磁共振成像方法和磁共振成像系统与流程

1.本发明实施例涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种磁共振成像方法和磁共振成像系统。


背景技术：

2.核磁共振成像技术能无创无辐射地获取人体多种对比度参数图像，被临床广泛使用。但其成像扫描时间相对较长，为了缩短成像扫描时间，多种加速成像技术被不断地提出并完善，包括部分傅里叶技术、层内并行成像技术、层方向并行激发技术、压缩感知技术等等，或兼用多种技术以达到更高的加速倍数。其中，层方向并行成像技术中，有基于层方向编码的pins、同时多层rf合成技术的sms。
3.多层同时成像技术(sms)利用多频带射频脉冲和层选梯度的配合来实现多个层面的同时激发，通常会产生较大的射频能量吸收率(sar)沉积，且对磁共振系统的功放系统要求较高。其中，射频能量吸收率是指人体单位体重在单位时间内所吸收的射频能量，即单位体重中沉积了多少能量。当射频能量吸收率达到一定阈值时，磁共振成像系统自动停止扫描，直至局部所吸收的射频能量释放到安全范围时，再启动扫描，如此反复，使得多层同时成像技术无法大幅提高扫描效率。
4.综上，现有技术的多层同时成像技术因为较高的射频能量吸收率导致其扫描效率较低。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种磁共振成像方法和磁共振成像系统，解决了现有技术的多层同时成像技术存在较高的射频能量吸收率的问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种磁共振成像方法，包括：
7.获取目标对象；
8.向目标对象施加二维选择性脉冲序列，以同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋，所述向目标对象施加二维选择性脉冲序列包括：沿相位编码方向对该至少两个层面施加极性反转梯度，沿层面选择方向对该至少两个层面施加离散编码梯度，所述离散编码梯度的施加时刻与所述极性反转梯度的极性反转时刻相一致；
9.在所述二维选择性脉冲序列结束后，向该至少两个层面施加沿第一方向和第二方向的相位编码梯度，以对该至少两个层面的核自旋进行相位编码，在第三方向上施加读出编码梯度，以获取该至少两个层面的磁共振信号；
10.获取并重建所述磁共振信号，以生成所述目标对象的磁共振图像。
11.第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振成像系统，包括：
12.床体，用于承载目标对象；
13.射频发射线圈，用于向目标对象发射射频脉冲；
14.梯度线圈，用于产生梯度场；
15.射频接收线圈，用于接收磁共振信号；
16.处理器，用于控制所述射频发射线圈向目标对象的至少两个层面施加二维选择性脉冲序列，以同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋；在所述二维选择性脉冲序列的施加期间，还用于控制梯度线圈沿相位编码方向对该至少两个层面施加极性反转梯度，沿层面选择方向对该至少两个层面施加离散编码梯度；以及在二维选择性脉冲序列结束后，控制梯度线圈向该至少两个层面施加沿第一方向和第二方向的相位编码梯度以对该至少两个层面的核自旋进行编码，从而生成该至少两个层面的磁共振信号；还用于控制射频接收线圈接收所述磁共振信号；还用于对所接收的磁共振信号进行图像重建以生成所述目标对象的磁共振图像；其中，所述离散编码梯度的施加时刻与所述极性反转梯度的极性反转时刻相一致。
17.相较于现有技术通过一维射频脉冲实现在同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋来说，本发明实施例通过二维选择性脉冲序列实现同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋，可以大大降低射频脉冲的强度，从而降低目标对象体内的sar，使得磁共振成像系统可以持续进地行成像扫描，无需因为sar过高而暂停成像扫描，因此有助于提高磁共振成像系统的扫描效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例一提供的磁共振成像方法的流程图；
