本技術(shù)涉及磁共振成像領(lǐng)域，特別是涉及一種自由呼吸心臟多參數(shù)同時定量磁共振成像方法、裝置、終端及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、心臟磁共振定量成像可以用于測量心肌組織的弛豫時間，是一種非侵入式評估心肌組織特征的技術(shù)，在診斷疾病、評估風(fēng)險和監(jiān)測治療效果方面發(fā)揮著重要作用。弛豫時間如縱向弛豫時間(t1)、橫向弛豫時間(t2)和自旋鎖脈沖下的縱向弛豫時間(t1ρ)，是心肌組織的固有屬性。在臨床環(huán)境下，同時考慮上述各弛豫時間參數(shù)，可以實現(xiàn)對心肌組織的綜合評估，提高對疑難心肌病的診斷準(zhǔn)確率，減少漏診的可能。

2、目前在臨床診斷中使用的心臟磁共振定量成像技術(shù)是在測量每個參數(shù)時需要單獨進行屏氣掃描，但這種方式需要患者重復(fù)進行多次屏氣，不但增加了檢查時間而且還增大了掃描失敗的風(fēng)險。此外，單獨進行屏氣掃描也會因為患者身體不自主移動或者屏氣狀態(tài)的不同導(dǎo)致掃描獲得的參數(shù)圖之間存在錯誤配準(zhǔn)，不利于臨床診斷中參數(shù)之間的比較。上述方法中存在的問題可以通過同時多參數(shù)定量序列的方法來解決。通過同時多參數(shù)定量序列可以節(jié)省掃描時間并獲取配準(zhǔn)的參數(shù)組圖。目前的多參數(shù)定量方法主要是針對縱向弛豫時間(t1)以及橫向弛豫時間(t2)進行同時測量，可以分為兩種類型：一種是采用可同時編碼t1，t2或其它參數(shù)的序列獲取圖像，并通過將獲取的磁共振信號擬合到與序列相關(guān)的模型來得到參數(shù)圖；另一種是基于磁共振指紋成像(mrf)，通過在采集到的多對比度磁共振信號與字典庫之間尋找最佳匹配來獲取參數(shù)圖。

3、然而，上述測量方法需要受檢對象在采集過程中保持屏氣，以消除呼吸運動對采集的影響。但對于心臟疾病患者而言，多達11個心臟周期的屏氣以及一系列的重復(fù)屏氣是一個巨大的負(fù)擔(dān)。為了減輕患者的負(fù)擔(dān)，可以使用呼吸導(dǎo)航并僅在呼氣末期采集圖像來有效地抑制呼吸運動，但使用呼吸導(dǎo)航的這種方法也會顯著地增加采集時間。基于膈肌導(dǎo)航實時調(diào)整成像層面位置也可以使成像層面與心臟保持相對靜止，從而有效的抑制心臟在成像層方向上的運動。該方法可以將所有心動周期用于成像，從而顯著提升采集效率。

4、2021年，guo等人利用膈肌導(dǎo)航和模型擬合方法，成功實現(xiàn)了自由呼吸下對全左心室的t1和t2進行同時測量。2022年，carlos等人基于mrf實現(xiàn)了對心肌組織的t1，t2和t1ρ進行同時測量。但該方法需要受檢對象在采集時屏氣16個心動周期，且沒有考慮b1場不均勻性。同年，henningsson將字典匹配與笛卡爾采樣軌跡的平衡式穩(wěn)態(tài)自由進動(balancedsteady?state?free?precession，bssfp)采集序列相結(jié)合，生成了穩(wěn)定和可靠的心肌多參數(shù)定量結(jié)果。笛卡爾采集的字典庫匹配方法可以簡化重建過程并提高信噪比。上述方法只能在假設(shè)b1場在心肌區(qū)域是均勻以及需要受檢對象屏氣的情況下，同時測量t1和t2。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本技術(shù)的目的在于提供，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不能夠在自由呼吸狀態(tài)下同時測量心臟的t1、t2和t1ρ等三個以上的關(guān)鍵參數(shù)，以及不能同時校正不均勻b1場對參數(shù)測量的影響問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第一方面提供一種自由呼吸心臟多參數(shù)同時定量磁共振成像方法，包括：建立對應(yīng)心臟多參數(shù)同時定量的磁共振序列；通過所述磁共振序列對受檢對象在自由呼吸狀態(tài)下的心臟組織進行多個成像層面的掃描，獲得對應(yīng)各成像層面的每個心動周期的磁共振掃描圖像以及心電觸發(fā)信號；基于bloch方程和心電觸發(fā)信號模擬磁化矢量的演變過程，并建立字典；通過對各磁共振掃描圖像進行圖像處理，獲得處理后的磁共振掃描圖像；通過將所述處理后的磁共振掃描圖像與所述字典進行匹配，獲得所述受檢對象的心臟組織的參數(shù)組圖。

