專利名稱：磁共振彌散張量成像方法及系統(tǒng)的制作方法
磁共振彌散張量成像方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像技術(shù)，特別是涉及一種磁共振彌散張量成像方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)：
心肌梗塞是一種嚴(yán)重的心臟疾病，其成因是冠狀動(dòng)脈發(fā)生病變導(dǎo)致供給相應(yīng)心 肌的血流急劇減少或中斷，最終引發(fā)心肌的缺血性壞死。心肌結(jié)構(gòu)是決定心臟功能的重 要因素之一。心肌結(jié)構(gòu)的改變是心肌梗塞引發(fā)心臟衰竭的最主要原因之一。對(duì)于心肌結(jié) 構(gòu)的詳盡研究有助于深刻了解心臟運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，進(jìn)而為病態(tài)心臟的診斷和治療提供參考 和依據(jù)。近年來，彌散張量成像技術(shù)(DTI)作為一種高空間分辨率、非入侵性的成像技 術(shù)被廣泛的應(yīng)用于心肌結(jié)構(gòu)的測(cè)量之中。但是傳統(tǒng)使用的自旋回波-DTI技術(shù)(SE-DTI) 獲取數(shù)據(jù)的速度較慢，已經(jīng)成為彌散張量成像技術(shù)廣泛應(yīng)用的最大障礙。以彌散梯度在6 個(gè)方向上施加為例，多層數(shù)據(jù)的掃描時(shí)間通常在5個(gè)小時(shí)以上。目前普遍采用的平面回 波-DTI(EPI-DTI)技術(shù)，圖像分辨率雖然有所提高，但與離體心臟所能達(dá)到的空間分辨 率(1Χ1Χ2_3)相比，仍然存在較大的差距。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種可提高數(shù)據(jù)獲取速度的磁共振彌散張量成像方法。此外，還有必要提供一種可提高數(shù)據(jù)獲取速度的磁共振彌散張量成像系統(tǒng)。一種磁共振彌散張量成像方法，包括以下步驟根據(jù)稀疏度對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K 空間稀疏采樣，得到彌散加權(quán)參考圖像的K空間數(shù)據(jù)；提高所述稀疏度，對(duì)所述成像對(duì) 象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)；通過鑰孔成像將所述彌散加權(quán) 參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享填充；對(duì)共享填充后的K空間數(shù)據(jù) 進(jìn)行圖像重建。優(yōu)選地，所述根據(jù)稀疏度對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣的步驟為以徑向掃 描的方式對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣。優(yōu)選地，所述提高所述稀疏度，對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散 加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)的步驟為提高所述稀疏度；以徑向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象 進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述彌散加權(quán)參考圖像和/或彌散加權(quán)圖像的重建是通過壓縮感知重 構(gòu)得到的。優(yōu)選地，所述通過鑰孔成像將所述彌散加權(quán)參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K 空間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享填充的步驟為通過幀間獨(dú)立或幀間關(guān)聯(lián)的模式將所述彌散加權(quán)參考 圖像與彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)共享填充。一種磁共振彌散張量成像系統(tǒng)，包括采樣模塊，用于根據(jù)稀疏度對(duì)成像對(duì)象 進(jìn)行K空間稀疏采樣，得到彌散加權(quán)參考圖像的K空間數(shù)據(jù)，并提高所述稀疏度，對(duì)所
3述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)；填充模塊，用于通過 鑰孔成像將所述彌散加權(quán)參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享填充；重 建模塊，用于對(duì)所述共享填充后的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。優(yōu)選地，所述采樣模塊以徑向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣。優(yōu)選地，所述采樣模塊提高所述稀疏度，并以徑向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象 進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述重建模塊中重建得到的彌散加權(quán)參考圖像和/或彌散加權(quán)圖像是 通過壓縮感知重構(gòu)得到的。