20.图2a是本发明实施例一提供的成像扫描序列图；
21.图2b是本发明实施例一提供的又一成像扫描序列图；
22.图2c是本发明实施例一提供的又一成像扫描序列图；
23.图3是本发明实施例一提供的编码方向示意图；
24.图4a是本发明实施例一提供的包含由尖峰编码梯度激发定位的两个层面的目标对象的示意图；
25.图4b是本发明实施例一提供的包含由极性反转梯度激发定位的感兴趣区的目标对象的示意图；
26.图4c是本发明实施例一提供的未在层面选择方向和相位编码方向同时施加编码梯度所采集的磁共振信号对应的原始磁共振图像示意图；
27.图4d是本发明实施例一提供的在层面选择方向和相位编码方向同时施加编码梯度所采集的磁共振信号对应的原始磁共振图像示意图；
28.图4e是本发明实施例一提供的采用现有的同时多层激发成像方法得到的原始磁共振图像示意图；
29.图5是本发明实施例二提供的磁共振成像系统的示意图；
30.图6是本发明实施例三采用现有技术的一种方法进行多层成像的示意图；
31.图7是本发明实施例三采用现有技术的另一种方法进行多层成像的示意图；
32.图8为本发明实施例三采用如图1所示的方法进行多层成像的示意图。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一
35.图1是本发明实施例一提供的磁共振成像方法的流程图。本实施例的技术方案适用于同时多层激发的磁共振成像的情况。该方法可以由本发明实施例提供的磁共振成像系统的处理器来执行。该方法具体包括如下步骤：
36.s101、获取目标对象。
37.目标对象可以是动物体、人体、水模等生物体或非生物体等，可以是组织或器官等扫描部位。在此实施例中，目标对象包括多个层面/切片。示例性的，目标对象可以包括间隔分布的第一层面和第二层面，且第一层面和第二层面的大小可相同或不同。
38.s102、向目标对象施加二维选择性脉冲序列，以同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋，向目标对象施加二维选择性脉冲序列包括：沿相位编码方向对该至少两个层面施加极性反转梯度，沿层面选择方向对该至少两个层面施加离散编码梯度，离散编码梯度的施加时刻与极性反转梯度的极性反转时刻相一致。本技术实施例中的二维选择性脉冲序列也可称之为二维空间选择性脉冲序列，该二维选择性脉冲序列可包括射频脉冲序列和梯度脉冲序列。
39.如图2a所示本发明实施例一提供的成像扫描序列图，磁共振成像的每个扫描周期包括激发阶段(激发k空间阶段)和采集阶段(采集k空间阶段)。激发阶段使用二维选择性脉冲序列，采集阶段使用梯度回波(gradient echo，gre)序列。其中，激发k空间阶段用于同时分别激发至少两个层面的核自旋。在激发k空间阶段，控制射频发射线圈向目标对象施加二维选择性脉冲序列，使其在层面选择方向(gss)上激发至少两个层面/局部层面范围空间，同时在相位编码方向(gpe)上激发至少两个相位面，其中，层面选择方向与相位编码方向垂直。二维选择性脉冲序列可以包括射频脉冲和梯度脉冲。射频脉冲的波形的内包络或外包络可以是高斯波形、sinc波形或slr波形等二维选择性脉冲序列。图2a的序列图示出了包络为高斯波形形式的二维选择性脉冲序列。可以理解的，本实施例中的同时激发至少两个层面的核自旋，表示对于两个层面，在二维选择性脉冲序列执行后至少两个方向维度的核自旋被同时激发。同时，由于二维选择性脉冲序列中梯度脉冲和射频脉冲的共同作用，可选择激发至少两个层面的局部/有限区域，该局部区域为目标对象的每个切片的部分选定范围而非全部。
