磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法
专利汇可以提供磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法，属于 生物 工程 技术领域。本 发明 进行MRE成像时，控制成像时间，使得在机械横波到达组织边界处的那一刻之前， 波动 成像就已经完成，其中，机械横波到达边界处的时间，通过对组织的解剖结构尺寸和稳态波动成像得到的 波速 计算得到，在此 基础 上，根据设定的机械横波 频率 计算出机械振动的周期数和脉冲序列中的运动敏感梯度脉冲个数，以设定稳态前的波动成像序列参数，对机械横波进行成像。本发明可以有效地避免横波在组织边界处的反射所造成的波动复杂性。对所得到的稳态前横波图像进行弹性重建计算时，没有反射效应造成的干扰，从而可以利用简单的弹性重建 算法 计算得到组织的弹性图像。，下面是磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法专利的具体信息内容。
1. 一种磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法，其特征在于：进 行MRE成像时，控制成像时间，使得在机械横波到达组织边界处的那一刻之前， 波动成像就已经完成，其中，机械横波到达边界处的时间，通过对组织的解剖结 构尺寸和稳态波动成像得到的波速计算得到，在此基础上，根据设定的机械横波 频率计算出机械振动的周期数和脉冲序列中的运动敏感梯度脉冲个数，以设定稳 态前的波动成像序列参数，对机械横波进行成像。
2. 根据权利要求1所述的磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法， 其特征是，包括如下具体步骤：
1)将机械振动系统放置在被成像区域的表面，此处为机械波源的位置，并 连同被成像物体一起放入磁共振扫描仪的磁体腔中；
2)对被成像物体进行磁共振常规扫描，得到被成像物体的幅值图像，并通 过幅值图像测量波源位置到组织边界的距离L；
3)设置运动敏感梯度脉冲个数为N＝2，频率为fset，并且在第一个脉冲的 上升沿给出一个激发信号；
4)将激发信号送入信号发生器中，使信号发生器开始产生方波信号，方波 的周期数目设置为N＝2，频率设置为fset；
5)将信号发生器产生的fset方波信号送入功率放大器中进行功率放大，功 率放大后的方波信号送入机械振动系统，机械振动系统开始对成像物体进行fset 的小振幅振动；
6)在磁共振扫描仪中采集磁共振信号，并通过傅立叶变化和相位反混叠技 术得到磁共振相位图，此图像即为需要的波动图像；
7)在波动图像中计算波源附近的组织内部的横波波长λ；
8)对L/λ进行计算，并取整数为Nset，将N设置为Nset，重新设置fset，重 复步骤3)、4)、5)、6)，在步骤6)中得到机械横波在组织内部中传播的稳 态前的横波图像。
3. 根据权利要求2所述的磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法， 其特征是，所述的参数L，通过在解剖结构图像中测量组织边界处和波源位置之 间的距离得到，参数λ的特征为通过测量在波源附近的组织内部传播的横波波长 得到。
技术领域
本发明涉及的是一种生物工程技术领域的成像方法，具体的说，涉及的是 一种磁共振弹性图技术中的稳态前机械横波成像方法。
背景技术
经对现有技术的文献检索发现，Steele DD等发表在《Phys.Med.Biol.》 (生物医学物理)2000，vol.45(6)，pp1633-1648上的文章“Three-dimensional static displacement，stimulated echo NMR elasticity imaging”(三维静 态位移激发回波核磁共振弹性成像)，其做法是采取准静态外力施加方法以避 免产生机械波在组织内部的传播，从而避免机械波的反射造成的波动复杂性， 但是为了计算弹性的分布，需要测定组织内部的应力分布，这是一个很难解决 的问题，因为在实际应用中，目前为止还没有一项能够测量物体内部应力的技 术。Van Houten EEW等发表在《Medical Physics》(医学物理)2000， vol.27，pp101-107上的文章“Elasticity reconstruction from experimental MR displacement data：Initial experience with an overlapping subzone finite element inversion process”(磁共振位移实验数据的弹性重建：子域 叠加有限元反演过程的初步实验)，考虑使用有限元弹性重建算法，这类算法可 以考虑反射波的影响，但是对于这一类的重建算法，一定要预先精确知道组织 的边界条件，包括其几何参数和弹性系数，但在实际应用中对活体生物组织进 行边界条件测量时，要无创伤测量这些边界条件的弹性系数是很困难的，虽然 可以有技术可以对组织边界的弹性系数进行离体测量，但组织边界离体状态下 和活体状态下的弹性系数已经完全不一样了。
发明内容
