有限、成像时间较长、图像信噪比较弱等问题，所以该技术在人体临床应用上面临挑战。另一方面，我们观察到脑脊液(CSF)中自由水的ADC值大约是正常脑组织的3倍，因此在脑沟和脑室附近扫描时的部分容积效应和点扩展函数效应可能会导致脑组织ADC值受到脑脊液的影响，被高估约15-30％。因此，对于靠近脑室和脑沟的组织，如海马和皮质灰质，t_d依赖性测量可能不准确，由此估算出的组织微结构参数也受到影响。

发明内容

为了克服现有序列中存在的不足和时域弥散信号测量的问题，本发明提出了一种反转恢复准备的3D梯度自旋回波扩散成像序列(3D IR-OGprep-GRASE)，以解决上述提及的dMRI序列的问题，提高时域扩散成像的临床实用性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供了一种反转恢复准备的3D梯度自旋回波扩散成像方法，其包括：

S1：在成像序列的开始位置执行一个反转恢复模块，以抑制脑脊液的纵向磁化信号；

S2：在反转恢复模块之后执行扩散准备模块，将一对扩散梯度嵌入到90°_x-180°_y-90°_-x射频脉冲中，以实现扩散编码与信号采集的分离；所述扩散梯度为梯形余弦振荡扩散梯度或脉冲扩散梯度；

S3：在扩散准备模块后执行脂肪饱和模块，抑制脂肪信号；

S4：在脂肪饱和模块后执行梯度自旋回波模块，使用3D梯度回波-自旋回波序列进行信号采集，得到3D K-空间数据；

S5：在梯度自旋回波模块后执行通用自动校准并行采集重建模块，对3D K-空间数据进行重建得到完整图像。

基于该方案，各步骤还可以进一步提供以下优选的实现方式。需要注意的是，各优选方式中的技术特征在没有冲突的情况下均可进行相互组合。当然这些优选方式也可以通过其他能够实现相同技术效果的方式实现，不构成限制。

作为优选，所述反转恢复模块中的处理流程如下：

先对整个3D成像空间施加非空间选择性的180°翻转角的射频脉冲激励，再等待反转时间(TI)，使得脑脊液的纵向磁化矢量完全消除。

作为优选，所述扩散准备模块中的处理流程如下：