40.在二维选择性脉冲序列的施加期间，沿层面选择方向对该至少两个层面施加离散编码梯度，沿相位编码方向对该至少两个层面施加极性反转梯度，其中离散编码梯度用于限定/设定层面范围的激发与定位，极性反转梯度用于限定相位区间的激发与定位，因此每个离散编码梯度与每个极性反转梯度组合可激发定位一个条形区域，该条形区域的厚度由每个离散编码梯度的总面积确定，该条形区域的宽度由极性反转梯度面积确定，离散编码
梯度对应的设定层面厚度随着离散编码梯度的梯度矩的增大而减小，即设定层面厚度与离散编码梯度的梯度矩呈反比例关系；极性反转梯度对应的设定相位区间(相位编码的范围)随着极性反转梯度的梯度矩的增大而减小，即设定相位区间与极性反转梯度的梯度矩呈反比例关系。离散编码梯度可以设置为三角形、梯形、尖峰、小矩形、小凸形等多种点(blip)脉冲。
41.从图2a可以看出，离散编码梯度设置为尖峰编码梯度，且尖峰编码梯度的施加时刻与极性反转梯度的极性反转时刻相一致，即在激发k空间阶段需要同时进行层面定位和相位区间定位。尖峰编码梯度的施加时刻、极性反转梯度的极性反转时刻均与二维选择性脉冲序列的波谷对应，以保证二维选择性射频脉冲在梯度的平台期(图中相位编码梯度的平台)施加。当然，在其他实施例中，对于相位编码梯度的施加时间设置要求较短的情况，二维选择性射频脉冲也可在梯度的非平台期施加，且非平台期射频脉冲的幅值通过插值方法获得，以尽量保证目标对象多个层面的激发效果。
42.在一些实施例中，在激发k空间阶段，当二维选择性脉冲序列结束时，尖峰编码梯度和极性反转梯度也同时结束，此时还可包括在该至少两个层面的层面选择方向和/或相位编码方向上施加相位重聚梯度(参见图2a)，以使得激发k空间分别沿层面选择方向、相位编码方向回到k空间中心，调整被激发空间多层面范围内的磁化矢量回到一致方向。在一些实施例中，沿着相位编码方向上的极性反转梯度的梯度矩可以调节。极性反转梯度的梯度矩影响沿着相位编码方向被rf脉冲所激发的感兴趣区域的大小，通过设置极性反转梯度的梯度矩可以在目标对象中选定比当前切片小的感兴趣区域，实现沿着相位编码方向的小视野fov的选择。对应的，沿着相位编码方向也可以获得更大的加速倍数。
43.s103、在二维选择性脉冲序列结束后，向该至少两个层面施加沿第一方向和第二方向的相位编码梯度，以对该至少两个层面的核自旋进行相位编码，在第三方向上施加读出编码梯度，以获取该至少两个层面的磁共振信号。
44.在激发k空间阶段结束时，采集k空间阶段开始。采集k空间阶段用于通过编码梯度对该至少两个层面的核自旋进行编码，以生成该至少两个层面的磁共振信号。
45.本实施例中，采集k空间阶段可以采用现有的编码梯度序列对当前已激发的至少两个层面的核自旋进行编码，比如梯度回波序列gre(参见图2a)、平面回波成像序列epi(参见图2b)和快速自旋回波序列fse(参见图2c)等。其中，编码梯度优选在相位重聚梯度之后被施加至该至少两个层面。
46.请继续参考图2a，激发阶段的成像序列采用gre序列。以图中的层面选择(gss)方向为第一方向，以图中的相位编码(gpe)方向为第二方向，且在gss方向施加用于相位编码的梯度201，在gpe方向施加用于相位编码的梯度211，且两者施加时刻相同。进一步地，在编码梯度场施加后，沿读出编码梯度(gro)方向施加读出梯度场221，且在读出梯度场的前面沿gro方向施加预散相梯度。在此实施例中，相位编码的梯度201和相位编码的梯度211的大小是渐进变化的，在采集第一个磁共振信号前可以使用较强的梯度场；在采集随后的磁共振信号前，把相位编码梯度场略降低一些，以此类推，直至将所有的信号采用不同的梯度场进行相位编码。在此实施例中，相位编码梯度211用于形成层面内相位编码方向的相位差异，在傅里叶变换(fft)之后获得层内相位编码方向的分辨率；而层方向的相位编码梯度201使得被同时激发的多层面各自的采集k空间分别产生不同的线性相位(该线性相位增量