本发明是通过以下技术方案实现的，进行MRE成像时，控制成像时间，使 得在机械横波到达组织边界处的那一刻之前，波动成像就已经完成，那么机械 横波在边界处的反射就不会被MRE技术在波动图中记录到，这样就可以有效的 解决反射干扰的问题。由于这一方法得到的波动图像是在机械横波达到稳态之 前的图像，因此称之为稳态前波动成像方法。它不同于现有的稳态波动成像方 法。本发明成像方法的关键是如何判断机械横波到达边界处的时间，这可以通 过对组织的解剖结构尺寸和稳态波动成像得到的波速计算得到。在此基础上， 根据设定的机械横波频率计算出机械振动的周期数和磁共振成像脉冲序列中的 运动敏感梯度脉冲个数，以设定稳态前的波动成像序列参数，对机械横波进行 成像。
以下对本发明作进一步的描述，具体步骤如下：
1)将机械振动系统放置在被成像区域的表面，此处为机械波源的位置，并 连同被成像物体一起放入磁共振扫描仪的磁体腔中；
2)对成像物体进行磁共振常规扫描，得到成像物体的幅值图像，并通过幅 值图像测量波源位置到组织边界的距离L；
3)设置运动敏感梯度的方波个数为N＝2，频率为fset(例如用户设置为 200Hz)，并且在第一个方波的上升沿给出一个激发信号，开始运行磁共振成像 脉冲序列；
4)将激发信号送入信号发生器中，使信号发生器开始产生方波信号，方波 的周期数目设置为N＝2，频率设置为fset(例如为200Hz)；
5)将信号发生器产生的200Hz方波信号送入功率放大器中进行功率放大， 功率放大后的方波信号送入机械振动系统，机械振动系统开始对成像物体进行 fset(例如为200Hz)的小振幅振动；
6)在磁共振扫描仪中采集磁共振信号，并通过傅立叶变化和相位反混叠技 术得到磁共振相位图，此图像即为需要的波动图像；
7)在波动图像中计算波源附近的组织内部的横波波长λ；
8)对L/λ进行计算，并取整数为Nset，将N设置为Nset，重新设置fset(例 如为100Hz)，重复步骤3)、4)、5)、6)，在步骤6)中得到机械横波在组 织内部中传播的稳态前的横波图像。
磁共振成像脉冲序列中附加了运动敏感梯度方波，其梯度方向为组织内部 质点振动的方向，其频率fset能为用户设置和改变，其方波个数通过对L/λ取整 数计算得到。
所述的参数L，通过在解剖结构图像中测量组织边界处和波源位置之间的距 离得到，参数λ的特征为通过测量在波源附近的组织内部传播的横波波长得到。
所述的机械振动系统，其振动参数包括频率和周期数目，且该频率和周期 数目与所述的稳态前波动成像序列中的运动敏感梯度方波的频率和个数保持一 致。
本发明使用的机械振动系统和MRI系统保持电磁兼容，并且体积小，容易 安放在人体和磁体腔之间的空间中。
本发明所述的机械振动系统由所述的运动敏感梯度磁场激发，同时开始运 行，并保持同步和频率一致。
本发明根据组织的解剖图像和预先进行的2个方波的波动成像试验确定运 动敏感梯度的方波个数Nset，此方波的个数Nset也是机械振动的周期数目，这使 得波动成像过程在横波到达组织内部边界之前完成。这样可以有效地避免横波 在组织边界处的反射所造成的波动复杂性。对所得到的稳态前横波图像进行弹 性重建计算时，没有反射效应造成的干扰，从而可以利用简单的弹性重建算法 计算得到组织的弹性图像。
附图说明
图1为本发明的系统示意图
图2为本发明的基本原理示意图
其中，图2(a)为方波个数为2的波动图像；图2(b)为方波个数为Nset 的波动图像。
具体实施方式
本发明以琼脂糖凝胶仿体为成像物体，实施稳态前的机械横波成像。如图1 所示为本发明的系统示意图。整个成像系统包括波动成像序列(含运动敏感梯 度方波)、磁共振扫描仪、信号发生器、功率放大器、机械振动系统。在进行 成像之前，首先设置系统，将机械振动系统、功率放大器、信号发生器和磁共 振扫描仪器连接，将制备好的圆柱形琼脂糖仿体和机械振动系统连接，一起放 入磁共振扫描仪的磁体腔中。
在系统设置好以后，首先对琼脂糖凝胶仿体进行常规磁共振扫描，得到该 琼脂糖凝胶仿体的幅值图像，然后规划波源在琼脂糖凝胶仿体表面的位置X，以 及横波将要在组织内部传播的路径。如图2(a)在幅值图像中测量组织边界处 和波源位置之间的距离L。
在波动成像序列中含有运动敏感梯度磁场，其为一定方向和频率的双极性 方波，如图1所示。机械振动系统放在琼脂糖凝胶仿体上表面X处，运行波动 成像序列，为节约时间可以只是扫描一层。此时的波动成像序列中的运动敏感 梯度方波的参数设置比较随意，方波的频率根据用户的要求设定为fset。方波的 个数N可以先设置为2个或者以上，以保证可以测量在组织内部的波源附近传 播的横波波长λ。
在进行稳态前波动成像时，其频率仍然为质点振动的频率fset，其方波的个 数Nset由波的传播距离L和传播速度v以及fset决定。即Nset等于对Lfset/v取整 数计算，L为在MRI解剖图像测量从波源到组织边界处的距离，传播速度由在波 源附近得到波动图像进行估计，即v＝λfset，其中λ是在波源附近测量得到的 横波波长，将公式v＝λfset带入Lfset/v，可得Nset的值为L/λ取整数。然后设 定运动敏感梯度方波的个数为Nset，方波的频率为fset，机械振动的周期数目为 Nset，频率为fset，参考图1和图2(b)。运行稳态前波动成像序列，并通过序 列激发机械振动以频率fset和运动敏感梯度进行同步振动。此时对采集到的磁共 振信号进行傅立叶图像重建，得到的相位图像便是稳态前的横波图像，也即是 横波在到达组织边界处之前得到的横波图像。
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