[发明专利]基于单扫描正交时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法

摘要

本发明公开一种基于单扫描正交时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法。该方法通过90度和180度的线性扫频脉冲（chirp脉冲）联合正交分布的空间编码梯度，在激发阶段使空间内的质子自旋获得一个和空间位置相关的二次相位；在采样阶段，通过快速切换的正负梯度回波链进行数据采样，超快速地获得具有T2*加权的空间域磁共振成像数据；最后通过高分辨重建算法和图像畸变校正方法对畸变的磁共振图像进行重建校正，从而获得高分辨率的高品质磁共振图像。本发明所提出的基于正交时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法，不仅不需要额外的参考扫描，根据自身的数据就可以进行畸变校正，并且还具有克服局部不均匀场的能力，即使在极强的不均匀场下仍能正常工作。

主权项

基于单扫描正交时空编码磁共振成像的图像畸变校正方法，分为以下步骤进行操作：(1)首先对成像物体进行感兴趣区域定位，然后进行调谐、自动匀场、功率和频率校正；(2)用测量线性扫频脉冲功率的脉冲序列依次测量并记录90度和180度线性扫频脉冲(chirp脉冲)的功率；(3)在核磁共振成像仪上，导入事先编译好的单扫描正交时空编码序列；并通过事先定义的脉冲变量调入所需的90度和180度线性扫频脉冲(chirp脉冲)，将步骤(2)中所测量的90度和180度线性扫频脉冲(chirp脉冲)的功率值赋值到所对应的功率变量中；所述单扫描正交时空编码序列的结构依次为：高扫频率的90度线性扫频脉冲、TE1/2、低扫频率的180度线性扫频脉冲、TE1/2、TE2/2、180度的sinc脉冲、TE2/2、采样回波链；所述高扫频率的90度线性扫频脉冲结合90度的空间编码梯度G90对低带宽维，即y方向进行空间编码，重聚梯度Ger紧接着作用在所述空间编码梯度G90之后,其梯度面积为所述空间编码梯度G90面积的一半，正负与所述空间编码梯度G90相反；所述低扫频率的180度线性扫频脉冲结合180度的空间编码梯度G180对高带宽维，即x方向进行空间编码；所述180度的sinc脉冲和层选梯度Gss进行层选；所述低扫频率的180度线性扫频脉冲前后分别施加了回波延时TE1/2，所述180度的sinc脉冲前后分别施加了回波延时TE2/2,所述低扫频率的180度线性扫频脉冲与180度的sinc脉冲前后都有x,y,z三个方向的破坏梯度作用；所述采样回波链是由分别作用在x,y方向的梯度链组成；x方向的梯度链是由一系列正负切换的梯度构成，且每个梯度的面积是所述空间编码梯度G180面积的二倍；y方向的梯度链是由一系列大小相等的“blips”梯度构成，且所述“blips”梯度的总面积和等于所述空间编码梯度G90的面积，正负和所述空间编码梯度G90一致；在所述采样回波链之前，x和y方向分别施加了重聚梯度Gror和Gar，所述Gror的面积是x方向第一个梯度面积的一半，方向与之相反；所述Gar的面积是所有所述“blips”梯度的总面积的一半，方向与所述“blips”梯度相反；(4)执行步骤(3)设置好的单扫描正交时空编码序列，进行数据采样，数据采样完成后，执行下一步骤，否则继续采样；从而得到正交时空编码磁共振数据；(5)当数据全部采样完成后，首先对所述数据进行高分辨重建，得到高分辨率的正交时空编码磁共振数据；并对所述高分辨率的正交时空编码磁共振数据进行相位处理，得到畸变校正所需的高分辨率的正交时空编码磁共振相位图；所述高分辨率重建的步骤是将获得的二维单扫描正交时空编码数据先进行相位平滑处理，然后进行二维的插值，最后逐维进行高分辨率重建；(6)对步骤(5)得到的高分辨率的正交时空编码磁共振相位图进行解缠绕处理，得到场分布的场图；(7)对步骤(6)得到的场图进行平面拟合处理，得到各阶不均匀场磁化率梯度值；所述平面拟合处理的公式为：φinh(x,y,tt)＝Ω0·(tt+TE)+γginx(tt+TE)·x+γginy(tt+TE)·y+γginx2(tt+TE)·x2+γginxy(tt+TE)·xy+γginy2(tt+TE)·y2其中Ginh＝[g0,ginx,giny,ginx2,ginxy,giny2]T为等效的不均匀场磁化率梯度矢量，tt为从所述180度的sinc脉冲中心到采样时间的时间距离，x”为x方向的空间位置，“y”为y方向的空间位置，TE＝(T90‑TE2)/2,φinh(x,y,tt)为解缠绕后的二维相位图；其中T90为90度线性扫频脉冲的时间；(8)将步骤(7)得到的各阶不均匀场磁化率梯度值，代入步骤(5)的高分辨重建中，得到经过畸变校正的高分辨率的正交时空编码磁共振数据，然后重复步骤(5)和(6)得到场图，依据校正是否成功的标准，做以下判断处理：如果不满足校正成功标准则循环进行(5‑8)步骤，直至校正成功；如果满足校正成功的标准，则得到能高分辨率的、能正确反映空间信息的高分辨率的正交时空编码磁共振相位图。