大小与层面偏离中心距离及实施梯度矩有关)，进而使得被同时激发的多层在采集k空间fft之后的图像域产生不同的空间位移，从而降低不同层像素的重叠度，减少解开重叠多层图像的计算难度，降低解重叠之后的图像间的计算误差。
47.如图2b所示，为本技术一实施例的成像扫描序列图，磁共振成像的每个扫描周期包括激发阶段(激发k空间阶段)和采集阶段(采集k空间阶段)。激发阶段使用二维选择性脉冲序列，采集阶段使用平面回波成像(echo planar image，epi)序列。如图2b所述，在2d多层epi采集阶段，其包括沿gpe方向的相位编码梯度场311以及在反转读出梯度/振荡读出梯度321的前面沿gro方向施加预散相梯度。本实施案例小视野2d多层激发后，伴随在反转读出梯度321的极性变化对应时刻，沿gro、gpe方向同时施加相位编码梯度301和302，减少多层图像之间的重叠度。
48.如图2c所示，为本技术一实施例的成像扫描序列图，磁共振成像的每个扫描周期包括激发阶段(激发k空间阶段)和采集阶段(采集k空间阶段)。激发阶段使用二维选择性脉冲序列，采集阶段使用快速自旋回波(fast spin echo，fse)序列。其包括rf线圈激发的多个重聚集射频脉冲401、402以及更多，重聚集射频脉冲的翻转角可以设置为180度或者其他任意值。在相邻的两个重聚射频脉冲401、402之间首先沿gro、gpe方向同时施加相位编码梯度411和421，接着施加沿gro方向的读出梯度场432，随后沿gro、gpe方向同时施加去相位梯度脉冲412、422。本技术实施例中在激发阶段之后、采集阶段的第一个重聚集射频脉冲401之前还施加沿gro方向的读出预准备梯度脉冲431。类似的，在在重聚射频脉冲402与随后的第一个重聚射频脉冲之间可沿gro、gpe方向同时施加相位编码梯度413、423，接着施加沿gro方向的读出梯度场，随后沿gro、gpe方向同时施加去相位梯度脉冲414、424。可以理解的，沿gro、gpe方向施加的梯度脉冲的幅值并非相同，而是衰落变化。在此实施例中，gpe方向编码梯度矩的变化同常规fse相位编码相同，在每次采集模块中，回聚脉冲之后，gro读出梯度之前，要先完成层内相位编码，如421、423和425等，编码梯度个数及增量大小，与图形层内相位编码方向fov和分辨率有关；此外，在每次gro信号采集之后，下一个回聚脉冲之前，实施相位编码梯度的回聚梯度，如422、424、426等，其大小与实施的相位编码梯度大小相等方向相反。且，对于2d多层同时激发，本实施例在gro读出信号之前增加gss方向的相位编码，如411，413等，以造成同时激发的多层的k空间信号产生不同的线性相位变化，其实施的梯度矩大小由对应图像要产生的视野偏移距离及图像对应的偏中心距离决定，如需产生1/4fov偏移，则满足γ*da
blip
*d
offset
＝π/2即可；对应的412，414等为层方向相位编码梯度的回聚梯度，其中：γ为磁旋比，且对于特定的磁性原子核而言是常数；da
blip
表示施加的相位编码梯度对应的视野偏移；d
offset
表示该片层偏中心的距离，具体可以等于如图6-8中所示的d
offcenter
。
49.在此实施例中，重聚射频脉冲402随后的第一个重聚射频脉冲与重聚射频脉冲402随后的第二个重聚射频脉冲之间，沿gss方向施加的相位编码梯度和去相位梯度脉冲都为零；而沿gpe方向施加的相位编码梯度425和去相位梯度脉冲426都为非零。进一步的，在重聚射频脉冲402随后的第二个重聚射频脉冲之后，沿gss方向施加的相位编码梯度和去相位梯度脉冲都为非零；而沿gpe方向施加的相位编码梯度425和去相位梯度脉冲426则会出现为零矩。
50.在一些实施例中，同时在该至少两个层面的层面选择方向和相位编码方向上同时
施加编码梯度的方式，对该至少两个层面的核自旋进行编码以生成磁共振信号，比如附图2a中的gre编码梯度。此种梯度编码方式可以使得真实的相位编码沿着层面选择方向上的编码梯度与相位编码方向上的编码梯度的合矢量方向，从而减弱被同时激发的各个层面的核自旋的混叠度，使各个层面的核自旋在真实相位编码方向上被进一步分开，减少不同层面核自旋体素的重叠度，从而在重建解混叠时有更低的噪声放大，即更优化的重建g-factor。