3、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述建立對應(yīng)心臟多參數(shù)同時定量的磁共振序列包括：確定經(jīng)過優(yōu)化的涉及各心動周期的最佳脈沖序列組合；通過引入的變角度技術(shù)對所述最佳脈沖序列組合中的脈沖翻轉(zhuǎn)角組合進行優(yōu)化獲得最佳脈沖翻轉(zhuǎn)角組合；基于所述最佳脈沖序列組合以及最佳脈沖翻轉(zhuǎn)角組合獲得對應(yīng)心臟多參數(shù)同時定量的磁共振序列；其中，所述磁共振序列包括：各心動周期所對應(yīng)的脈沖數(shù)據(jù)。

4、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述通過所述磁共振序列對受檢對象在自由呼吸狀態(tài)下的心臟組織進行多個成像層面的掃描，獲得對應(yīng)各成像層面的每個心動周期的磁共振掃描圖像以及心電觸發(fā)信號包括：基于所述磁共振序列，根據(jù)采集的各成像層面的心臟舒張期心電圖像依次在各成像層面執(zhí)行磁共振掃描操作，獲得對應(yīng)各成像層面的每個心動周期的磁共振掃描圖像以及心電觸發(fā)信號；其中，所述磁共振掃描操作包括：基于脈沖施加規(guī)則，根據(jù)所述磁共振序列以及采集的對應(yīng)成像層面的各心動周期的心臟舒張期心電圖像中的心電觸發(fā)信號對每個心動周期施加對應(yīng)的脈沖，以獲得對應(yīng)成像層面的各心動周期的磁共振掃描圖像以及心電觸發(fā)信號。

5、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述脈沖施加規(guī)則包括：反轉(zhuǎn)脈沖施加規(guī)則，包括：當(dāng)在心電圖像中檢測到對應(yīng)反轉(zhuǎn)脈沖心動周期的心電觸發(fā)信號時，根據(jù)磁共振序列在對應(yīng)反轉(zhuǎn)脈沖心動周期施加反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖，以獲得對應(yīng)反轉(zhuǎn)脈沖心動周期的磁共振掃描圖像；t2準(zhǔn)備脈沖施加規(guī)則，包括：當(dāng)在心電圖像中檢測到對應(yīng)t2準(zhǔn)備脈沖心動周期的心電觸發(fā)信號時，根據(jù)磁共振序列在對應(yīng)t2準(zhǔn)備脈沖心動周期施加t2準(zhǔn)備脈沖，以獲得對應(yīng)t2準(zhǔn)備脈沖心動周期的磁共振掃描圖像；t1ρ準(zhǔn)備脈沖施加規(guī)則，包括：當(dāng)在心電圖像中檢測到對應(yīng)t1ρ準(zhǔn)備脈沖心動周期的心電觸發(fā)信號時，根據(jù)磁共振序列在對應(yīng)t1ρ準(zhǔn)備脈沖心動周期施加t1ρ準(zhǔn)備脈沖，以獲得對應(yīng)t1ρ準(zhǔn)備脈沖心動周期的磁共振掃描圖像。

6、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述反轉(zhuǎn)脈沖施加規(guī)則還包括：當(dāng)在心電圖像中檢測到對應(yīng)反轉(zhuǎn)脈沖心動周期的心電觸發(fā)信號時，根據(jù)磁共振序列在對應(yīng)反轉(zhuǎn)脈沖心動周期施加反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖；在施加所述反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖后執(zhí)行膈肌導(dǎo)航操作，以獲得對應(yīng)反轉(zhuǎn)脈沖心動周期的磁共振掃描圖像；所述t2準(zhǔn)備脈沖施加規(guī)則還包括：當(dāng)在心電圖像中檢測到對應(yīng)t2準(zhǔn)備脈沖心動周期的心電觸發(fā)信號時，根據(jù)磁共振序列在對應(yīng)t2準(zhǔn)備脈沖心動周期施加t2準(zhǔn)備脈沖；在施加t2準(zhǔn)備脈沖之前執(zhí)行膈肌導(dǎo)航操作，以獲得對應(yīng)t2準(zhǔn)備脈沖心動周期的磁共振掃描圖像；所述t1ρ準(zhǔn)備脈沖施加規(guī)則還包括：當(dāng)在心電圖像中檢測到對應(yīng)t1ρ準(zhǔn)備脈沖心動周期的心電觸發(fā)信號時，根據(jù)磁共振序列在對應(yīng)t1ρ準(zhǔn)備脈沖心動周期施加t1ρ準(zhǔn)備脈沖；在施加t1ρ準(zhǔn)備脈沖之前執(zhí)行膈肌導(dǎo)航操作，以獲得對應(yīng)t1ρ準(zhǔn)備脈沖心動周期的磁共振掃描圖像。

