一種磁共振成像方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磁共振成像方法及裝置，方法包括：利用PROPELLER算法進(jìn)行采集獲得多個(gè)K空間條；將各K空間條進(jìn)行傅里葉變換，得到分別與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像；以某個(gè)K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為參考圖像，其它K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為待配準(zhǔn)圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)計(jì)算出待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)；根據(jù)得到的增加運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)臨時(shí)重建圖像前得到的K空間條進(jìn)行修正；對(duì)修正后的K空間條進(jìn)行重排，并對(duì)重排結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換，得到成像圖像。本發(fā)明通過(guò)基于圖像域的配準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的估計(jì)，其受回波鏈長(zhǎng)等采集參數(shù)的影響較小，為有效消除運(yùn)動(dòng)偽影提供了可能性。
【專利說(shuō)明】一種磁共振成像方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁共振【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種磁共振成像方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(MRI, Magnetic Resonance Imaging)由于無(wú)損傷和多參數(shù)成像等優(yōu)點(diǎn)已得到廣泛的臨床應(yīng)用，是當(dāng)前臨床醫(yī)學(xué)影像學(xué)的重要檢查手段之一。然而，磁共振成像由于數(shù)據(jù)采集的時(shí)間較長(zhǎng)，成像過(guò)程易受運(yùn)動(dòng)干擾，從而成像圖像出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，進(jìn)而可能影響醫(yī)生的診斷。因此，如何有效地克服運(yùn)動(dòng)對(duì)成像的影響，一直是磁共振成像研究的熱點(diǎn)與技術(shù)難題之一。
[0003]目前通常使用增強(qiáng)重構(gòu)型周期旋轉(zhuǎn)重疊平行線(PROPELLER，PeriodicallyRotated Overlapping Parallel Lines with Enhanced Reconstruction)方法。PR0PELLER方法是通過(guò)利用K空間中心重疊采樣區(qū)域的數(shù)據(jù)來(lái)估算采集過(guò)程中受檢查者的運(yùn)動(dòng)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)K空間條的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；然而，傳統(tǒng)的PROPELLER重建算法由于回波鏈不能過(guò)長(zhǎng)，即單個(gè)K空間條包含的線數(shù)有限，導(dǎo)致重疊采樣區(qū)域的數(shù)據(jù)量太小，不可避免地降低了運(yùn)動(dòng)參數(shù)估算的精度和穩(wěn)健性，最終影響運(yùn)動(dòng)偽影的消除效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是，提供一種磁共振成像方法及裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種磁共振成像方法，包括:數(shù)據(jù)采集步驟，利用PROPELLER算法對(duì)磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得多個(gè)K空間條；臨時(shí)重建步驟，將各K空間條進(jìn)行變換，得到分別與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像；參數(shù)計(jì)算步驟，以某個(gè)K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為參考圖像，其它K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為待配準(zhǔn)圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)計(jì)算出待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)；修正步驟，根據(jù)得到的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)臨時(shí)重建步驟前得到的K空間條進(jìn)行修正；重建成像步驟，對(duì)修正后的K空間條進(jìn)行重排，并對(duì)重排結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換，得到成像圖像。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種磁共振成像裝置，包括:數(shù)據(jù)采集模塊，用于利用PROPELLER算法對(duì)磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得多個(gè)K空間條；臨時(shí)重建模塊，用于將各K空間條進(jìn)行變換，得到分別與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像；參數(shù)計(jì)算模塊，用于以某個(gè)K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為參考圖像，其它K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為待配準(zhǔn)圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)計(jì)算出待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)；修正模塊，用于根據(jù)得到的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)臨時(shí)重建模塊接收到的K空間條進(jìn)行修正；重建成像模塊，用于對(duì)修正后的K空間條進(jìn)行重排，并對(duì)重排結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換，得到成像圖像。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)基于圖像域的配準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的估計(jì)，其受回波鏈長(zhǎng)等采集參數(shù)的影響較小，為有效消除運(yùn)動(dòng)偽影提供了可能性?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的磁共振成像方法的流程示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的K空間的采樣軌跡示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的相位校正的處理過(guò)程示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的磁共振成像方法的流程示意圖；