51.本实施例中，第一方向和第二方向的相位编码梯度可以分别是沿着图中fovpe方向和其垂直的方向。参见图3所示，点画虚线为层面a的实际相位编码方向，线虚线为层面b的实际相位编码方向，两个层面的相位编码为第一方向和第二方向的相位编码梯度的矢量和。从图3还可以看出，在层间距一定的情况下，可以通过相位编码方向上的相位编码梯度的编码范围来控制层面a与层面b的混叠程度，比如，通过减小层面选择方向上的相位编码梯度的编码范围来减少层面a与层面b的混叠程度，或减少相位编码方向上的相位编码梯度的编码范围来减少层面a与层面b的混叠程度。在一个实施例中，在层面间距一定的情况下，可以调节沿层面选择梯度方向上的相位编码梯度的梯度矩、沿相位编码方向上的相位编码梯度的梯度矩，以改变相邻层面之间的混叠度，减少后续采集的重叠信号解混叠计算误差，降低解混叠噪声放大程度，实现多层加速成像。在一个实施例中，第一方向选定为沿着图3中fovpe方向，第二方向选定为沿着图3中与fovpe垂直的方向，当第一方向和第二方向的相位编码梯度的梯度矩相等，则层面a与层面b的混叠为沿与fovpe方向呈45度的方向，两层面的混叠区域可以为层面a的一半。在一个实施例中，当第一方向的相位编码梯度的梯度矩小于第二向的相位编码梯度的梯度矩，两层面的混叠区域小于层面a的一半。
52.示例性的，在激发k空间阶段，先控制射频发射线圈向图4a中的目标对象施加二维选择性脉冲序列，以在层面选择方向和相位编码方向上同时分别激发多个层面的核自旋。在二维选择性脉冲序列的施加期间，控制梯度编码线圈在该多个层面的层面选择方向施加尖峰编码梯度，同时在该多个层面的相位编码方向施加极性反转梯度。在尖峰编码梯度周期性的激发和极性反转梯度共同激发下，定位了位于目标对象上半部的小椭圆层面和位于目标对象下半部的大椭圆层面(参见图4a)，及每个层面的部分相位区间，即部分区域，参见图4b中的灰色部分。从该图可以看出，两个层面的灰色区域在相位编码方向(短轴方向)的尺寸相同，在频率编码方向(短轴方向)的尺寸也相同。但由于小椭圆层面在短轴方向上的尺寸较小，因此图4c中两个层面在短轴方向上的尺寸不同。激发k空间阶段结束时，开始采集k空间阶段。在采集k空间阶段如果采用不包含层面选择方向上的编码梯度的常规的epi序列脉冲或fse序列脉冲对这两个层面的灰色区域的核自旋进行编码，以生成磁共振信号，该磁共振信号对应的原始图像重建结果如图4c所示；如果采用包含层面选择方向上的编码梯度对这两个层面的灰色区域的核自旋进行编码，以生成磁共振信号，该磁共振信号对应的原始图像重建结果如图4d所示。可见在层面选择方向和相位编码方向上同时施加编码梯度可以减弱被同时激发的相邻层面的核自旋的混叠度，使相邻层面的核自旋在真实相位编码方向上被进一步分开，减小混叠重建的噪声放大因子，达到更优化的重建g-factor。
53.图4e为采用现有技术的sms序列脉冲或pins序列脉冲采集的磁共振信号对应的原始磁共振图像，从该图可以看出，上、下两个切片的所有层面全部被激发，无法选定每个层面的局部区域，每个层面均被完整地激发，相邻层面之间的混叠度较大。
54.综上，本实施例通过减少相位编码方向上的激发范围，减少相位编码方向上的编码范围，从而减弱被同时激发的相邻层面的核自旋的混叠度，使相邻层面的核自旋在真实相位编码方向上被进一步分开。进一步的，在激发感兴趣区减小的情况下，同时在层面选择方向和相位编码方向施加编码梯度，可以减小编码梯度的编码范围，从而使得重建出的原始图像的混叠度进一步减小，甚至混叠范围为零，此时无需通过复杂的算法，不需要耗费更多运行算法的计算资源，即可进行解混迭和图像重建。
55.s104、获取并重建磁共振信号，以生成目标对象的磁共振图像。
56.磁共振信号生成之后，采集生成的磁共振信号，并对采集的磁共振信号进行图像重建，以生成目标对象的磁共振图像。目标对象的磁共振图像为多个层面上的小视野图像(部分区域对应的图像)，并非每个层面的全部图像。
