專利名稱：提高磁共振成像信噪比的方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學影像技術領域，尤其涉及一種提高磁共振成像信噪比的方法及其系統(tǒng)。
背景技術：
自上世紀80年代初年第一臺醫(yī)用核磁共振成像儀問世以來，核磁共振成像作為一項重要的臨床檢查手段得到了飛速的發(fā)展，在臨床診斷工作中發(fā)揮著重要作用。同時，核磁共振的成像技術也與日俱進，從成像的對象，設備硬件，脈沖序列，到圖像重建，都涌現(xiàn)出很多新的技術。其中磁共振成像脈沖序列的發(fā)展處于核心地位，正是由于脈沖序列的發(fā)展，在醫(yī)學磁共振成像儀的應用上才 能提高給診斷醫(yī)生各方面的圖像信息。在磁共振成像脈沖序列中，有一類序列被稱為驅動平衡序列，在有些文獻中也被稱為快速恢復脈沖序列。該類序列在進行數(shù)據(jù)采集的讀出梯度施加完畢后，給予一個180度Y脈沖讓剩余的磁化強度矢量重聚，在回波時間在施加一個90度-X脈沖讓水平方向上重聚的磁化強度矢量翻轉到豎直方向，即被驅使回到磁化強度矢量的初始方向。驅動平衡序列可以與GRE序列、SE序列、FSE序列等序列相結合，以縮短這些序列在獲取信號后恢復到平衡態(tài)的時間?；贕RE序列的驅動平衡脈沖序列波形示意圖如圖1所示。驅動平衡序列的恢復效率與成像參數(shù)Tfr，Tfr為第一個90°激勵脈沖與最后一個驅動恢復的90°脈沖之間的時間間隔，即恢復脈沖時間、TR(repetition time，重復時間)及檢查對象的弛豫常數(shù)Tl (檢查對象的弛豫常數(shù))，T2 (檢查對象的弛豫常數(shù))有關。通常情況下對于T2在IOOms —以下，Tl在2000ms以下，驅動平衡的恢復效率采用短Tfr與短 TR 會相對較高。參考文獻 1:Sylvain Miraux, Eric Thiaudi_ere, Paul Canioni,et al， Magnetization recovery for signal enhancement:afast imaging DEFT—basedtechnique^ Mag Res, 2004 (166):28-34 (用于信號增強的磁化強度矢量恢復:依照基于驅動平衡的快速成像技術，磁共振雜志，2004(166):28-34.)詳細介紹了驅動平衡脈沖序列對信噪比的提升效率與成像參數(shù)Tfr、TR，弛豫時間Tl與T2之間的關系。但是，當驅動平衡序列應用于信號強度很弱的磷成像時，由于磷化合物Tl較長，濃度很低，造成讀出帶寬與TR對信噪比影響很大，在確定驅動平衡參數(shù)時需要考慮讀出帶寬，T2*衰減，TR以及重復次數(shù)之間的關系。綜上可知，現(xiàn)有的磁共振成像技術在實際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發(fā)明內容
針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種提高磁共振成像信噪比的方法及其系統(tǒng)，以提高磁共振成像的信噪比。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種提高磁共振成像信噪比的方法，包括如下步驟:
信噪比曲線繪制步驟:繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線.
