[發明專利]反轉恢復準備的3D梯度自旋回波擴散成像方法、介質及設備

在審

• 申請號: 202110892182.8
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113476031A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 吳丹;李浩天;張祎;徐義程;孫毅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;G06T17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開一種反轉恢復準備的3D梯度自旋回波擴散成像方法、介質及設備。該方法包括以下步驟：首先，在反轉恢復準備模塊中，施加180°反轉射頻脈沖，設置相應反轉恢復時間以抑制腦脊液和自由水信號；其次，通過擴散編碼模塊，將一對梯形余弦振蕩梯度或脈沖梯度嵌入到90°_x?180°_y?90°_?x射頻脈沖中，將擴散編碼與信號采集分開；然后，使用脂肪飽和模塊對脂肪信號進行抑制；最后，采用3D梯度自旋回波的讀出方式采集信號。本發明不僅改善了磁共振擴散成像的時間和信噪比，而且有利于腦組織擴散磁共振信號時間依賴性的精準測量，特別對于腦室附近由于部分容積效應受腦脊液影響的腦區效果明顯，將有效推進時間依賴性擴散磁共振技術的臨床轉化。

技術領域

本發明涉及磁共振技術領域，尤其涉及擴散磁共振成像領域。

背景技術

擴散磁共振(dMRI)通過檢測被微觀結構環境限制的水的擴散來揭示組織微觀結構的各種細節。因此，dMRI測量的表觀擴散系數(ADC)通常取決于水分子在周圍環境中的擴散時間(t_d)。通過振蕩梯度(OG)和脈沖梯度的結合可以測量一系列t_d范圍(幾毫秒到幾十毫秒)的水分子擴散，并推斷組織微結構，目前已經被廣泛用于t_d依賴性dMRI的研究。

然而，由于臨床MRI系統的梯度強度較低，因此需要較長的回波時間和重復時間才能達到合理的振蕩頻率和b值。這導致了訪問高頻振蕩梯度的能力有限、成像時間較長、圖像信噪比較弱等問題，所以該技術在人體臨床應用上面臨挑戰。另一方面，我們觀察到腦脊液(CSF)中自由水的ADC值大約是正常腦組織的3倍，因此在腦溝和腦室附近掃描時的部分容積效應和點擴展函數效應可能會導致腦組織ADC值受到腦脊液的影響，被高估約15-30％。因此，對于靠近腦室和腦溝的組織，如海馬和皮質灰質，t_d依賴性測量可能不準確，由此估算出的組織微結構參數也受到影響。

發明內容

為了克服現有序列中存在的不足和時域彌散信號測量的問題，本發明提出了一種反轉恢復準備的3D梯度自旋回波擴散成像序列(3D IR-OGprep-GRASE)，以解決上述提及的dMRI序列的問題，提高時域擴散成像的臨床實用性。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

第一方面，本發明提供了一種反轉恢復準備的3D梯度自旋回波擴散成像方法，其包括：

S1：在成像序列的開始位置執行一個反轉恢復模塊，以抑制腦脊液的縱向磁化信號；

S2：在反轉恢復模塊之后執行擴散準備模塊，將一對擴散梯度嵌入到90°_x-180°_y-90°_-x射頻脈沖中，以實現擴散編碼與信號采集的分離；所述擴散梯度為梯形余弦振蕩擴散梯度或脈沖擴散梯度；

S3：在擴散準備模塊后執行脂肪飽和模塊，抑制脂肪信號；

S4：在脂肪飽和模塊后執行梯度自旋回波模塊，使用3D梯度回波-自旋回波序列進行信號采集，得到3D K-空間數據；

S5：在梯度自旋回波模塊后執行通用自動校準并行采集重建模塊，對3D K-空間數據進行重建得到完整圖像。

基于該方案，各步驟還可以進一步提供以下優選的實現方式。需要注意的是，各優選方式中的技術特征在沒有沖突的情況下均可進行相互組合。當然這些優選方式也可以通過其他能夠實現相同技術效果的方式實現，不構成限制。

作為優選，所述反轉恢復模塊中的處理流程如下：

先對整個3D成像空間施加非空間選擇性的180°翻轉角的射頻脈沖激勵，再等待反轉時間(TI)，使得腦脊液的縱向磁化矢量完全消除。

作為優選，所述擴散準備模塊中的處理流程如下：