一種無造影劑血管快速成像方法

2023-11-10 22:36:02 1

專利名稱：一種無造影劑血管快速成像方法
技術領域：
本發明屬於醫療影像領域，具體地涉及一種無造影劑血管快速成像方法。
背景技術：
常規磁共振血管成像一般需要使用造影劑，如GdDTPA，用來縮短血管內水質子的Tl時間，以幫助增加血信號與背景信號的反差。但由於近年來造影劑所引起的腎源性系統性纖維化(NSF)受到了眾多的關注，無造影劑血管成像技術得到了更為廣泛的重視和研究開發。無造影劑血管成像技·術大多是基於血的流動特性，將磁共振信號與血流狀態關聯。例如，通過採集兩種不同血流狀態的磁共振信號，從兩種信號之間的差異來實現血管成像。以上提到的兩種有差異的信號可以順序逐個成像，之後將兩幅圖像相減實現血管成像。另一種方法是在同一個整合後的k空間沿相位編碼方向交替掃描。之後通過數據處理得到兩幅圖像一幅血管圖像和另一幅背景圖像。[Zhang W, 「A quantitative analysisof alternated line scanning in k space and its application in MRI of regionaltissue perfusion by arterial spin labeling，，，Journal of Magnetic Resonance B107 :165-171(1995)]。因為就血管圖像來說，其信號是來源於k空間交替線間的差異，所以後一種交替掃描的方法通常也被技術性地稱為N/2鬼影成像。因為N/2鬼影是分布在圖像空間的高頻區域，所以用N/2鬼影成像得到的血管圖像可以避免受低頻幹頻源的影響。現有技術的k空間並行加速成像，例如GRAPPA，將k空間劃分成中心區和外圍區的兩個區域。在中心區進行正常數據採集，即採集所有的k空間數據。而在外圍區，只採集局部數據。之後在重建完整的k空間數據時，利用中心區的數據以及外圍區的局部數據來填補空缺數據。有關詳情，請參閱[Griswold MA, Jakob PM,Heidemann RM,Nittka M, JellusV,Wang J,Kiefer B,and Haase A, 「Generalized Autocalibrating Partially ParallelAcquisitions(GRAPPA) 」，Magnetic Resonance in Medicine 47 :1202-1201(2002)]。現有技術的N/2鬼影成像，如圖6所示，是先將對應於兩種信號狀態的k空間之一沿相位編碼方向位移相應間距的一半，再將兩個k空間合併之後進行數據採集，由於k空間信號的交替變化，k空間並行加速成像方法不能直接地應用於N/2鬼影成像。在M1/M2加和k空間中採集的信號為奇數線S(nx, ny) = f f M2 (x, y) exp (_i2 π nx Δ kxx) exp (_i2 π ny Δ kyy) dxdy ；偶數線S(nx,ny)=/ / Ml (x, y) exp (_i2 π nx Δ kxx) exp (_i2 π ny Δ kyy) dxdy。上式中，S(nx，ny)為k空間信號；M1、M2分別為對應兩種不同採樣條件下的磁共振信號；nx，ny分別為頻率編碼和相位編碼k空間序號；x，y分別為圖像空間頻率編碼和相位編碼方向位置；Akx, Aky分別為頻率編碼和相位編碼米樣k空間的米樣步長。目前採用的k空間並行成像方法一般都假定整個k空間的信號源是一個。但是，在N/2鬼影成像中，信號源是交替改變的。所以，目前的k空間並行加速成像方法不能直接應用於採集N/2鬼影的血管成像。
本發明克服了現有技術中k空間並行加速成像方法不能直接應用於採集N/2鬼影的血管成像的缺陷，提出了一種無造影劑血管快速成像方法，針對N/2鬼影成像，將k空間並行加速成像方法的採樣設計及數據處理過程重新設計，改進現有的k空間並行加速成像方法及數據處理流程，使k空間並行加速成像方法與N/2鬼影成像相結合併應用於無造影劑血管成像。

發明內容
本發明提出了一種無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟一，通過兩種不同的血流信號獲得兩種不同的血流信號採樣條件；步驟二，對兩種採樣條件進行k空間並行加速處理得到兩個k空間，合併得到加和加速k空間；步驟三，在所述加和加速k空間採樣得到k空間採樣信號，並將所述k空間採樣信號沿相位編碼方向，按奇偶數線分成兩組，對兩組k空間數據分別進行k空間並行加速處理，得到兩個完整的k空間數據，再合併成完整的加和k空間數據；步驟四，對所述完整的加和k空間數據進行轉換得到圖像；步驟五，對所述步驟四得到的圖像進行抽取得到血管圖像。其中，所述步驟一中，所述兩種不同的血流信號通過採樣兩個不同的心電門控延遲時間後的信號取得。其中，所述步驟一中，所述兩種不同的血流信號通過採樣在同一個心電門控條件下，在成像序列中採用兩種不同的流動補償後的信號取得。

