一种快速化学交换饱和转移成像方法和系统技术方案

一种快速化学交换饱和转移成像方法和系统，通过判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值的关系，来确定当前图像是采用第一降采率，还是采用第二降采率。解决了所有的CEST图像使用相同的降采率而导致的低信噪比图像难以达到较好的重建结果的问题，实现了CEST成像欠采样模式的自适应性，进而提高CEST成像速度，保证CEST图像的重建质量。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及磁共振成像
，具体涉及一种快速化学交换饱和转移成像方法和系统。
技术介绍
磁共振化学交换饱和转移(ChemicalExchangeSaturationTransfer，CEST)成像是一种新的磁共振对比成像机制，这种成像方法对稀释大分子的化学交换和化学动力学较为敏感，在获取光谱信息方面显示了很大的潜力，可用于跟踪肿瘤细胞、细菌/病毒感染、pH值和温度变化等方面。近年来，CEST成像已越来越多的用于在体疾病如肿瘤、急性中风和肾损伤等的研究，成为磁共振分子影像的一种新手段。化学交换饱和转移成像是一种新的内源性分子影像学成像方法，它使用全新的对比机制，通过选择性饱和可交换的质子或分子，把饱和的能量通过化学交换转移给水，通过测量水分子信号的变化间接获得生物体组织分子特性和环境特性。化学交换饱和转移成像是一种相对较新的分子成像方法，它的原理为：与水质子共振频率不同的可交换质子，首先被射频脉冲饱和；当质子和水进行化学交换的时候，饱和的能量也同时被转移给水，引起水信号的降低。然而，为了保证CEST成像的稳定性和可靠性，CEST成像需要采集多幅不同激发脉冲强度B1和偏振饱和频率的图像，导致扫描时间过长，约为1到3个小时。这是由于CEST成像对主磁场强度B0较为敏感，很小的B0变化都会在实验中引入不确定性，所以通常需要对整个频段进行成像来克服这些不确定性，导致总扫描时间较长，严重制约着CEST的应用。现有的快速成像技术已被用来减少CEST的扫描时间，如并行成像技术，但并行成像技术依赖于接收线圈的性能，同时以牺牲图像信噪比为代价，这些条件极大的限制了并行成像的加速倍数。另请参见公布号为CN104997511A的中国专利，其提供了一种用于磁共振化学交换饱和转移成像的CESTR测量方法和系统，通过提取感兴趣区域，对感兴趣区域内进行图像的密集采集，对剩余区域进行图像的稀疏采集，以缩短CEST成像的扫描时间，并提高成像的准确性。
技术实现思路
本申请提供一种快速化学交换饱和转移成像方法和系统，解决了CEST成像时间长的问题。根据本申请的第一方面，本申请提供了一种快速化学交换饱和转移成像方法，包括：采集多组全采的CEST数据作为测试数据；根据所述测试数据计算不同偏振频率下图像的平均信号强度；判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值的关系，当所述关系符合预设条件时，当前图像采用预先设置的第一降采率进行采集，否则，当前图像采用第二降采率进行采集；第二降采率与第一降采率满足预先设置的比例关系；根据图像所采用的降采率计算采样模板；根据所述采样模板采集CEST成像数据；根据采集到的CEST成像数据进行图像重建。根据本申请的第二方面，本申请提供了一种快速化学交换饱和转移成像系统，包括：测试数据获取模块，用于采集多组全采的CEST数据作为测试数据；平均信号强度获取模块，用于根据所述测试数据计算不同偏振频率下图像的平均信号强度；降采率确定模块，用于判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值的关系，当所述关系符合预设条件时，当前图像采用预先设置的第一降采率进行采集，否则，当前图像采用第二降采率进行采集；第二降采率与第一降采率满足预先设置的比例关系；采样模板计算模块，用于根据降采率确定模块所采用的图像的降采率计算采样模板；CEST成像数据采集模块，用于根据所述采样模板采集CEST成像数据；图像重建模块，用于根据CEST成像数据采集模块采集到的CEST成像数据进行图像重建。本申请提供的快速化学交换饱和转移成像方法和系统中，通过判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值的关系，来确定当前图像是采用第一降采率，还是采用第二降采率。解决了所有的CEST图像使用相同的降采率而导致的低信噪比图像难以达到较好的重建结果的问题，实现了CEST成像欠采样模式的自适应性，进而提高CEST成像速度，保证CEST图像的重建质量。