優(yōu)選地，所述填充模塊通過幀間獨(dú)立或幀間關(guān)聯(lián)的模式將所述彌散加權(quán)參考圖 像與彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)共享填充。上述磁共振彌散張量成像方法及系統(tǒng)通過稀疏采樣連續(xù)快速地獲取K空間數(shù) 據(jù)，并在鑰孔成像技術(shù)的作用下進(jìn)行共享填充，進(jìn)而重構(gòu)完整的數(shù)據(jù)，縮短了掃描時(shí) 間，提高數(shù)據(jù)獲取速度，達(dá)到快速成像的目的。上述磁共振彌散張量成像方法及系統(tǒng)通過壓縮感知的方式進(jìn)行圖像重建，可進(jìn) 一步降低運(yùn)動(dòng)偽影的影響，提供了高時(shí)間分辨率、高空間分辨率的動(dòng)態(tài)成像，進(jìn)一步提 高成像質(zhì)量和成像的效率。

圖1為一個(gè)實(shí)施例中磁共振彌散張量成像方法的流程圖；圖2為鑰孔成像技術(shù)的原理圖；圖3為一個(gè)實(shí)施例中鑰孔成像的組合過程示意圖；圖4為一個(gè)實(shí)施例中幀間獨(dú)立模式下的填充示意圖；圖5為一個(gè)實(shí)施例中幀間關(guān)聯(lián)模式下的填充示意圖；圖6為一個(gè)實(shí)施例中磁共振彌散張量成像系統(tǒng)的示意圖；圖7為一個(gè)實(shí)施例中的彌散加權(quán)圖像；圖8為一個(gè)實(shí)施例中的各向異性分?jǐn)?shù)圖像；圖9為一個(gè)實(shí)施例中的平均表觀彌散系數(shù)圖像；圖10為一個(gè)實(shí)施例中的傳統(tǒng)的彌散張量成像方法與磁共振彌散張量成像方法的 參數(shù)統(tǒng)計(jì)信息對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式圖1示出了一個(gè)實(shí)施例中的磁共振彌散張量成像的方法流程，包括以下步驟在步驟SlO中，根據(jù)稀疏度對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K空間采樣，得到彌散加權(quán)參考圖 像的K空間數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，稀疏度是指欠采樣和滿采樣情況下的K空間數(shù)據(jù)量之 比，可通過加速比或與加速比成反比的采樣率來反映。例如，若稀疏度越小，則說明加 速比越大，采樣率也就越小。在步驟SlO的采樣過程中，可設(shè)定一個(gè)較小的稀疏度進(jìn) 行采樣。對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行稀疏采樣的步驟為以徑向掃描的方式對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K空 間稀疏采樣。具體地，徑向掃描的方式可以超越奈奎斯特進(jìn)行欠采樣。由于徑向采集中的徑向輻條(即徑向空間編碼線)的數(shù)量與數(shù)據(jù)矩陣的大小無關(guān)，即與圖像的分辨率 無關(guān)。因此可利用該特性，得到一幅完整的圖像所需要的重復(fù)采集次數(shù)的選擇就有相應(yīng) 的靈活性，進(jìn)而也就有了欠采樣的可能性。徑向的掃描方式有其固有的對(duì)抗運(yùn)動(dòng)的魯棒 性。由于去掉了相位編碼，由運(yùn)動(dòng)所引起的相位錯(cuò)誤得到很大程度減小，從而消除了經(jīng) 常出現(xiàn)在笛卡爾空間編碼中的鬼影(ghosting artifact)。另外，徑向空間編碼線固有的對(duì)成 像對(duì)象中心部分的重采樣特性也在一定程度上減小了出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影的可能性。只進(jìn)行一 次完整的掃描即可得到外加磁場(chǎng)圖像(Btl圖像)和彌散加權(quán)圖像，并存儲(chǔ)，此時(shí)，將彌散 加權(quán)圖像作為彌散加權(quán)參考圖像，為后續(xù)較低稀疏度的掃描過程中所得到的彌散加權(quán)圖 像提供依據(jù)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，外加磁場(chǎng)圖像以及彌散加權(quán)參考圖像是通過壓縮感知 (Compressive Sensing,簡(jiǎn)稱 CS)重構(gòu)得到的。利用壓縮感知進(jìn)行圖像的重建，可有效地提高重建圖像的空間分辨率。壓縮感 知采用非自適應(yīng)線性投影來保持信號(hào)的原始結(jié)構(gòu)，以遠(yuǎn)低于奈奎斯特頻率的采樣率對(duì)信 號(hào)進(jìn)行采樣，通過數(shù)值最優(yōu)化問題準(zhǔn)確重構(gòu)出原始信號(hào)。壓縮感知的數(shù)據(jù)重建過程中， 當(dāng)信號(hào)具有稀疏性或者可壓縮性時(shí)，通過采集少量的信號(hào)投影值就可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確重構(gòu)。在壓縮感知理論中，大小為η的信號(hào)χ可以從其大小為m的線性測(cè)量y中進(jìn)行恢 復(fù)(一般情況下，假設(shè)m小于n)，其中γ=Φχ。如果在稀疏變換Ψ下，矢量χ具有稀 疏化的表達(dá)，則可以通過求解如下的凸優(yōu)化問題通過樣本y重構(gòu)χ
權(quán)利要求
