一种多层时空编码成像方法

本发明涉及影像领域，尤其涉及一种多层时空编码成像方法。

背景技术：

1、磁共振成像技术(magnetic resonance imaging,mri)是目前最常用的医学检测手段之一，能够无损伤地检测活体内组织解剖构造，提供满足不同诊断需求的生理学信息，反映器质性病变的图像。平面回波成像(echo planar imaging，epi)是目前最常用的快速磁共振成像方法之一，被广泛应用于扩散成像和灌注成像等临床影像检查。但epi容易受场不均匀性影响导致图像畸变，而时空编码平面回波成像(spatiotemporal encoding，spen)序列是磁共振检测中一种重要的平面回波成像序列，可以进行快速成像，且可以有效减弱由磁场不均匀性引起的图像畸变，对于场不均匀性很大的低场mri下的快速成像以及金属植入物的成像有很大优势。所以spen序列可以成为在该些应用场景下epi序列的替代方案。

2、然而，由于spen序列使用的180°扫频脉冲没有层面选择性，导致它会翻转全部层的信号，无法进行快速多层2d成像。现有的多层spen序列方案在spen序列的采样之后增添了一个非选层的180°翻转脉冲，用于恢复被扫频脉冲翻转的全体信号。但是在该类序列中，扫频180°脉冲和采样之后用于信号恢复的180°脉冲之间存在一段时间的延迟，在这段延迟期间，信号的强度会进行t1弛豫，从而使得信号强度并不能恢复到原值。这导致在原有的多层spen序列技术中，不同的扫描参数会带来不同的信号强度以及不同的组织对比度，在使用中无法达到稳定的信噪比和对比度水平，影响成像质量。所以在本发明中，我们在扫频180°脉冲之前加上一组选层180°脉冲和非选层180°脉冲的组合，实现稳定的多层spen成像，提高扫描效率。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提高扫描效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种多层时空编码成像方法，其特征在于，该方法通过基于时空编码的平面回波成像序列实现，在扫频180°脉冲之前加上一组选层180°脉冲和非选层180°脉冲的组合；2d成像中目标层的磁化矢量一共经历三个180°脉冲最终回聚成像，非目标层的磁化矢量经历两个180°脉冲，恢复到原纵向方向不产生可观测信号。

3、进一步地，将所述选层180°脉冲和所述非选层180°脉冲、所述扫频180°脉冲紧密排列，都放在采样之前；并在所述扫频180°脉冲之前使用持续时长较短的所述选层180°脉冲和所述非选层180°脉冲。

4、进一步地，所述基于时空编码的平面回波成像序列包括一个翻转角为α的选层射频脉冲、一个翻转角为180°的选层射频脉冲、一个翻转角为180°的非选层射频脉冲、一个包含180°扫频脉冲的自旋回波模块，和一个用于采集平面回波信号的梯度回波链。

5、进一步地，所述方法包括以下步骤：

6、步骤1、使用翻转角为α的选层射频脉冲激发层面，将目标层磁化矢量激发到横向平面；

7、步骤2、施加翻转角为180°的选层射频脉冲，将目标层的横向磁化矢量进行翻转，选层范围与α激发脉冲相同；

8、步骤3、施加翻转角为180°的非选层射频脉冲，将目标层的横向磁化矢量再度翻转，抵消翻转角为180°的选层射频脉冲的作用，同时将非目标层的磁化矢量进行纵向翻转。

9、步骤4、施加包含180°扫射频脉冲的自旋回波模块，对目标层的横向磁化矢量进行时空编码，同时非目标层的磁化矢量再次被翻转恢复到原纵向方向，抵消翻转角为180°的非选层射频脉冲，不产生可观测信号；