獲取參數(shù)范圍步驟:在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍；確定參數(shù)值步驟:根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。根據(jù)所述的方法，在所述確定參數(shù)值步驟之后還包括:在所述給定的本次掃描時間內，根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)執(zhí)行磁共振掃描。根據(jù)所述的方法，所述信噪比曲線繪制步驟包括:以解布洛赫方程為基礎，獲取所述信噪比與恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)的關系；·根據(jù)所述關系，繪制已修正所述恢復脈沖時間和重復時間因素后的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線；所述獲取參數(shù)范圍步驟包括:在所述信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍。根據(jù)所述的方法，所述確定參數(shù)值步驟包括:在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比的最優(yōu)區(qū)域，并在所述最優(yōu)區(qū)域的任意一點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；或者在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比最高點，并在所述最高點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；根據(jù)所述對應的恢復脈沖時間和重復時間，以及給定的所述本次掃描時間設置本次掃描的重復次數(shù)。根據(jù)所述的方法，所述磁共振成像為驅動平衡脈沖序列成像。為了實現(xiàn)本發(fā)明的另一發(fā)明目的本發(fā)明還提供了一種提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)，包括:信噪比曲線繪制模塊，用于繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線；獲取參數(shù)范圍模塊，用于在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍；確定參數(shù)值模塊，用于根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括:掃描模塊，用于在所述給定的本次掃描時間內，根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)執(zhí)行磁共振掃描。根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述信噪比曲線繪制模塊包括:參數(shù)關系確定子模塊，用于以解布洛赫方程為基礎，獲取所述信噪比與恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)的關系；
信噪比曲線繪制子模塊，用于根據(jù)所述關系，繪制已修正所述恢復脈沖時間和重復時間因素后的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線；所述獲取參數(shù)模塊在所述信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍。根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述確定參數(shù)值模塊包括:第一參數(shù)值確定子模塊，用于在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比的最優(yōu)區(qū)域，并在所述最優(yōu)區(qū)域的任意一點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；或者第二參數(shù)值確定子模塊，用于在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比最高點，并在所述最聞點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；重復次數(shù)確定子模塊，用于根據(jù)所述對應的恢復脈沖時間和重復時間，以及給定的所述本次掃描時間設置本次掃描的重復次數(shù)。根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述磁共振成像為驅動平衡脈沖序列成像。本發(fā)明通過繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線；然后在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍；并根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。由此實現(xiàn)了通過獲得最佳恢復脈沖施加時間、讀出帶寬、重復時間和重復次數(shù)的組合來達到提高信噪比的目的。此外，在驅動平衡類脈沖序列磁共振成像中，給出了驅動平衡GRE序列單位時間信噪比的最佳分布區(qū)域；在該分布指導下可以改善成像質量，縮短掃描時間。具體的，參考恢復脈沖時間與重復時間對成像信噪比的影響，以及二者又和讀出梯度與重復次數(shù)相互約束的關系，利用布洛赫方程仿真為基礎，繪制以修正讀出帶寬和重復次數(shù)因素后信噪比-恢復脈沖時間-重復時間二維單位時間信噪比曲線，在該曲線上獲得信噪比最高點的恢復脈沖時 間-讀出帶寬，重復時間-重復次數(shù)組合，達到在給定時間內獲得最佳的信噪比目的。該方 法對于弱成像信號，如磷成像等多核成像有明顯改善信噪比作用。


圖1是現(xiàn)有技術中驅動平衡梯度回波序列的示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例提供的提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)結構示意圖；圖3是本發(fā)明第二、三、四實施例提供的提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)結構示意圖；圖4是本發(fā)明第五實施例提供的提高磁共振成像信噪比的方法流程圖；圖5是本發(fā)明一個實施例提供的單位時間信噪比-快速恢復脈沖時間-重復時間二維曲線6是本發(fā)明一個實施例提供的無機磷成像單位時間信噪比-快速恢復脈沖時間-重復時間二維曲線7是本發(fā)明一個實施例提供的GE3T Signa掃描機執(zhí)行SPSP_DE_GRE脈沖序列的時序8是本發(fā)明一個實施例提供的采用優(yōu)化參數(shù)SPSP_DE_GRE脈沖掃描結果示意圖9是現(xiàn)有技術中SPSP_GRE脈沖掃描結果示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見圖2，在本發(fā)明的第一實施例中，提供了一種提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)100，包括:信噪比曲線繪制模塊10，用于繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線；獲取參數(shù)范圍模塊20，用于在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍；確定參數(shù)值模塊30，用于根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。