1.一種磁共振彌散張量成像方法，包括以下步驟根據(jù)稀疏度對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣，得到彌散加權(quán)參考圖像的K空間數(shù)據(jù)；提高所述稀疏度，對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間 數(shù)據(jù)；通過鑰孔成像將所述彌散加權(quán)參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享 填充；對(duì)共享填充后的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振彌散張量成像方法，其特征在于，所述根據(jù)稀疏度對(duì) 成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣的步驟為以徑向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振彌散張量成像方法，其特征在于，所述提高所述稀疏 度，對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)的步驟為提高所述稀疏度；以徑向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間 數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振彌散張量成像方法，其特征在于，所述彌散加權(quán)參考 圖像和/或彌散加權(quán)圖像的重建是通過壓縮感知重構(gòu)得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振彌散張量成像方法，其特征在于，所述通過鑰孔成像 將所述彌散加權(quán)參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享填充的步驟為通過幀間獨(dú)立或幀間關(guān)聯(lián)的模式將所述彌散加權(quán)參考圖像與彌散加權(quán)圖像的K空間 數(shù)據(jù)共享填充。
6.—種磁共振彌散張量成像系統(tǒng)，其特征在于，包括采樣模塊，用于根據(jù)稀疏度對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣，得到彌散加權(quán)參考圖 像的K空間數(shù)據(jù)，并提高所述稀疏度，對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加 權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)；填充模塊，用于通過鑰孔成像將所述彌散加權(quán)參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K空 間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享填充；重建模塊，用于對(duì)所述共享填充后的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊以徑 向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊提高 所述稀疏度，并以徑向掃描的方式對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖 像的K空間數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述重建模塊中重 建得到的彌散加權(quán)參考圖像和/或彌散加權(quán)圖像是通過壓縮感知重構(gòu)得到的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述填充模塊通 過幀間獨(dú)立或幀間關(guān)聯(lián)的模式將所述彌散加權(quán)參考圖像與彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)共享填充。
全文摘要
一種磁共振彌散張量成像方法，包括以下步驟對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)參考圖像的K空間數(shù)據(jù)；對(duì)所述成像對(duì)象進(jìn)行K空間稀疏采樣得到彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)；通過鑰孔成像將所述彌散加權(quán)參考圖像與所述彌散加權(quán)圖像的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行共享填充；對(duì)共享填充后的K空間數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。上述磁共振彌散張量成像方法及系統(tǒng)通過稀疏采樣連續(xù)快速地獲取K空間數(shù)據(jù)，并在鑰孔成像技術(shù)的作用下進(jìn)行共享填充，進(jìn)而重構(gòu)完整的數(shù)據(jù)，縮短了掃描時(shí)間，提高數(shù)據(jù)獲取速度，達(dá)到快速成像的目的。
文檔編號(hào)A61B5/055GK102018514SQ20101061370
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉偉, 劉新, 吳垠, 寇波, 戴睿彬, 鄒超, 鄭海榮 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院