其中，所述步驟一中，所述兩種不同的血流信號通過採樣成像區上遊或下遊質子的翻轉磁性標記後的信號取得。其中，所述步驟二中的k空間並行加速處理是在中心區採集所有的k空間數據，在外圍區採集局部k空間數據。其中，所述步驟二中，所述加和加速k空間通過N/2鬼影成像方法得到，所述N/2鬼影成像方法是將並行加速處理後的其中一個所述k空間沿相位編碼方向位移原k空間線間步長的一半之後，再與另一個所述k空間合併。其中，所述步驟三中的k空間並行加速處理是利用中心區數據和外圍區局部數據填補採樣空缺，重建得到完整的k空間數據。其中，所述步驟四中的圖像包括N/2鬼影圖像的上半部分、背景圖像和N/2鬼影圖像的下半部分。其中，所述N/2鬼影圖像包含血管圖像。本發明首先對N/2鬼影成像中的兩個k空間進行加速採樣處理，得到兩個相應的加速k空間。然後將其中的一個加速k空間沿相位編碼方向位移相應中心區線間距的一半，之後與原來的另一個加速k空間相加得到一個加和加速k空間進行數據採集。在數據採集之後，將採集到的數據沿相位編碼方向的單數和偶數線分開得到兩組k空間數據，並對這兩組k空間數據分別進行k空間加速處理得到兩組完整的k空間數據。有關k空間加速處理詳情，請參閱[Griswold MA, Jakob PM, Heidemann RM,Nittka M, Jellus V, Wang J, Kiefer B, and Haase A, 「Generalized AutocalibratingPartially Parallel Acquisitions(GRAPPA)」， Magnetic Resonance in Medicine 47:1202-1201 (2002)]。之後將這兩個加速處理後的數據沿相位編碼方向以奇數線和偶數線合併成單個加和k空間數據，並作傅立葉變換和血管圖像的抽取。本發明通過對現有k空間並行加速成像方法的改進及採用新的數據處理流程，得以將N/2鬼影成像與k空間並行加速相結合，用於無造影劑血管快速成像。本發明將N/2鬼影成像與加速成像的結合，能進一步地減少信號不穩定造成的圖像誤差。


圖1為本發明無造影劑血管快速成像方法的流程示意圖。圖2為本發明無造影劑血管快速成像方法中步驟二的示意圖。圖3為本發明無造影劑血管快速成像方法中步驟三的示意圖。圖4為本發明無造影劑血管快速成像方法中步驟四的示意圖。圖5為本發明無造影劑血管快速成像方法中步驟五的示意圖。圖6為現有技術N/2鬼影成像方法的示意圖。圖7為通過不同心臟門控遲後時間獲得兩種不同採樣條件的示意圖。圖8為通過成像序列中不同流動補償獲得兩種不同採樣條件的示意圖。其中，圖8A、8B分別為兩種不同流動補償下採樣得到血流信號的示意圖。圖9為通過對成 像區上遊或下遊質子作磁性翻轉標記獲得兩種不同血流信號的示意圖。其中，圖9A、9B分別為兩種磁性翻轉標記下的獲得血流信號的示意圖。圖10為從並行加速成像展開重建圖像中抽取血流血管圖像的示意圖。其中，圖1OA為實際血流血管不意圖；圖1OB為加速成像展開重建後的圖像不意圖；圖1OC為抽取得到的血流血管圖像示意圖。
具體實施例方式結合以下具體實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的保護內容不局限於以下實施例。在不背離發明構思的精神和範圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，並且以所附的權利要求書為保護範圍。本發明提出了一種無造影劑血管快速成像方法，如圖1所示，包括以下步驟步驟一，通過兩種不同的血流信號獲得兩種不同的血流信號採樣條件。其中，兩種不同的血流信號通過採樣兩個不同的心電門控延遲時間後的信號取得。或者，兩種不同的血流信號通過採樣在同一個心電門控條件下，在成像序列中採用兩種不同的流動補償後的信號取得。或者，兩種不同的血流信號通過採樣成像區上遊或下遊質子的翻轉磁性標記後的信號取得。步驟二，對兩種採樣條件進行k空間並行加速處理得到兩個k空間，合併得到加和加速k空間。如圖2所示。其中，k空間並行加速處理是在中心區採集所有的k空間數據，在外圍區採集局部k空間數據。加和加速k空間通過N/2鬼影成像方法得到，N/2鬼影成像方法是將並行加速處理後的其中一個k空間沿相位編碼方向位移原k空間線間步長的一半之後，再與另一個k空間合併。
步驟三，在加和加速k空間採樣得到k空間採樣信號，並將k空間採樣信號沿相位編碼方向，按奇偶數線分成兩組，對兩組k空間數據分別進行k空間並行加速處理，得到兩個完整的k空間數據，再合併成完整的加和k空間數據。如圖3所示。其中，k空間並行加速處理是利用中心區數據和外圍區局部數據填補採樣空缺，重建得到完整的k空間數據。步驟四，對完整的加和k空間數據進行轉換得到圖像。如圖4所示。其中，圖像包括N/2鬼影圖像的上半部分、背景圖像和N/2鬼影圖像的下半部分。步驟五，對步驟四得到的圖像進行抽取得到血管圖像。如圖5所示。其中，N/2鬼影圖像包含血管圖像。實施例1(I)通過採用心臟門控兩個不同的觸發遲後時間確定兩種不同血流狀態的採樣條件ml和m2，分別採樣得到兩種血流信號Ml和M2。其中，血流信號Ml、M2是分別對應於採樣條件ml和m2下採集到的信號。如圖7所示，例如採用觸發遲後時間dl = O.1秒和d2=O. 5o(2)對這兩種採樣條件ml、m2下的k空間進行k空間並行加速處理，並根據N/2鬼影成像技術將並行加速處理後的兩個k空間組合得一個加和加速k空間，如圖2所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，取中心區全部31條線，外圍高頻區每三條取一條線。得兩個106條線的加速k空間，經組合得一個212條線的加和加速k空間。(3)在加和加速k空間進行掃描採樣。