[0012]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的磁共振成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例1:
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例的磁共振成像方法包括如下步驟SlOfSlll:
[0016]步驟S101，數(shù)據(jù)采集步驟，采用PROPELLER算法對(duì)磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得多個(gè)K空間條；
[0017]K空間是指由相位編碼和頻率編碼后采集到的磁共振數(shù)據(jù)構(gòu)成的頻率數(shù)據(jù)空間，即磁共振采樣數(shù)據(jù)構(gòu)成的頻率空間，也即磁共振圖像對(duì)應(yīng)的頻域空間。
[0018]可通過(guò)常用的PROPELLER算法對(duì)磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，例如，首先用常規(guī)方式如FSE (快速自旋回波)序列、單次激發(fā)平面回波序列等采集K空間中心附近的一組K空間線，假設(shè)為L(zhǎng)條，得到一個(gè)K空間條，然后圍繞K空間的中心每旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度以同樣的方式采集下一個(gè)K空間條數(shù)據(jù)，直至完成整個(gè)K空間的采樣。K空間的采樣軌跡如圖2所示。
[0019]步驟S103，相位校正步驟，對(duì)獲得的多個(gè)K空間條進(jìn)行相位校正，以使得各K空間條的中心位置與K空間的中心重合；
[0020]由于梯度磁場(chǎng)并非完全線性，并且受成像過(guò)程中渦流的影響，各K空間條的中心位置與采集數(shù)據(jù)的中心存在偏移，從而導(dǎo)致K空間條的中心與采集數(shù)據(jù)的中心不重合，因此需要對(duì)其進(jìn)行校正，將所有的K空間條的中心位置對(duì)齊。校正方法可以采用常用的校正算法。考慮到傅里葉變換的特性，K空間中心發(fā)生偏移會(huì)導(dǎo)致圖像域產(chǎn)生一個(gè)緩慢變化的相位，因此可以通過(guò)去除圖像域低頻空間變化的相位來(lái)達(dá)到校正的目的。一種實(shí)施例通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)施加一個(gè)二維三角窗來(lái)取得圖像域低頻空間的相位，以某個(gè)K空間條的數(shù)據(jù)F (xk, yk)為例，如圖3所示，具體為:
[0021](I)將K空間條的數(shù)據(jù)F(xk，yk)復(fù)制一份，對(duì)復(fù)制的F(xk，yk)加入二維三角窗函數(shù)，取其結(jié)果進(jìn)行二維傅里葉變換，得到I1Uy)；
[0022](2)對(duì)原始的F(xk，yk)同樣做二維傅里葉變換，得到I2 (x，y)；
[0023](3)將I1Uy)和I2(x，y)做相位相減，去除相位中心偏移量后，做二維傅里葉逆變換則可得到相位校正后的數(shù)據(jù)。
[0024]經(jīng)過(guò)相位校正后，每個(gè)K空間條的中心都對(duì)齊于K空間的中心點(diǎn)。
[0025]當(dāng)然，如果各K空間條的中心位置與采集數(shù)據(jù)的中心不存在偏移，可省略本步驟S103。
[0026]步驟S105，臨時(shí)重建步驟，將校正后的各K空間條進(jìn)行變換，得到分別與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像；
[0027]每個(gè)K空間條都包含K空間中心區(qū)域數(shù)據(jù)，通過(guò)上下填零，可將LXN的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)镹XN的矩陣，然后通過(guò)二維傅里葉變換即可得到單個(gè)空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像；這里,L表示每個(gè)K空間條采集的相位編碼線的行數(shù)，N表示每條相位編碼線采集數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。將K空間條變換為臨時(shí)重建圖像的變換過(guò)程，本實(shí)施例采用二維傅里葉變換；當(dāng)然，如果存在其他變換方式，采用其它變換方法也是可以的。
[0028]每個(gè)K空間條都可以重建出一幅臨時(shí)圖像，如果受檢查的物體發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，則這些圖像是不相同的，它們之間存在一個(gè)運(yùn)動(dòng)，而這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)正是所要估計(jì)的，一旦運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)出來(lái)，就可以將它映射到K空間條中，對(duì)其進(jìn)行校正。
[0029]步驟S107，參數(shù)計(jì)算步驟，以某個(gè)K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為參考圖像，其它K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為待配準(zhǔn)圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)計(jì)算出待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
[0030]實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)參數(shù)基于圖像域獲取，可以采用圖像配準(zhǔn)方法計(jì)算，即對(duì)于K空間條重建出的臨時(shí)圖像，以某個(gè)臨時(shí)圖像作為參考圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)的方法計(jì)算出其它臨時(shí)圖像相對(duì)于參考圖像的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。通常選擇第一個(gè)K空間條重建出的臨時(shí)圖像作為參考圖像，當(dāng)然該選擇也不限于此。這里，圖像配準(zhǔn)方法可采用常用的圖像配準(zhǔn)方法，如基于模板匹配的方法、基于特征匹配的方法等；也可以采用本實(shí)施例提供的基于圖像插值互信息的方法。
