[發明專利]一種動態腦功能磁共振成像方法及系統

無效

• 申請號: 201410178606.4
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103932710A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 張曉詠;李超;邱本勝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

技術領域

本發明涉及磁共振成像技術領域，尤其涉及一種動態腦功能磁共振成像方法及系統。

背景技術

功能性磁共振成像(functional?Magnetic?Resonance?Imaging,fMRI)是當代醫學影像技術應用于腦神經科學研究最為迅速的領域之一。其原理是利用磁振造影來測量神經元活動所引發血液動力的改變。目前主要是運用在研究人及動物的腦或脊髓。可以顯示大腦各個區域內靜脈毛細血管中血氧合狀態所起的磁共振信號的微小變化。fMRI作為無損的探測技術，已成為觀察大腦活動和揭示腦和思維關系的一種重要方法，幾乎應用于神經科學的各個領域，如：神經生理學、神經生物學、認知神經科學、神經心理學、神經病理生理學、神經解剖學、神經生化、神經免疫、神經電生理等。它為神經科學的發展起到了很大的推動作用，根據功能磁共振成像的特點，對現有方法進一步深入研究，無論對于功能磁共振成像技術本身的發展還是功能磁共振成像在神經科學領域中的應用和對經濟和社會的發展都具有重要的意義。

目前，fMRI掃描通常采用回波平面成像技術(Echo?Planar?Imaging,EPI)、梯度回撥脈沖序列(GRE)或螺旋成像技術(SPIRAL)。梯度回波脈沖序列的成像速度較慢，易受運動影響產生偽影，一般只用于單一刺激的簡單運動研究。

由于EPI序列采樣時間短，能夠在幾秒內得到整個頭部的圖像，是fMRI通常采用的一種掃描技術。EPI序列在一次激發后，采集所需的回波或回波中重要的部分產生一副圖像，使用極性相反的讀出梯度形成回波鏈中的梯度回波。因此，長的回波鏈對于不完善的梯度和其他誤差，如不準確的采集時序、靜磁場的不均勻性、開關梯度場產生的渦流效應等非常敏感，導致k空間相鄰波之間呈現一定的相位差，經過傅里葉變換后，重建圖像在相位編碼方向存在N/2鬼影(ghost)偽影，會直接影響功能激活區域的準確檢測。理論上腦功能成像的時間分辨極限為100us，而且只有時間分辨在1s以上時才能成功探測到任務開始前的負激活信號(1～2s)，而目前時間分辨為3s左右，這使得fMRI具有自身的時間限制。同樣，fMRI的空間分辨率可達到理論上腦功能空間分辨的極限為1mm×1mm×1mm，此時可以大幅減少部分容積效應，避免BOLD(血氧水平依賴)信號受到腦脊液的影響，而目前只有3mm×3mm×3mm。雖然，近年來很多研究致力于提高fMRI成像的時間或空間分辨率，但是成像的時空分辨率依然不足，這使得fMRI具有自身的時間限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種動態腦功能磁共振成像方法及系統，提高了重建圖像質量，同時實現了高時間和高空間分辨率動態腦功能磁共振成像。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種動態腦功能磁共振成像方法，該方法包括：

在(k,t)空間采集高時間低空間分辨率的導航數據S^NAV與高空間低時間分辨率的動態圖像數據S^IMG；

采用奇異值對所述導航數據S^NAV進行分解獲得模型階數L和時間基函數再結合所述圖像數據S^IMG進行Tikhonov正則化約束求解出空間基函數c_l(k)；

利用所述模型階數L、時間基函數及空間基函數c_l(k)對所述(k,t)空間進行高時間高空間覆蓋密度的插值恢復，再進行傅里葉逆變換，從而獲得高時間分辨率高空間分辨率的動態腦功能磁共振圖像。

一種動態腦功能磁共振成像系統，該系統包括：

數據采集模塊，用于在(k,t)空間采集高時間低空間分辨率的導航數據S^NAV與高空間低時間分辨率的動態圖像數據S^IMG；

計算模塊，用于采用奇異值對所述導航數據S^NAV進行分解獲得模型階數L和時間基函數再結合所述圖像數據S^IMG進行Tikhonov正則化約束求解出空間基函數c_l(k)；

成像模塊，用于利用所述模型階數L、時間基函數及空間基函數c_l(k)對所述(k,t)空間進行高時間高空間覆蓋密度的插值恢復，再進行傅里葉逆變換，從而獲得高時間分辨率高空間分辨率的動態腦功能磁共振圖像。