(4)將採集到的數據對應於兩種不同血流狀態條件分成兩組。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，從212條線的加和加速k空間數據，得兩個106條線的加速k空間數據。(5)對分組數據逐個進行k空間加速成像數據處理得完整數據。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，分別處理兩個106條線的加速k空間數據，得兩個256條線的完整k空間數據。(6)重新合併k空間加速成像處理後的兩組完整數據。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間，合併兩個256條線的完整k空間數據，得一個512條線的完整加和k空間數據。(7)利用傅立葉變換轉換得到背景圖像及N/2鬼影拼接圖像。如圖4所示，例如就上述512條線的完整加和k空間，傅立葉變換得到位於129-384的背景圖像和分別位於1-128及385-512的兩個N/2鬼影拼接圖像。(8)抽取得血管圖像，如圖5所示，拼接成如圖1OC所示的血流血管圖像。例如就上述512條線的數據，從385-512及1-128抽取得血管圖像，129-384為背景圖像。如圖10所示從並行加速成像展開重建圖像中抽取血流血管圖像的示意圖，圖1OA為實際血流血管示意圖，圖1OB表示血管血流和背景圖像的組合，其中，血管血流圖的上半部分和下半部分分別位於背景圖像的下方和上方。實施例2(I)在同一個心電門控條件下，在成像序列中採用兩種不同的流動補償後的信號使用兩種對血流狀態敏感度不同的成像序列，得ml和m2兩種不同採樣條件，採樣得到分別與ml、m2兩種採樣條件相對應的兩種血流信號Ml和M2，如圖8所示。(2)對這兩種採樣條件ml、m2下的k空間進行k空間並行加速處理，並根據N/2鬼影成像技術將並行加速處理後的兩個k空間組合得一個加和加速k空間。如圖2所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，取中心區全部31條線，外圍高頻區每三條取一條線，得兩個106條線的加速k空間，經組合得一個212條線的加和加速k空間。(3)在加和加速k空間進行掃描採樣。(4)將採集到的數據對應於兩種不同血流狀態條件分成兩組。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，從212條線的加和加速k空間數據，得兩個106條線的加速k空間數據。(5)對分組數據逐個進行k空間加速成像數據處理得完整數據。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，分別處理兩個106條線的加速k空間數據，得兩個256條線的完整k空間數據。(6)重新合併k空間加速成像處理後的兩組完整數據。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間，合併兩個256條線的完整k空間數據，得一個512條線的完整加和k空間數據。(7)利用傅立葉變換轉換得到背景圖像及N/2鬼影拼接圖像。如圖4所示，例如就上述512條線的完整加和k空間，傅立葉變換得到位於129-384的背景圖像和分別位於1-128及385-512的兩個N/2鬼影拼接圖像。(8)抽取得血管圖像，如圖5所示，拼接成如圖1OC所示的血流血管圖像。例如就上述512條線的數據，從385-512及1-128抽取得血管圖像。129-384為背景圖像。如圖10所示從並行加速成像展開 重建圖像中抽取血流血管圖像的示意圖，圖1OA為實際血流血管示意圖，圖1OB表示血管血流和背景圖像的組合，其中，血管血流圖的上半部分和下半部分分別位於背景圖像的下方和上方。實施例3(I)在同一個心臟門控觸發條件下對成像區上遊或下遊質子實現磁翻轉，如採用180度絕熱射頻脈衝實現磁翻轉，得到ml和m2兩種不同採樣條件，採樣得到分別與ml、m2兩種採樣條件相對應的兩種血流信號Ml和M2，如圖9所示。(2)對這兩種採樣條件ml、m2下的k空間進行k空間並行加速處理，並根據N/2鬼影成像技術將並行加速處理後的兩個k空間組合得一個加和加速k空間，如圖2所示。