7、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述膈肌導(dǎo)航操作包括：基于在掃描前對心臟組織中的膈肌運動模式進行分析確定的呼吸末期隔膜的位置，以對所述受檢對象的心臟組織的成像層面進行校正。

8、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述基于bloch方程和心電觸發(fā)信號，通過模擬磁化矢量的演變過程，建立字典包括：基于設(shè)置的定量參數(shù)的數(shù)值變化范圍以及離散化步長獲得多個參數(shù)組合；基于bloch方程以及心電觸發(fā)信號對各參數(shù)組合下的磁化矢量演變過程進行仿真，以獲得k空間中心線對應(yīng)的磁化矢量橫向分量強度；基于所述k空間中心線對應(yīng)的磁化矢量橫向分量強度獲得對應(yīng)的磁化矢量橫向分量強度曲線；所述參數(shù)組合和所述磁化矢量橫向分量強度曲線組成字典。

9、于本技術(shù)的第一方面的一些實施例中，所述通過將所述處理后的磁共振掃描圖像與所述字典進行匹配，獲得所述受檢對象的心臟組織的參數(shù)組圖包括：將基于所述處理后的磁共振掃描圖像中各像素點獲得的磁化矢量橫向分量強度曲線與所述字典進行匹配，以供獲得各像素點所對應(yīng)的參數(shù)值；基于所述各像素點所對應(yīng)的參數(shù)值，獲得所述受檢對象的心臟組織的參數(shù)組圖。

10、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第二方面提供一種自由呼吸心臟多參數(shù)同時定量磁共振裝置，其特征在于，包括：序列建立模塊，用于建立對應(yīng)心臟多參數(shù)同時定量的磁共振序列；掃描模塊，與所述序列建立模塊連接，用于通過所述磁共振序列對受檢對象在自由呼吸狀態(tài)下的心臟組織進行多個成像層面的掃描，獲得對應(yīng)各成像層面的每個心動周期的磁共振掃描圖像以及心電觸發(fā)信號；字典建立模塊，與所述掃描模塊連接，用于基于bloch方程和心電觸發(fā)信號模擬磁化矢量的演變過程，并建立字典；圖像處理模塊，與所述掃描模塊連接，用于通過對各磁共振掃描圖像進行圖像處理，獲得處理后的磁共振掃描圖像；參數(shù)組圖生成模塊，分別與所述字典建立模塊以及圖像處理模塊連接，用于通過將所述處理后的磁共振掃描圖像與所述字典進行匹配，獲得所述受檢對象的心臟組織的參數(shù)組圖。

11、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第三方面提供一種電子終端，包括：處理器及存儲器；所述存儲器用于存儲計算機程序，所述處理器用于執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機程序，以使所述終端執(zhí)行所述自由呼吸心臟多參數(shù)同時定量磁共振成像方法。

12、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第三方面提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述自由呼吸心臟多參數(shù)同時定量磁共振成像方法。

13、如上所述，本技術(shù)的一種自由呼吸心臟多參數(shù)同時定量磁共振成像方法、裝置、終端及介質(zhì)，具有以下有益效果：

14、1)本發(fā)明可以在受檢對象自由呼吸時獲取心臟定量圖像，減輕了受檢對象的負(fù)擔(dān)，且一次快速掃描獲得多個組織參數(shù)，大大節(jié)省了掃描時間。并且本發(fā)明的可以獲得與屏氣條件下相似的磁共振掃描圖像質(zhì)量。

15、2)本發(fā)明實現(xiàn)了逐像素的b1校正，并且通過對脈沖翻轉(zhuǎn)角優(yōu)化提升了組織參數(shù)和b1校正參數(shù)的定量精度。

16、3)本發(fā)明可以在單次掃描中同時獲得互配準(zhǔn)的t1、t2和t1ρ參數(shù)組圖。與傳統(tǒng)臨床使用的需要屏氣的定量序列相比，本發(fā)明具有相同的圖像質(zhì)量和定量精度。