[发明专利]基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压缩感知(CS)优化序列的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法，能够提供高时间分辨率和高信噪比的腹部器官动态对比增强图像，属于磁共振医学成像技术领域。

背景技术

腹部器官疾病，例如慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)已经成为全球性公共健康问题，在发达国家，普通人群的患病率高达6.5％～16％，且发病率在逐年提高，给全球卫生财政带来了沉重负担。根据2012年《中国慢性肾脏病流行病学调查》结果显示，我国成年人群中慢性肾脏病的患病率已经高达10.8％，预计全国现有成年慢性肾脏病患者1.2亿人。肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GFR)和肾灌注量(renal blood flow，RBF)是反映肾功能最重要的指标，GFR已被国际上认可作为CKD诊断和分期的标准。GFR的下降预示着重要的肾脏疾病或者随之而来的肾灌注下降和肾毒性，加速其向终末期肾病发展，导致肾衰竭，最终形成尿毒症。因此，改善腹部动态对比增强磁共振成像的时间分辨率和图像质量，以达到更加准确的脏器功能定量测量，对于腹部器官疾病的临床诊断及预后评价具有非常重要的意义。

在腹部动态对比增强DCE-MRI成像中，由于三维成像技术能够更好的显示整个肾脏、肝脏等器官的形态，并提供更多的图像信息及灌注曲线，从而被临床广泛应用。目前，在临床中主要采用三维快速扰相梯度回波3D FSPGR序列结合并行成像技术进行动态对比增强磁共振成像。如图1所示，快速扰相梯度回波序列相比于临床常规的GRE序列，在下一次α脉冲激发前施加了扰相位梯度(spoiled gradient)。该扰相位梯度能够消除由前一次α脉冲激发后残留的横向磁化矢量，避免了图像出现伪影。工作时，通过设置在x,y,z三个梯度编码方向上的扰相位梯度场，将残留的横向磁化矢量散相，节省了这些磁化矢量衰减为零的弛豫等待时间；同时，射频脉冲激发为小角度激发(α≤20°)，α越小，纵向磁化矢量恢复越快，从而实现了该序列的快速采集(通常不到1s采集一层图像)，并且图像对比度得到提高，RF功率沉积降低。然而较小的翻转角α和较短的TR导致图像T1权重较低，因此，临床上通过注射钆造影剂来缩短组织T1弛豫，增强图像T1权重，采用该序列采集脏器在增强前、动脉期、排泄期的增强图像用于临床诊断，同时将所有动态对比增强图像采集得到的时间-信号强度曲线用于脏器功能参数的定量测量。

但是，临床上腹部三维成像为了实现大范围覆盖，通常设定较多层数(≥16层)、小翻转角(α＝15°)以及最小的TR和TE值之后，由于3D FSPGR序列在执行时相位编码k_y、k_z以及频率编码k_x均为全采样，序列时间分辨率在10～60秒，使得采集得到的时间-信号强度曲线分辨率低，远不能满足功能参数的精确测量。所以，研究一种既提高时间分辨率又能保证足够高的空间分辨率的磁共振成像方法是提高腹部器官疾病诊断和精确测量的重要前提。目前，常用的加速技术是并行成像技术(parallelimaging)，并行成像技术首先需要采集一个低分辨率、全傅立叶编码的参考图像用于线圈空间敏感性评估，然后采用并行加速的3D FSPGR序列采集并行采样图像数据，最后结合相控阵线圈的空间敏感信息与采集到的原始数据经SENSE算法重建出图像。该序列工作时，由于并行成像在采集时减少了相位编码方向上k-space采样点数(Δk_y为等间距)，缩短了采集时间，提高了序列的时间分辨率。然而，并行成像技术导致图像信噪比SNR降低，且加速倍数通常限制在三倍以内，加速倍速越高，信噪比越低，阻碍了时间分辨率的进一步提高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能够提高时间分辨率又能够保证足够高图像质量的基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法。