[發明專利]一種抗渦流效應的跨膜水交換磁共振成像序列設計方法

有效

• 申請號: 202110490425.5
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113406546B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 辛學剛;李曉東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01R33/565
• 分類號: G01R33/565;G01R33/563;G01R33/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發明公開了一種抗渦流效應的跨膜水交換磁共振成像序列設計方法，提出了一種創新性的射頻間歇激勵回文對稱重復回波序列設計方法，實現抗渦流效應的目的。采用這種創新的序列設計方法，我們實現了抗渦流跨膜水交換磁共振成像序列中過濾單元和探測單元的三種序列設計組合。在第一種組合中，過濾單元采用90°和180°射頻間歇激勵回文對稱重復回波序列設計，探測單元采用常規脈沖梯度自旋回波序列設計。在第二種組合中，過濾單元采用常規脈沖梯度自旋回波序列設計，探測單元采用90°和180°射頻間歇激勵回文對稱重復回波序列設計。在第三種組合中，過濾單元和探測單元均采用90°和180°射頻間歇激勵回文對稱重復回波序列設計。

技術領域

本發明涉及磁共振序列技術領域，具體涉及一種抗渦流效應的跨膜水交換磁共振成像序列設計方法。

背景技術

人體內含有大量水分子，廣泛地分布于細胞內空間、細胞外基質等微環境中。細胞內外的水分子可以通過細胞膜上的磷脂雙分子層或水通道蛋白實現跨細胞膜的交換，交換速率與細胞膜對水分子的滲透率成正比。在人體生理異常反應伴隨的水腫過程中，細胞膜滲透性發揮著關鍵作用。通過量化水交換速率，能夠反映不同生理狀態下細胞膜滲透性的變化。因此，發展一種無創的可用于活體的跨膜水交換磁共振成像方法具有重要價值。

現有的跨膜水交換磁共振成像序列基于常規擴散加權成像序列。由于擴散編碼梯度幅值高、持續時間長，當擴散編碼梯度進行切換時，變化的梯度磁場會使梯度線圈周圍的導電體產生渦流，渦流又進一步產生阻礙梯度磁場變化的磁場，使梯度波形發生形變。從磁共振信號的角度分析，渦流引起的梯度波形形變又使磁共振信號的相位發生偏移，相位偏移在磁共振圖像上表現為圖像畸變。當沿不同方向施加擴散編碼梯度時，不同方向上都會產生圖像畸變，并且圖像畸變具有方向依賴性。為了量化旋轉不變性的跨膜水交換速率，需要組合沿不同方向施加擴散編碼梯度采集的圖像，此時，必然產生圖像不匹配的問題，影響跨膜水交換速率的精確測量。因此，總的來說，現有的跨膜水交換磁共振成像序列設計中存在的渦流效應會產生顯著的圖像畸變，量化水交換速率的精確性和穩定性不足。

渦流效應無法完全消除，目前主要采取降低渦流效應影響的策略。在現有的跨膜水交換序列設計中，可以采用兩種方法降低渦流效應。一種方法是在執行序列之前，基于硬件補償渦流效應。目前，磁共振廠家大多采用自屏蔽梯度線圈搭配梯度波形預加重技術的方式。自屏蔽梯度線圈通過施加與梯度線圈相反的電流補償渦流，然而自屏蔽梯度線圈無法消除顯著的時變渦流場。梯度波形預加重技術是對梯度波形進行預處理，使波形預失真到特定的程度，經渦流衰減后使實際輸出的梯度波形達到預期，但這種技術只能在一定程度上補償渦流場的線性項，無法處理非線性項。即使同時使用自屏蔽梯度線圈和梯度波形預加重技術，磁共振圖像上依然存在顯著的圖像畸變。另一種方法是在圖像后處理階段對圖像進行配準，矯正渦流引起的圖像畸變。然而，后處理方法依賴特定的算法，只能在圖像層面上操作，無法直接作用于渦流效應。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種抗渦流效應的跨膜水交換磁共振成像序列設計方法，用于降低渦流效應，減少圖像畸變，提高水交換速率的測量精確性。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種抗渦流效應的跨膜水交換磁共振成像序列設計方法，該抗渦流效應的跨膜水交換磁共振成像序列依次由過濾單元、探測單元和混合單元構成，所述設計方法包括如下步驟：

S1、設計90°和180°射頻間歇激勵回文對稱重復回波序列；

S2、確定過濾單元和探測單元的序列設計組合；

S3、在選擇的序列設計組合下，根據期望的擴散加權因子，計算過濾單元和探測單元中擴散編碼梯度脈沖；

S4、根據期望的破碎梯度散相，計算過濾單元和探測單元中的破碎梯度脈沖；

S5、確定混合單元的持續時間，并根據期望的繞相梯度散相，計算繞相梯度脈沖；