57.需要说明的是，本实施例采用现有技术的磁共振成像方法对所采集的磁共振信号进行图像重建即可，本实施例在此不予赘述。
58.相较于现有技术，通过一维射频脉冲实现在两垂直方向上激发目标对象的至少两个层面的核自旋，本发明实施例通过二维选择性脉冲序列实现同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋，可以大大降低射频脉冲的强度，从而降低目标对象体内的sar，使得磁共振成像系统可以持续进地行成像扫描，无需因为sar过高而暂停成像扫描，因此有助于提高磁共振成像系统的扫描效率。
59.实施例二
60.本发明实施例提供了一种磁共振成像系统，该磁共振成像系统100包括床体110、mr扫描器120和处理器130，mr扫描器120包括射频发射线圈121、梯度线圈122和射频接收线圈123。床体110用于承载目标对象010，射频发射线圈121用于向目标对象发射射频脉冲，梯度线圈122用于产生梯度场，该梯度场例如可以是沿相位编码方向、层面选择方向或频率编码方向等；射频接收线圈123用于接收磁共振信号；处理器130用于控制射频发射线圈121向目标对象的至少两个层面施加二维选择性脉冲序列，以同时激发目标对象的至少两个层面的核自旋；在二维选择性脉冲序列的施加期间，还用于控制梯度编码线圈122沿相位编码方向对该至少两个层面施加极性反转梯度，沿层面选择方向对该至少两个层面施加离散编码梯度；以及在二维选择性脉冲序列结束时，控制梯度编码线圈122向该至少两个层面施加编码梯度以对该至少两个层面的核自旋进行编码，从而生成该至少两个层面的磁共振信号；通过射频接收线圈123接收磁共振信号；对所接收的磁共振信号进行图像重建以生成目标对象的磁共振图像；其中，尖峰编码梯度的施加时刻与极性反转梯度的极性反转时刻相一致。
61.如图2a所示，磁共振成像的每个采集周期包括激发k空间阶段和采集k空间阶段。其中，激发k空间阶段用于同时分别激发至少两个层面的核自旋。在激发k空间阶段，处理器控制射频发射线圈向目标对象施加二维选择性脉冲序列，使其在层面选择方向(gss)上激发至少两个层面，同时在相位编码方向(gpe)上激发至少两个相位面，其中，层面选择方向与相位编码方向垂直。二维选择性脉冲序列的波形可以是高斯波形、sinc波形或slr波形等二维选择性脉冲序列。图2a的序列图示出了sinc形式的二维选择性脉冲序列。可以理解的，本实施例中的同时激发至少两个层面的核自旋，表示在二维选择性脉冲序列执行后至少两个层面的核自旋被同时激发。同时，由于二维选择性脉冲序列中梯度脉冲和射频脉冲的共
同作用，可选择激发至少两个层面的局部区域，该局部区域为目标对象的每个切片的部分而非全部。
62.在二维选择性脉冲序列的施加期间，处理器130控制梯度线圈122沿层面选择方向对该至少两个层面施加离散编码梯度，沿相位编码方向对该至少两个层面施加极性反转梯度，其中离散编码梯度用于层面的激发与定位，极性反转梯度用于相位区间的激发与定位，因此每个离散编码梯度与每个极性反转梯度组合可激发定位一个条形区域，该条形区域的厚度即为每个离散编码梯度对应的设定层面厚度，该条形区域的宽度即为极性反转梯度对应的设定相位区间，离散梯度对应的设定层面厚度随着尖峰编码梯度的梯度矩的增大而增大，极性反转梯度对应的设定相位区间随着极性反转梯度的梯度矩的增大而增大。离散编码梯度可以设置为尖峰、小矩形、小凸形等多种点(blip)脉冲。
63.从图2a可以看出，离散编码梯度设置为尖峰编码梯度，且尖峰编码梯度的施加时刻与极性反转梯度的极性反转时刻相一致，即在激发k空间阶段需要同时进行层面定位和相位区间定位。尖峰编码梯度的施加时刻、极性反转梯度的极性反转时刻均与二维选择性脉冲序列的波谷对应，以保证二维选择性射频脉冲在梯度的平台期(图中相位编码梯度的平台)施加。当然，在其他实施例中，对于相位编码梯度的施加时间设置要求较短的情况，二维选择性射频脉冲也可在梯度的非平台期施加，且非平台期射频脉冲的幅值通过插值方法获得，以尽量保证目标对象多个层面的激发效果。