附图说明图1为本申请一种实施例中快速化学交换饱和转移成像方法的流程示意图；图2为本申请一种实施例中快速化学交换饱和转移成像系统的模块结构示意图。具体实施方式本申请的专利技术构思在于：在CEST图像中，信号强度随偏振频率变化很大，特别是偏振频率接近零的图像，信号强度很低，而每幅图像中的噪声强度是相同的，这就造成了图像信噪比不同。压缩感知框架对图像信噪比较为敏感，在低信噪比图像中，其图像重建结果较差，因此，如果所有的CEST图像使用相同的降采率，低信噪比图像难以达到较好的重建结果。并且，由此产生的误差会进一步影响到所有图像的重建质量。因此，CEST成像的欠采样模式应当具有自适应性，以提高图像的重建质量。目前的CEST采集方法需要采集多个B0值(Z-offset)和多组B1值数据，导致总的扫描时间很长，而常用的并行成像技术加速倍数有限(加速倍数<2)，针对这一问题，本申请提出一种新的快速化学交换饱和转移成像方法和系统，基于压缩感知的重建技术来进行重建，实现快速化学交换饱和转移成像，以在保证成像质量的前提下提高成像速度，例如，在加速倍数约为4倍的情况下，仍可获得较好的图像。下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。实施例一请参考图1，本实施例提供了一种快速化学交换饱和转移成像方法，包括下面步骤：步骤1.1：采集多组全采的CEST数据作为测试数据。。步骤1.2：根据采集到的测试数据计算不同偏振频率下图像的平均信号强度。本申请中，图像灰度信号的平均值即作为图像的平均信号强度。在采集CEST成像数据之前是不知道信号分布的，所以要先用测试数据来预先估计信号强度的分布情况，以确定下面步骤中所采用的降采率，然后按所选择的降采率进行采集。步骤1.3：判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值T的关系，当该关系符合预设条件时，当前图像采用预先设置的第一降采率R进行采集，第一降采率可以根据实际情况选择经验值，否则，当前图像采用第二降采率R′进行采集；第二降采率R′与第一降采率R满足预先设置的比例关系。本实施例中，该预设条件为：图像的平均信号强度大于信号强度阈值T。当然，在其他实施例中，预设条件也可以根据实际情况进行定义，例如定义预设条件为：图像的平均信号强度大于或等于信号强度阈值T。并且，该比例关系为： R ′ = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速化学交换饱和转移成像方法，其特征在于，包括：采集多组全采的CEST数据作为测试数据；根据所述测试数据计算不同偏振频率下图像的平均信号强度；判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值的关系，当所述关系符合预设条件时，当前图像采用预先设置的第一降采率进行采集，否则，当前图像采用第二降采率进行采集；第二降采率与第一降采率满足预先设置的比例关系；根据图像所采用的降采率计算采样模板；根据所述采样模板采集CEST成像数据；根据采集到的CEST成像数据进行图像重建。

【技术特征摘要】
1.一种快速化学交换饱和转移成像方法，其特征在于，包括：
采集多组全采的CEST数据作为测试数据；
根据所述测试数据计算不同偏振频率下图像的平均信号强度；
判断图像的平均信号强度与预先设置的信号强度阈值的关系，当所述关系符合预设条
件时，当前图像采用预先设置的第一降采率进行采集，否则，当前图像采用第二降采率进行
采集；第二降采率与第一降采率满足预先设置的比例关系；
根据图像所采用的降采率计算采样模板；
根据所述采样模板采集CEST成像数据；
根据采集到的CEST成像数据进行图像重建。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件为：图像的平均信号强度大于
所述信号强度阈值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述比例关系为：
R ′ = I ′ T R ]]>其中，R为第一降采率，R′为第二降采率，I′为图像的平均信号强度，T为信号强度阈值。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据采集到的CEST成像数据，采用
固定稀疏变换和字典...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，朱燕杰，刘新，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44