[发明专利]一种基于分数阶模型的磁共振指纹成像方法、装置及介质

说明书

本发明涉及磁共振参数图像重建，提出了一种基于分数阶布洛赫模型的磁共振指纹定量参数成像方法，可以提高定量参数成像准确度，并且减少定量参数成像的扫描时间。它的技术方案主要分为：在脉冲序列的每一次激发中采用不同的重复时间、回波时间和翻转角采集数据并重建得到图像；基于分数阶布洛赫模型生成字典；利用模式识别获得多参数图像。实施本发明的有益效果主要有：提高了磁共振指纹定量参数成像的采样速度和成像精确度；在提高定量参数成像准确度的同时，不增加额外的数据和扫描时间。

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别涉及一种磁共振指纹成像方法。

背景技术

磁共振成像仪是利用磁场和无线电波脉冲来生成身体组织和结构的图像。相比于传统的磁共振成像，磁共振指纹成像(Magnetic Resonance Fingerprinting，MRF)每次测量可以获取更多的信息。作为一种快速、同时获得多参数定量成像的新方法，磁共振指纹成像技术主要包括以下步骤：1、在脉冲序列的每一次激发中采用不同的重复时间(TimeofRepetition，TR)、回波时间(Time of Echo，TE)和翻转角(Flip Angle,FA)，并用多次激发螺旋轨迹(multi-interleaf spiral)采集数据并重建得到欠采样的图像序列；2、根据脉冲序列的参数(TR、TE和FA)，基于经典的一阶布洛赫(Bloch)模型来计算出字典；3、将重建的图像序列与字典中元素逐点匹配识别，即可同时获得多参数定量成像结果。

传统定量磁共振成像通过经典布洛赫模型(描述磁共振物理过程的模型)对图像每个像素位置上的信号进行非线性拟合得到组织的特性参数，比如：纵向弛豫时间(T1)，横向弛豫时间(T2)等。然而，该成像方法误差大，其定量参数成像结果也不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的磁共振指纹成像方法以解决误差大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明首先披露了一种磁共振指纹成像方法，其技术方案是这样实施的：

一种磁共振指纹成像方法，所述磁共振指纹成像方法的步骤包括：

步骤S1，在脉冲序列的每一次激发中，采用不同的重复时间、回波时间、翻转角，并利用在K空间中的非笛卡尔轨迹进行数据采集；

步骤S2，用基于分数阶模型的布洛赫模型来模拟计算，生成基于分数阶布洛赫模型的字典；

步骤S3，重建磁共振图像，并将图像中相应元素的信号与所述字典进行比对，最终获得多参数定量成像结果。

优选地，所述步骤S2具体为，根据采用的脉冲序列的参数集合，用分数阶布洛赫模型模拟计算，生成所述字典。

优选地，所述步骤S3中，重建磁共振图像的方法包括：非均匀快速傅立叶变换，奇异值分解反投影法和低秩交替方向乘子算法中的一种。

优选地，所述步骤S3中，将重建图像的逐点时间序列与字典中元素用最大内积法逐条匹配识别，获得多参数定量成像结果。

优选地，所述字典中的变量包括纵向弛豫时间和横向弛豫时间；

所述步骤S3中，多参数定量成像结果为定量的组织特性参数成像，包括纵向弛豫时间参数成像和横向弛豫时间参数成像。

优选地，纵向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：

M_z(t)＝M_z(0)+[M₀-M_z(0)][1-E_β(-(t/T₁)^β)]

优选地，横向弛豫用分数阶布洛赫模型表示为：