[发明专利]一种快速的肝脏多参数定量成像方法

权利要求书

1.一种快速的肝脏多参数定量成像方法，包括如下步骤：

(1)针对所需定量的组织参数设计并生成基于平面回波的多参数磁共振数据采集序列，所述组织参数包括横向驰豫时间T₂和表观横向驰豫时间

所述多参数磁共振数据采集序列由两种激发角度的脉冲P1和P2重复交错组成，相邻两个脉冲P1的间隔为一个TR，一个TR中包含有三个回波，依次为梯度回波、混合回波以及自旋回波，脉冲P2位于梯度回波与混合回波之间；对于相邻两个TR，其中一个TR中的回波采用自上而下的相位编码方向，另一个TR中的回波采用自下而上的相位编码方向；

生成多参数磁共振数据采集序列需采用msBUDA和SAGE联合采集的方式，其中msBUDA方法将多次激发中的奇数次和偶数次激发用相反的相位编码方向来采集数据，从而得到相反的几何畸变图像，进而估计出引起其发生畸变的非均匀的主磁场B₀强度分布；SAGE方法则是在平面回波序列中设计增加多个不同加权的回波数据读出，包括自旋回波、梯度回波以及自旋-梯度混合回波，由此在一个TR中获得三个不同回波时间的回波信号；

其中TR表示重复时间，msBUDA表示多射交替脉冲相位编码方向采集，SAGE表示自旋和梯度回波采集；

(2)将上述多参数磁共振数据采集序列导入磁共振扫描仪，在一次屏气过程中利用扫描仪对被试者肝脏部位进行扫描，获得每一回波时间下的多横切面原始肝脏k空间数据；

(3)利用经典并行成像算法对多横切面原始肝脏k空间数据进行重建，得到每一回波时间下对应的多横切面肝脏图像；

(4)利用具有相反相位编码方向的回波对应的所有图像对估计出引起图像畸变的非均匀的主磁场B₀，将主磁场B₀合并到编码矩阵中并加入低秩矩阵约束以构建图像重建模型，通过对模型优化求解重建出各回波时间下对应的多横切面肝脏图像；

(5)给定所需定量的组织参数的动态变化范围以及离散化步长，基于Bloch方程建立反映回波信号时序变化的字典；

(6)将步骤(4)重建得到图像的每一像素点的时序变化信号与字典中的回波信号逐一进行匹配，从而为每一像素点索引得到具体的组织参数值，进而得到所需组织参数的定量图像。

2.根据权利要求1所述的肝脏多参数定量成像方法，其特征在于：所述步骤(4)中将具有相反相位编码方向的回波对应的所有图像对输入到工具包FSL的topup软件中，即可估计出引起图像畸变的非均匀的主磁场B₀，FSL即FMRIB'sSoftware Library。

3.根据权利要求1所述的肝脏多参数定量成像方法，其特征在于：所述图像重建模型的表达式如下：

其中：F_s为第s次激发的欠采样傅里叶变换操作，W_s为基于主磁场B₀的第s次激发的畸变操作，N_s为自定义的总激发次数，C为从无畸变的梯度回波数据中估计得到的线圈磁敏感图，x_s为对应第s次激发的重建图像，d_s为k空间数据中对应第s次激发所扫描采集得到的数据，‖ ‖₂表示2范数，‖ ‖_*表示核范数，λ为权重系数，x为所有x_s组成的集合，H(x)为对x进行低秩先验约束得到的结果。

4.根据权利要求1所述的肝脏多参数定量成像方法，其特征在于：所述步骤(4)中采用凸集投影方法对图像重建模型进行迭代优化求解，逐一重建出每一回波时间下每一横切面的肝脏图像，迭代在数据一致项和低秩约束项之间交替，停止条件为两次连续迭代之间的均方误差达到0.01％。

5.根据权利要求1所述的肝脏多参数定量成像方法，其特征在于：所述Bloch方程的表达式如下：

其中：S(t)为在回波时间t下采集到的MRI信号，T为自旋回波的回波时间，S₀^I为90°脉冲激发后的初始信号，S₀^II为90°脉冲和180°脉冲激发后的叠加初始信号，R₂＝1/T₂，R₂^*＝1/T₂^*；建立字典过程中，在给定组织参数动态变化范围的同时，需给定δ＝S₀^I/S₀^II的数字范围为1～1.82。