在該實施例中，首先通過信噪比曲線繪制模塊10繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線；該曲線是歸一化單位時間信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線的繪制。然后，獲取參數(shù)范圍模塊20則在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，該范圍包括恢復脈沖時間及重復時間的最優(yōu)取值區(qū)域。最后，由確定參數(shù)值模塊30根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。由于所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍為恢復脈沖時間及重復時間的最優(yōu)取值區(qū)域，因此最后確定的本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)也將是優(yōu)化獲取的，因此通過上述提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)100的工作優(yōu)化了磁共振成像參數(shù)，以最終達到提高磁共振成像信噪比的目的。優(yōu)選的，所述磁共振成像為驅動平衡脈沖序列成像。參見圖3，在本發(fā)明的第二實施例中，提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)100還包括:掃描模塊40，用于在所述給定的本次掃描時間內，根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)執(zhí)行磁共振掃描。在該實施例中，掃描模塊40則根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)，在所述給定的本次掃描時間內執(zhí)行磁共振掃描，由此可以在具體的磁共振成像過程中，實現(xiàn)磁共振成像信噪比的優(yōu)化。參見圖3，在本發(fā)明的第三實施例中，信噪比曲線繪制模塊10包括:參數(shù)關系確定子模塊11，用于以解Bloch (布洛赫)方程為基礎，獲取所述信噪比與恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)的關系；信噪比曲線繪制子模塊12，用于根據(jù)所述關系，繪制已修正所述恢復脈沖時間和重復時間因素后的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線；獲取參數(shù)模塊20在所述信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍。在該實施例中，參數(shù)關系確定子模塊11是以解Bloch方程為基礎獲取磁共振成像信噪比的相關參數(shù)。Bloch方程是經(jīng)典力學描述核磁共振現(xiàn)象最為重要的理論基礎之一。通過解Bloch方程可以修正所述恢復脈沖時間和重復時間與信噪比的關系。由信噪比曲線繪制子模塊12根據(jù)參數(shù)關系確定子模塊11繪制相關的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線。參見圖3，在本發(fā)明的第四實施例中，確定參數(shù)值模塊30包括:第一參數(shù)值確定子模塊31，用于在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比的最優(yōu)區(qū)域，并在所述最優(yōu)區(qū)域的任意一點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；或者第二參數(shù)值確定子模塊32，用于在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比最高點，并在所述最聞點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；重復次數(shù)確定子模塊33，用于根據(jù)所述對應的恢復脈沖時間和重復時間，以及給定的所述本次掃描時間設置本次掃描的重復次數(shù)。在該實施例中，第一 參數(shù)值確定子模塊31可以將所述信噪比曲線中的極大值區(qū)域中的部分區(qū)域確定為所述信噪比的最優(yōu)區(qū)域，具體的確定可以根據(jù)操作者設置的具體取值參數(shù)設定。在該最優(yōu)區(qū)域的任意一點對應的恢復脈沖時間和重復時間可以讀取為本次磁共振掃描的恢復脈沖時間和重復時間參數(shù)。此外，優(yōu)選的，第二參數(shù)值確定子模塊32將所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比最高點對應的恢復脈沖時間和重復時間讀取為本次磁共振掃描的恢復脈沖時間和重復時間參數(shù)；最后重復次數(shù)確定子模塊33可以根據(jù)上述兩個子模塊確定的恢復脈沖時間和重復時間設置本次磁共振掃描的重復次數(shù)。在上述多個實施例中，提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)100可以軟件單元，硬件單元或軟硬件結合單元。并且該系統(tǒng)可以設置于磁共振掃描裝置中。參見圖4，在本發(fā)明的第五實施例中，提供了一種提高磁共振成像信噪比的方法，包括如下步驟:步驟S401中，信噪比曲線繪制模塊10繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線；該步驟為信噪比曲線繪制步驟；步驟S402中，獲取參數(shù)范圍模塊20在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍；該步驟為獲取參數(shù)范圍步驟:步驟S403中，確定參數(shù)值模塊30根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)；該步驟為確定參數(shù)值步驟。在該實施例中，通過獲取優(yōu)化磁共振參數(shù)，使得在信噪比較低的非質子成像中能夠顯著提高成像的時間效率，改善成像質量。在本發(fā)明的第六實施例中，在所述步驟S403之后還包括:掃描模塊40在所述給定的本次掃描時間內，根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)執(zhí)行磁共振掃描。在本發(fā)明的第六實施例中，在所述步驟S401包括:參數(shù)關系確定子模塊11以解Bloch方程為基礎，獲取所述信噪比與恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)的關系；信噪比曲線繪制子模塊12根據(jù)所述關系，繪制已修正所述恢復脈沖時間和重復時間因素后的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線；所述步驟S402包括:
獲取參數(shù)模塊20在所述信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍。在該實施例中，磁共振成像序列為驅動平衡序列?；诋旘寗悠胶庑蛄袘糜谛盘枏姸群苋醯牧壮上駮r，由于磷化合物Tl較長，濃度很低，造成讀出帶寬與TR對信噪比影響很大，在確定驅動平衡參數(shù)時需要考慮讀出帶寬，T2*衰減，TR以及重復次數(shù)之間的關系?？紤]提出信噪比與Tfr，TR，Tl及T2的修正關系，在此關系基礎上確定最優(yōu)磁共振掃描參數(shù)。具體的方法實現(xiàn)過程如下:首先，進行歸一化單位時間信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線的繪制(1)SNR(Signal/Noise，信噪比)與各成像參數(shù)關系；在存在驅動平衡脈沖情況下，通過解Bloch方程，可得
權利要求
1.一種提高磁共振成像信噪比的方法，其特征在于，包括如下步驟: 信噪比曲線繪制步驟:繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線； 獲取參數(shù)范圍步驟:在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍； 確定參數(shù)值步驟:根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述確定參數(shù)值步驟之后還包括: 在所述給定的本次掃描時間內，根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重 復次數(shù)執(zhí)行磁共振掃描。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信噪比曲線繪制步驟包括: 以解布洛赫方程為基礎，獲取所述信噪比與恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)的關系; 根據(jù)所述關系，繪制已修正所述恢復脈沖時間和重復時間因素后的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線； 所述獲取參數(shù)范圍步驟包括: 在所述信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定參數(shù)值步驟包括: 在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比的最優(yōu)區(qū)域，并在所述最優(yōu)區(qū)域的任意一點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；或者 在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比最高點，并在所述最高點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間； 根據(jù)所述對應的恢復脈沖時間和重復時間，以及給定的所述本次掃描時間設置本次掃描的重復次數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1 4任一項所述的方法，其特征在于，所述磁共振成像為驅動平衡脈沖序列成像。
6.一種提高磁共振成像信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 信噪比曲線繪制模塊，用于繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線.獲取參數(shù)范圍模塊，用于在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍； 確定參數(shù)值模塊，用于根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 掃描模塊，用于在所述給定的本次掃描時間內，根據(jù)所述本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)執(zhí)行磁共振掃描。
8.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信噪比曲線繪制模塊包括: 參數(shù)關系確定子模塊，用于以解布洛赫方程為基礎，獲取所述信噪比與恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)的關系；信噪比曲線繪制子模塊，用于根據(jù)所述關系，繪制已修正所述恢復脈沖時間和重復時間因素后的單位時間內的二維信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線； 所述獲取參數(shù)模塊在所述信噪比-恢復脈沖時間-重復時間信噪比曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述確定參數(shù)值模塊包括: 第一參數(shù)值確定子模塊，用于在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比的最優(yōu)區(qū)域，并在所述最優(yōu)區(qū)域的任意一點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間；或者 第二參數(shù)值確定子模塊，用于在所述極大值區(qū)域中的查找所述信噪比最高點，并在所述最聞點讀取對應的恢復脈沖時間和重復時間； 重復次數(shù)確定子模塊，用于根據(jù)所述對應的恢復脈沖時間和重復時間，以及給定的所述本次掃描時間設置本次掃描的重復次數(shù)。
10.根據(jù)權利要求6 9任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁共振成像為驅動平衡脈沖序列成像。
全文摘要
本發(fā)明適用于醫(yī)學影像技術領域，提供了一種提高磁共振成像信噪比的方法及其系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟信噪比信噪比曲線繪制步驟繪制單位時間內的信噪比-恢復脈沖時間-重復時間曲線；獲取參數(shù)范圍步驟在所述曲線上的極大值區(qū)域獲取恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍；確定參數(shù)值步驟根據(jù)所述恢復脈沖時間范圍及重復時間范圍，以及給定的本次掃描時間設置本次掃描的恢復脈沖時間、重復時間以及重復次數(shù)。借此，本發(fā)明提高了磁共振成像的信噪比。
文檔編號A61B5/055GK103110421SQ20131004889
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權日2013年2月7日
發(fā)明者龔啟勇, 幸浩洋, 周曉洪, 隋軼, 黃曉琦, 孫懷強, 呂粟 申請人:四川大學華西醫(yī)院