[0031]本實(shí)施例中的基于圖像插值互信息的方法具體是，采用歸一化互信息作為圖像配準(zhǔn)的相似性測(cè)度。設(shè)參考圖像為A，待校準(zhǔn)圖像為B，圖像A中像素點(diǎn)P的灰度值為a =A(p)，圖像B中像素點(diǎn)P的灰度值為b = B(p)，則歸一化互信息可表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振成像方法，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)采集步驟，利用PROPELLER算法對(duì)磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得多個(gè)K空間條；臨時(shí)重建步驟，將各K空間條進(jìn)行變換，得到分別與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像；參數(shù)計(jì)算步驟，以某個(gè)K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為參考圖像，其它K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為待配準(zhǔn)圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)計(jì)算出待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 修正步驟，根據(jù)得到的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)臨時(shí)重建步驟前得到的K空間條進(jìn)行修正；重建成像步驟，對(duì)修正后的K空間條進(jìn)行重排，并對(duì)重排結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換，得到成像圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述臨時(shí)重建步驟之前還包括:相位校正步驟，對(duì)獲得的多個(gè)K空間條進(jìn)行相位校正，以使得各K空間條的中心位置與K空間的中心重合； 所述參數(shù)計(jì)算步驟中，采用歸一化互信息作為圖像配準(zhǔn)的相似性測(cè)度，對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化搜索。
3.如權(quán)利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述歸一化互信息的計(jì)算包括:直方圖計(jì)算步驟，采用雙線性插值方式計(jì)算參考圖像與待配準(zhǔn)圖像的聯(lián)合直方圖； 互信息計(jì)算步驟，根據(jù)得到的聯(lián)合直方圖計(jì)算歸一化互信息。
4.如權(quán)利要求3所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述聯(lián)合直方圖的計(jì)算公式為
5.如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化搜索包括:采用POWELL算法結(jié)合一維黃金分割法搜索歸一化互信息的最大值；當(dāng)歸一化互信息達(dá)到最大時(shí)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)應(yīng)的值為待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述臨時(shí)重建步驟還包括:得到與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像后，對(duì)臨時(shí)重建圖像進(jìn)行濾波，并將濾波后的圖像灰度值進(jìn)行歸一化處理。
7.—種磁共振成像裝置，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)采集模塊，用于利用PROPELLER算法對(duì)磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得多個(gè)K空間條；臨時(shí)重建模塊，用于將各K空間條進(jìn)行變換，得到分別與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像； 參數(shù)計(jì)算模塊，用于以某個(gè)K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為參考圖像，其它K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像作為待配準(zhǔn)圖像，通過(guò)圖像配準(zhǔn)計(jì)算出待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 修正模塊，用于根據(jù)得到的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)臨時(shí)重建模塊接收到的K空間條進(jìn)行修正； 重建成像模塊，用于對(duì)修正后的K空間條進(jìn)行重排，并對(duì)重排結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換，得到成像圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的磁共振成像裝置，其特征在于，還包括:相位校正模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊獲得的多個(gè)K空間條進(jìn)行相位校正，以使得各K空間條的中心位置與K空間的中心重合；所述臨時(shí)重建模塊接收經(jīng)相位校正模塊校正后的各K空間條；所述參數(shù)計(jì)算模塊采用歸一化互信息作為圖像配準(zhǔn)的相似性測(cè)度，對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化搜索。
9.如權(quán)利要求8所述的磁共振成像裝置，其特征在于，所述參數(shù)計(jì)算模塊對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化搜索包括:采用POWELL算法結(jié)合一維黃金分割法搜索歸一化互信息的最大值；當(dāng)歸一化互信息達(dá)到最大時(shí)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)應(yīng)的值為待配準(zhǔn)圖像相對(duì)于參考圖像的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
10.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的磁共振成像裝置，其特征在于，所述臨時(shí)重建模塊還用于在得到與各K空間條對(duì)應(yīng)的臨時(shí)重建圖像后，對(duì)臨時(shí)重建圖像進(jìn)行濾波，并將濾波后的圖像灰度值進(jìn)行歸一化處·理。
【文檔編號(hào)】A61B5/055GK103584864SQ201210290494
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】云天梁, 武文鵬, 鄧曉云, 謝鵬程 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司