[發明專利]用于肺部動態通氣功能快速定量評估的氣體MRI方法

有效

• 申請號: 202111465985.1
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114236443B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 李海東;周欣;李紅闖;張鳴;趙修超;孫獻平;葉朝輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
• 主分類號: G01R33/56
• 分類號: G01R33/56;G01R33/48
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬

1.用于肺部動態通氣功能快速定量評估的氣體MRI方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1、受試者佩戴好磁共振掃描線圈，并進入掃描磁體中，受試者肺部位于磁體中心；設置氣體MRI掃描序列參數，受試者吸入超極化氣體進行成像掃描，采集MRI數據，即采集k空間第i個位置對應的動態圖像k空間數據其中i＝1,2,…，M，M為呼吸次數，F為每次呼吸采集的數據線總數；

步驟2、首先將步驟1采集的MRI數據按照采集順序分成F幀k空間數據集，第j幀k空間數據集第1行至第M行數據分別為其中j＝1,2…，F；

然后對第1幀到F幀k空間數據集分別進行傅里葉變換得到各幀原始動態圖像Img(j),其中j＝1,2…,F；

步驟3、根據步驟2得到的動態圖像Img(j)和步驟1中的MRI掃描序列參數計算肺部動態通氣功能參數，肺部動態通氣功能參數包括信號出現時間t_arrival，信號峰值時間t_peak，信號消失時間t_disappear，以及吸氣和呼氣過程中的氣流速度分布圖，

所述的步驟3中，計算肺部動態通氣功能參數包括以下步驟：

步驟3.1、首先對步驟2獲得的原始動態圖像Img(j)分別進行圖像分割獲得肺部區域信號，并獲得肺部每一個體素的信號時間曲線，進而確定肺部每一個體素x的信號出現時間t_arrival(x)，信號峰值時間t_peak(x)以及信號消失時間t_disappear(x)；

步驟3.2、獲取吸氣過程中的氣流速度分布圖，具體為：

根據以下公式獲得吸氣過程中的氣流速度分布圖v_in(x)

V_aq(x)＝v_in(x)·t_aq(x)

其中，V_aq(x)為體素x的信號出現時間t_arrival(x)到時間q之間進入體素x的氣體量，時間q位于體素x的信號出現時間t_arrival(x)和信號峰值時間t_peak(x)之間，v_in(x)為吸氣氣流速度，t_aq(x)為體素x的信號出現時間t_arrival(x)到時間q的時間長度，

t_aq(x)＝t_arrival(x)+(u-1)×TR

其中，u＝1,2,…,n1，n1＝(t_peak(x)-t_arrival(x))/TR，u代表體素x的信號出現時間t_arrival(x)到時間q之間氣體所經歷的射頻脈沖個數，m1代表氣體到達體素x之前經歷的射頻脈沖個數，θ代表射頻脈沖的翻轉角，SA_l(x)和SA_l+1(x)分別代表體素x的信號出現時間t_arrival(x)到時間q之間經歷的脈沖個數為l和l+1時對應的氣體信號，V_factor是單位信號所對應的氣體量，TR是MRI序列的重復時間；

步驟3.3、獲取呼氣過程中的氣流速度分布圖，具體為：

根據以下公式獲得呼氣過程中的氣流速度分布圖v_ex(x)，

V_pz(x)＝v_ex(x)·t_pz(x)

其中，V_pz(x)為體素x的信號峰值時間t_peak(x)到時間z之間進入體素x的氣體量，時間z位于體素x的信號峰值時間t_peak(x)和信號消失時間t_disappear(x)之間，v_ex(x)為呼氣氣流速度，t_pz(x)為體素x的信號出現時間t_arrival(x)到時間q的時間長度，

t_pz(x)＝t_peak(x)+(y-1)×TR

其中，y＝1,2,…,n2，n2＝(t_disappear(x)-t_peak(x))/TR，y代表體素x的信號峰值時間t_peak(x)到時間z之間氣體所經歷的射頻脈沖個數，m2代表氣體在體素x內達到信號峰值之前經歷的射頻脈沖個數，θ代表射頻脈沖的翻轉角，SP_l(x)和SP_l+1(x)分別代表體素x的信號峰值時間t_peak(x)到時間z之間經歷的脈沖個數為l和l+1時對應的氣體信號，V_factor是單位信號所對應的氣體量。