[发明专利]一种获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法及其应用

权利要求书

1.一种获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，包括以下步骤：

1)根据分数化运动模型的一维轨迹的黎曼-刘维尔积分和基于相位的扩散磁共振的信号计算公式计算得到基于分数化模型的扩散磁共振信号的通解；

2)针对具体所采用的扩散磁共振扫描序列的梯度和射频脉冲的时序分布，根据步骤1)得到的扩散磁共振信号的通解计算出具体的扩散磁共振信号衰减公式；

3)采集DWI图像，所述DWI图像的扩散梯度的幅度和间隔时间均为变量；

4)利用步骤2)中得到的扩散磁共振信号衰减公式来拟合步骤3)采集的DWI图像中每个体素的信号衰减，得到粒子扩散相关参数图；

5)对于不同的扩散方向进行步骤3)和4)，得到粒子扩散相关参数对于方向的依赖性，最终获得全新的扩散磁共振成像对比度。

2.如权利要求1所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，其特征在于，步骤1)中分数化运动模型的一维轨迹的黎曼-刘维尔积分表示为：

其中x₀表示粒子在零时刻的位置，H是Hurst系数，ξ(t)是独立同分布的随机变量，ξ(t)满足α平稳的列维分布。

3.如权利要求2所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，其特征在于，基于相位的扩散磁共振的信号计算公式为：

其中i是虚数单位，是自选运动过程中由于磁场梯度的存在所累积的相位；其中粒子在梯度场G中产生的相位为，

r是粒子的位置，γ是粒子自旋的旋磁比。

4.如权利要求3所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，其特征在于，基于分数化模型的扩散磁共振信号的通解用以下公式表示：

S/S₀＝exp(-D_α,βb_α,β)

其中β＝αH，D_α,β是广义的扩散系数，b_α,β是由梯度和射频脉冲的时间决定的广义b值，σ用来定义粒子运动步长的列维分布尺度的相关参数，τ₀是粒子连续步长之间的等待时间。

5.如权利要求1所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，其特征在于，步骤2)中，扩散磁共振扫描序列包括S-T序列、双回波扩散序列以及其他梯度波形的扩散序列。

6.如权利要求1所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，其特征在于，还包括：步骤3)DWI图像采集完成之后，进行扩散加权像预处理，所述预处理包括涡流校正和头动校正。

7.如权利要求4所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法，其特征在于，步骤4)中，与粒子扩散相关的参数包括α，β，H，广义扩散系数D_α,β，粒子运动步长的列维分布参数σ和粒子连续步长之间的等待时间τ₀。

8.权利要求1-7任一所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法在分析扩散介质中的磁共振信号中的应用，所述扩散介质包括生物组织和多孔介质。

9.权利要求1-7任一所述的获得全新的扩散磁共振成像对比度的方法在大脑白质纤维束追踪中的应用。