例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，取中心區全部31條線，外圍高頻區每三條取一條線，得兩個106條線的加速k空間，經組合得一個212條線的加速加和加速k空間。(3)在加和加速k空間進行掃描採樣。(4)將採集到的數據對應於兩種不同血流狀態條件分成兩組。如圖3所示，例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，從212條線的加和加速k空間數據，得兩個106條線的加速k空間數據。(5)對分組數據逐個進行k空間加速成像數據處理得完整數據。如圖3所示。例如就256條線的完整k空間採用加速因子R = 3，分別處理兩個106條線的加速k空間數據，得兩個256條線的完整k空間數據。(6)重新合併k空間加速成像處理後的兩組完整數據。如圖3所示。例如就256條線的完整k空間，合併兩個256條線的完整k空間數據，得一個512條線的完整加和k空間數據。(7)利用傅立葉變換轉換得到背景圖像及N/2鬼影拼接圖像。如圖4所示。例如就上述512條線的完整加和k空間，傅立葉變換得到位於129-384的背景圖像和分別位於1-128及385-512的兩個N/2鬼影拼接圖像。(8)抽取得血管圖像，如圖5所示，拼接成如圖1OC所示的血流血管圖像。例如就上述512條線的數據，從385-512及1-128抽取得血管圖像。129-384為背景圖像。如圖10所示從並行加速成像展開重建圖像中抽取血流血管圖像的示意圖，圖1OA為實際血流血管示意圖，圖1OB表示血管血流和背景圖像的組合，其中，血管血流圖的上半部分和下半部分分別位於背景圖像的下 方和上方。
權利要求
1.一種無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟一，通過兩種不同的血流信號獲得兩種不同的血流信號採樣條件； 步驟二，對兩種採樣條件進行k空間並行加速處理得到兩個k空間，合併得到加和加速k空間； 步驟三，在所述加和加速k空間採樣得到k空間採樣信號，並將所述k空間採樣信號沿相位編碼方向，按奇偶數線分成兩組，對兩組k空間數據分別進行k空間並行加速處理，得到兩個完整的k空間數據，再合併成完整的加和k空間數據； 步驟四，對所述完整的加和k空間數據進行轉換得到圖像； 步驟五，對所述步驟四得到的圖像進行抽取得到血管圖像。
2.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟一中，所述兩種不同的血流信號通過採樣兩個不同的心電門控延遲時間後的信號取得。
3.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟一中，所述兩種不同的血流信號通過採樣在同一個心電門控條件下，在成像序列中採用兩種不同的流動補償後的信號取得。
4.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟一中，所述兩種不同的血流信號通過採樣成像區上遊或下遊質子的翻轉磁性標記後的信號取得。
5.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟二中的k空間並行加速處理是在中心區採集所有的k空間數據，在外圍區採集局部k空間數據。
6.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟二中，所述加和加速k空間通過N/2鬼影成像方法得到，所述N/2鬼影成像方法是將並行加速處理後的其中一個所述k空間沿相位編碼方向位移原k空間線間步長的一半之後，再與另一個所述k空間合併。
7.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟三中的k空間並行加速處理是利用中心區數據和外圍區局部數據填補採樣空缺，重建得到完整的k空間數據。
8.如權利要求1所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述步驟四中的圖像包括N/2鬼影圖像的上半部分、背景圖像和N/2鬼影圖像的下半部分。
9.如權利要求8所述無造影劑血管快速成像方法，其特徵在於，所述N/2鬼影圖像包含血管圖像。
全文摘要
本發明公開了一種無造影劑血管快速成像方法，通過兩種不同的血流信號獲得兩種不同的血流信號採樣條件，在k空間並行加速處理得到兩個k空間，合併得到加和加速k空間，在加和加速k空間採樣得到k空間採樣信號，並分成兩組分別進行處理，再合併成完整的加和k空間數據，對完整的加和k空間數據進行轉換得到圖像，對圖像進行抽取得到血管圖像。本發明改進現有的k空間並行加速成像方法及數據處理流程，使k空間並行加速成像方法與N/2鬼影成像相結合併應用於無造影劑血管成像。
文檔編號A61B5/026GK103054570SQ20111032474
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者張衛國 申請人:上海聯影醫療科技有限公司