[发明专利]一种动态脑功能磁共振成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种动态脑功能磁共振成像方法及系统。

背景技术

功能性磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)是当代医学影像技术应用于脑神经科学研究最为迅速的领域之一。其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发血液动力的改变。目前主要是运用在研究人及动物的脑或脊髓。可以显示大脑各个区域内静脉毛细血管中血氧合状态所起的磁共振信号的微小变化。fMRI作为无损的探测技术，已成为观察大脑活动和揭示脑和思维关系的一种重要方法，几乎应用于神经科学的各个领域，如：神经生理学、神经生物学、认知神经科学、神经心理学、神经病理生理学、神经解剖学、神经生化、神经免疫、神经电生理等。它为神经科学的发展起到了很大的推动作用，根据功能磁共振成像的特点，对现有方法进一步深入研究，无论对于功能磁共振成像技术本身的发展还是功能磁共振成像在神经科学领域中的应用和对经济和社会的发展都具有重要的意义。

目前，fMRI扫描通常采用回波平面成像技术(Echo Planar Imaging,EPI)、梯度回拨脉冲序列(GRE)或螺旋成像技术(SPIRAL)。梯度回波脉冲序列的成像速度较慢，易受运动影响产生伪影，一般只用于单一刺激的简单运动研究。

由于EPI序列采样时间短，能够在几秒内得到整个头部的图像，是fMRI通常采用的一种扫描技术。EPI序列在一次激发后，采集所需的回波或回波中重要的部分产生一副图像，使用极性相反的读出梯度形成回波链中的梯度回波。因此，长的回波链对于不完善的梯度和其他误差，如不准确的采集时序、静磁场的不均匀性、开关梯度场产生的涡流效应等非常敏感，导致k空间相邻波之间呈现一定的相位差，经过傅里叶变换后，重建图像在相位编码方向存在N/2鬼影(ghost)伪影，会直接影响功能激活区域的准确检测。理论上脑功能成像的时间分辨极限为100us，而且只有时间分辨在1s以上时才能成功探测到任务开始前的负激活信号(1～2s)，而目前时间分辨为3s左右，这使得fMRI具有自身的时间限制。同样，fMRI的空间分辨率可达到理论上脑功能空间分辨的极限为1mm×1mm×1mm，此时可以大幅减少部分容积效应，避免BOLD(血氧水平依赖)信号受到脑脊液的影响，而目前只有3mm×3mm×3mm。虽然，近年来很多研究致力于提高fMRI成像的时间或空间分辨率，但是成像的时空分辨率依然不足，这使得fMRI具有自身的时间限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态脑功能磁共振成像方法及系统，提高了重建图像质量，同时实现了高时间和高空间分辨率动态脑功能磁共振成像。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种动态脑功能磁共振成像方法，该方法包括：

在(k,t)空间采集高时间低空间分辨率的导航数据S^NAV与高空间低时间分辨率的动态图像数据S^IMG；

采用奇异值对所述导航数据S^NAV进行分解获得模型阶数L和时间基函数再结合所述图像数据S^IMG进行Tikhonov正则化约束求解出空间基函数c_l(k)；

利用所述模型阶数L、时间基函数及空间基函数c_l(k)对所述(k,t)空间进行高时间高空间覆盖密度的插值恢复，再进行傅里叶逆变换，从而获得高时间分辨率高空间分辨率的动态脑功能磁共振图像。

一种动态脑功能磁共振成像系统，该系统包括：

数据采集模块，用于在(k,t)空间采集高时间低空间分辨率的导航数据S^NAV与高空间低时间分辨率的动态图像数据S^IMG；

计算模块，用于采用奇异值对所述导航数据S^NAV进行分解获得模型阶数L和时间基函数再结合所述图像数据S^IMG进行Tikhonov正则化约束求解出空间基函数c_l(k)；

成像模块，用于利用所述模型阶数L、时间基函数及空间基函数c_l(k)对所述(k,t)空间进行高时间高空间覆盖密度的插值恢复，再进行傅里叶逆变换，从而获得高时间分辨率高空间分辨率的动态脑功能磁共振图像。