64.在一些实施例中，在激发k空间阶段，当二维选择性脉冲序列结束时，尖峰编码梯度和极性反转梯度也同时结束，此时还可包括在该至少两个层面的层面选择方向和/或相位编码方向上施加相位重聚梯度(参见图2a)，以将激发k空间分别沿层面选择方向、相位编码方向回聚到k空间中心。
65.在一些实施例中，沿着相位编码方向上的极性反转梯度的梯度矩可以调节。极性反转梯度的梯度矩影响沿着相位编码方向被rf脉冲所激发的感兴趣区域的大小，通过设置极性反转梯度的梯度矩可以在目标对象中选定比当前切片小的感兴趣区域，实现沿着相位编码方向的小视野fov的选择。对应的，沿着相位编码方向也可以获得更大的加速倍数。
66.在激发k空间阶段结束时，采集k空间阶段开始。采集k空间阶段用于通过编码梯度对该至少两个层面的核自旋进行编码，以生成该至少两个层面的磁共振信号。
67.本实施例中，采集k空间阶段可以采用现有的编码梯度序列对当前已激发的至少两个层面的核自旋进行编码，比如梯度回波序列gre(参见图2a)、平面回波成像序列epi(参见图2b)和快速自旋回波序列fse(参见图2c)等。其中，编码梯度优选在相位重聚梯度之后被施加至该至少两个层面。
68.在一些实施例中，同时在该至少两个层面的层面选择方向和相位编码方向上同时施加编码梯度的方式，对该至少两个层面的核自旋进行编码以生成磁共振信号，比如附图2a中的gre编码梯度。此种梯度编码方式可以使得真实的相位编码沿着层面选择方向上的编码梯度与相位编码方向上的编码梯度的合矢量方向，从而减弱被同时激发的各个层面的核自旋的信号混叠度，使各个层面的核自旋在真实相位编码方向上被进一步分开，达到更优化的重建g-factor，从而提升多层成像的信噪比。
69.本实施例中，第一方向和第二方向的相位编码梯度可以分别是沿着图中fovpe方向和其垂直的方向。参见图3所示，点画虚线为层面a的实际相位编码方向，线虚线为层面b
area network，wan)、公用网络、私人网络、专有网络、公共交换电话网(public switched telephone network，pstn)、互联网、无线网络、虚拟网络、或者上述网络的任何组合。
76.mr扫描器110包括mr信号获取模块、mr控制模块和mr数据存储模块。其中，mr信号获取模块包括磁体单元和射频单元。磁体单元主要包括产生b0主磁场的主磁体和产生梯度的梯度组件。磁体单元中包含的主磁体可以是永磁体或超导磁体，梯度组件主要包含梯度电流放大器(amp)、梯度编码线圈，梯度组件还可包含三个独立通道gx、gy、gz，每个梯度放大器激发梯度编码线圈组中对应的一个梯度编码线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位。射频单元主要包括射频发射线圈和射频接收线圈，射频发射线圈用于向受检者或人体发射射频脉冲信号，射频接收线圈用于接收从人体采集的磁共振信号，且根据功能的不同，组成射频单元的射频线圈可分为体线圈和局部线圈。在一个实施例中，体线圈或局部线圈的种类可以是鸟笼形线圈、螺线管形线圈、马鞍形线圈、亥姆霍兹线圈、阵列线圈、回路线圈等。在一个具体实施例中，局部线圈设置为阵列线圈，且该阵列线圈可设置为4通道模式、8通道模式或16通道模式。磁体单元和射频单元可组成开放性低场磁共振装置或者封闭型超导磁共振装置。
77.mr控制模块可监测包含磁体单元和射频单元的mr信号获取模块、mr数据处理模块。具体地，mr控制模块可接收mr信号获取模块发送的信息或者脉冲参数；此外，mr控制模块还可控制mr数据处理模块的处理过程。在一个实施例中，mr控制模块还连接有包含脉冲序列发生器、梯度波形发生器、发射机和接收机等，在接受用户从控制台发出的指令后，控制磁场模块执行相应扫描序列。