10、步骤5、使用梯度脉冲重聚出目标层面磁化矢量的回波信号，在所述梯度回波链中使用相位编码blip梯度解码检测目标层面的时空信号，形成k空间；

11、步骤6、对时空信号k空间进行重建，得到图像。

12、进一步地，步骤1中的所述选层射频脉冲翻转角α一般为90°，也可以设为小角度激发；该脉冲也可以是扫频脉冲。

13、进一步地，所述步骤5中翻转角为α的射频脉冲中心到梯度回波链中心的时间间隔为te。

14、进一步地，所述步骤5中相位编码blip梯度的动量为r/(γh*fovpe)，其中γh为磁旋比，fovpe为相位编码维度的视野大小，r为序列的欠采倍数。

15、进一步地，扫频脉冲的时间乘以扫频脉冲的带宽值为扫频脉冲的q值，r和q的关系是r＝2q/ny，其中ny为相位编码个数，r越大扫频脉冲的q值越大，图像的抗畸变能力越强。

16、进一步地，所述步骤6中，回波链信号可以使用k空间的卷积方法重建出图像。

17、进一步地，在所述基于时空编码的平面回波成像序列的三个180°脉冲组合两侧可增加扩散加权梯度gdiff，通过gdiff对信号进行扩散加权编码，获得目标层面的扩散加权成像。

18、本发明具有如下技术效果：

19、(1)时空编码平面回波序列(spatiotemporal encoding，spen)可以进行快速多层2d成像；

20、(2)新型多层时空编码平面回波序列可以在不同扫描参数下获得稳定的信噪比和对比度。

21、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种多层时空编码成像方法，其特征在于，该方法通过基于时空编码的平面回波成像序列实现，在扫频180°脉冲之前加上一组选层180°脉冲和非选层180°脉冲的组合；2d成像中目标层的磁化矢量一共经历三个180°脉冲最终回聚成像，非目标层的磁化矢量经历两个180°脉冲，恢复到原纵向方向不产生可观测信号。

2.如权利要求1所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，将所述选层180°脉冲和所述非选层180°脉冲、所述扫频180°脉冲紧密排列，都放在采样之前；并在所述扫频180°脉冲之前使用持续时长较短的所述选层180°脉冲和所述非选层180°脉冲。

3.如权利要求2所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，所述基于时空编码的平面回波成像序列包括一个翻转角为α的选层射频脉冲、一个翻转角为180°的选层射频脉冲、一个翻转角为180°的非选层射频脉冲、一个包含180°扫频脉冲的自旋回波模块，和一个用于采集平面回波信号的梯度回波链。

4.如权利要求3所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，步骤1中的所述选层射频脉冲翻转角α一般为90°，也可以设为小角度激发；该脉冲也可以是扫频脉冲。

6.如权利要求4所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，所述步骤5中翻转角为α的射频脉冲中心到梯度回波链中心的时间间隔为te。

7.如权利要求4所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，所述步骤5中相位编码blip梯度的动量为r/(γh*fovpe)，其中γh为磁旋比，fovpe为相位编码维度的视野大小，r为序列的欠采倍数。

8.如权利要求7所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，扫频脉冲的时间乘以扫频脉冲的带宽值为扫频脉冲的q值，r和q的关系是r＝2q/ny，其中ny为相位编码个数，r越大扫频脉冲的q值越大，图像的抗畸变能力越强。

9.如权利要求4所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，所述步骤6中，回波链信号可以使用k空间的卷积方法重建出图像。

10.如权利要求4所述的多层时空编码成像方法，其特征在于，在所述基于时空编码的平面回波成像序列的三个180°脉冲组合两侧可增加扩散加权梯度gdiff，通过gdiff对信号进行扩散加权编码，获得目标层面的扩散加权成像。

技术总结本发明公开了一种多层时空编码成像方法，涉及磁共振成像领域，该方法通过基于时空编码的平面回波成像序列实现，在扫频180°脉冲之前加上一组选层180°脉冲和非选层180°脉冲的组合；2D成像中目标层的磁化矢量一共经历三个180°脉冲最终回聚成像，非目标层的磁化矢量经历两个180°脉冲，恢复到原纵向方向不产生可观测信号。本发明中时空编码平面回波序列可以进行快速多层2D成像。技术研发人员：张志勇,邱月淇,陈浩受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29