一种超快速分段式单次激发水脂分离方法

摘要

本发明公开了一种超快速分段式单次激发水脂分离方法，通过超快速化学位移成像序列、信号分析模型、回波幅度衰减补偿方法和相位快速解缠及精确校正技术用于在磁共振成像系统上实现水脂分离增强扫描和薄层水脂分离成像；可大幅度提高扫描效率的同时通过相位校正消除图像伪影；二维版首次使得化学位移成像可以在增强扫描中实现临床应用，也可用于婴儿和多动症患者扫描。

主权项

一种超快速分段式单次激发水脂分离方法，其特征在于，所述超快速分段式单次激发水脂分离方法包括以下步骤：步骤S100：根据预扫描需要，通过控制台在工控机序列发生器上加载表观横向弛豫时间测试序列；步骤S200：通过控制台在序列发生器上加载二维化学位移成像序列模块；在二维梯度回波序列基础上利用2N个正负极性交替的频率编码梯度形成由N组水脂同相位回波和反相位回波交替构成的梯度回波串；N个同相回波再分别进行梯度相位编码，与之相应地k空间划分为N个区域，第一个回波填充中心区域，下一个回波依次填充紧邻区域，并采用部分傅立叶方式重建出同相图；N个反相回波串分别进行梯度相位编码，与之相应地k空间划分为N个区域，第一个回波填充中心区域，下一个回波依次填充紧邻区域，并采用部分傅立叶方式重建出反相图；或在三维梯度回波序列基础上利用2N个正负极性交替的频率编码梯度形成由N个水脂同相位回波和N个反相位回波交替构成的梯度回波串；N个同相回波分别进行梯度相位编码，与之相应地k空间划分为N个区域，第一个回波填充中心区域，下一个回波依次填充紧邻区域，然后进行三维离散逆傅立叶变换产生一系列薄层同相图；N个反相回波分别进行梯度相位编码，与之相应地k空间划分为N个区域，第一个回波填充中心区域，下一个回波依次填充紧邻区域，然后进行三维离散逆傅立叶变换产生一系列薄层同相图；步骤S300：利用在空间频率域和图像域对梯度回波串建立的通用理论模型，校正射频脉冲激发到第一个回波形成的TE期间磁场不均匀性对回波相位和幅度的影响：$I_{2N-2}^t=\underset{-\infty }{\overset{+\infty }{\int }}\left\{\left(M_w\right(r)+M_f(r\left)e^{-i2\pi \Delta f·[TE+(2N-2)\Delta \tau ]}\right)e^{-(2N-1)\Delta \tau /T_2^{*}}{e}^{-i\left[{\phi }_0\left(r\right)+\left(2N-1\right)\phi \left(r\right)\right]}\right\}{d}^{3}r---\left(1\right)$$I_{2N-1}^t=\underset{-\infty }{\overset{+\infty }{\int }}\left\{\left(M_w\right(r)+M_f(r\left)e^{-i2\pi \Delta f·[TE+(2N-1)\Delta \tau ]}\right)e^{-2N·\Delta \tau /T_2^{*}}{e}^{-i\left[{\phi }_0\left(r\right)+2N·\phi \left(r\right)\right]}\right\}{d}^{3}r---\left(2\right)$$S_0=(S_w-S_f)·e^{i\bar{\phi }}---\left(11\right)$$S_1=(S_w+S_f)·A·e^{i(\bar{\phi }+\phi )}---\left(12\right)$其中，t指当前的相位编码循环步，N在1到2L范围取整数，φ₀(r)是质子磁化矢量的初始相位，φ(r)是主要由磁场不均匀效应产生的相位误差，项用于对回波幅度进行优化补偿；S_w和S_f分别表示图像像素内水和脂肪成份，它们与M_w和M_f成正比，包括反相图的初始相位以及在TE和(2N‑2)·Δτ期间场不均匀性、涡流场和麦克斯韦场产生的相位误差，主要由第一个反相回波(即k_y＝0线)在TE期间的相位误差决定；M_w(r)和M_f(r)分别表示成像区域内水和脂肪的质子磁化矢量，在三维空间编码条件下可描述为：$M_w\left(r\right)=M_w^0{e}^{-i\gamma {\int }_0^t[x·G_x\left(\tau \right)+y·G_y\left(\tau \right)+z·G_z\left(\tau \right)]d\tau }---\left(3\right)$$M_f\left(r\right)=M_f^0{e}^{-i\gamma {\int }_0^t[x·G_x\left(\tau \right)+y·G_y\left(\tau \right)+z·G_z\left(\tau \right)]d\tau }---\left(4\right);$步骤S400：水像S_w和脂肪像S_f按照下式计算产生：$S_w=\frac{\kappa ·\left|S_0^{`}\right|+\left|S_1^{`}\right|/A}{2}$$S_f=\frac{\left|S_1^{`}\right|/A-\kappa ·\left|S_0^{`}\right|}{2}.$