78.示例性地，本发明mr扫描器110产生mr数据的具体过程包括：主磁体产生b0主磁场，受检者体内的原子核在主磁场作用下产生进动频率，该进动频率与主磁场强度呈正比；mr控制模块存储和发送需要执行的扫描序列(scan sequence)的指令，脉冲序列发生器根据扫描序列指令对梯度波形发生器和发射机进行控制，梯度波形发生器输出具有预定时序和波形的梯度脉冲信号，该信号经过gx、gy和gz梯度电流放大器，再通过梯度组件中的三个独立通道gx、gy、gz，每个梯度放大器激发梯度编码线圈组中对应的一个梯度编码线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位；脉冲序列发生器还执行扫描序列，输出包括射频发射的射频脉冲的计时、强度、形状等数据以及射频接收的计时和数据采集窗口的长度到发射机，同时发射机将相应射频脉冲发送至射频单元中的体发射线圈产生b1场，在b1场作用下病人体内被激发的原子核发出的信号被射频单元中的接收线圈感知到，然后通过发送/接收开关传输到mr数据处理模块，经过放大、解调、过滤、ad转换等数字化处理，然后传输到mr数据存储模块。当mr数据存储模块获取一组原始的k-空间数据后，扫描结束。原始的k-空间数据被重新整理成与每个将被重建的图像对应的单独的k-空间数据组，每个k-空间数据组被输入到阵列处理器，进行图像重建后结合磁共振信号，形成一组图像数据。
79.实施例三
80.作为对比，本技术实施例同时提供了三种不同方法进行多层成像：第一种为采用现有技术中的多层同时成像方法(simultaneous multi-slice，简称sms)，允许在同一时间激发几个片层；第二种为现有技术中多层同时成像方法与尖峰脉冲的组合；第三种为本技术实施例如图1所示的多层成像方法。如图6所示为采用第一种方法多层成像的示意图，其
包括中心层、左右两层，且左右两层相对于中心层具有位置偏移(d
offcenter
)，该三层被同时激发，每一层对应的k空间分别为k1-k3混叠在一起形成混叠k空间ksum，该混叠k空间ksum形成完全混叠的磁共振图像，需要额外获取一幅参考图像来进行数据的解混叠。如图7所示为采用第二种方法多层成像的示意图，由于施加尖峰脉冲，不同层面采集的磁共振信号会产生一定的相位偏移，对于三个层面激发得到的k空间ksum’进行图像重建，三个层面的图像会产生一定的偏移，但受限于尖峰脉冲的偏转角的施加，三层面的图像之间仍然存在一定的混叠。如图8为本技术实施例采用如图1所示的方法进行多层成像的示意图，不同层面的图像没有产生混叠。通过施加二维选择性脉冲序列形成小视野激发。根据傅里叶变换定理，对应的可变换的两个域之间，一个域的信号增加线性相位，傅里叶变换之后的域的信号则产生一定的空间位移，如：
[0081][0082][0083]
当同时被激发2d多层的k空间信号分别被额外不同的线性相位增量调整后，图像域内，不同层面的信号将产生不同的空间位移。本实施例中，以3层同时被激发图像为例。层方向相位编码梯度造成偏中心不同距离的层面产生与距离相关的额外不同相位增量，若层方向相位编码梯度的梯度矩增量满足γ*da
blip
*d
offcenter
＝2π/3，则该层图像域会产生1/3fov的位移，其中：γ为磁旋比，且对于特定的磁性原子核而言是常数；da
blip
表示施加的相位编码梯度对应的视野偏移；d
offcenter
表示该片层偏中心的距离。
[0084]
本技术实施例中，通过二维选择性脉冲序列，约束层面内被激发信号的范围，使得被信号限定在小视野范围内；层方向相位编码，造成层方向k空间信号在原始编码的基础上，偏中心不同距离的层面产生不同的线性相位累计，从而在信号采集阶段，同时获取的多层不同片中心距离的图像，经过傅里叶变换分别产生不同的空间位移，降低多层图像重叠冗余程度。小视野多层激发结合层方向编码，二者结合作用之下，使得多层图像的重叠冗余度大大降低，从而提升图像质量，改善g-factor因子。
[0085]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。