技術(shù)特征：

1.一種基于變采樣率的肺部超極化氣體動(dòng)態(tài)成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，設(shè)定肺部超極化氣體平均極化度M_p隨時(shí)間t變化的函數(shù)為M_p(t)，

$M_p\left(t\right)=\frac{TR}{ln\[cos\left({\mathrm{FA}}_c\right)\]}\·\{{\[cos\left({\mathrm{FA}}_c\right)\]}^{t/TR}-1\}\·\frac{1}{t}$

其中TR為重復(fù)時(shí)間，F(xiàn)A_c為定角激發(fā)的激發(fā)角度，

步驟2，根據(jù)待吸入到肺部的超極化氣體的初始極化度及體積，設(shè)定M_p(t)的第一閾值TH₁，當(dāng)M_p(t)≥第一閾值TH₁時(shí)，采用定角激發(fā)，并以定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率采集數(shù)據(jù)，定角激發(fā)角度為FA_c，當(dāng)M_p(t)<第一閾值TH₁時(shí)，采用變角激發(fā)，并以變角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率采集數(shù)據(jù)，變角激發(fā)數(shù)據(jù)采集率高于定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率，設(shè)定肺部超極化氣體平均極化度M_p隨變角激發(fā)成像的次數(shù)n變化的函數(shù)為M_p(n)，變角激發(fā)角度FA_n的計(jì)算公式為：

M_p(n)·sin(FA_n)＝M_p(n+1)·sin(FA_n+1)

其中n為采用變角激發(fā)成像的次數(shù)，M_p(n)為：

$M_p(n+1)=\frac{M_p\left(n\right)\&CenterDot;T_n{\&lsqb;cos\left({\mathrm{FA}}_n\right)\&rsqb;}^{t_2/TR}+{\mathrm{IM}}_p\left(n\right)}{T_n+t_2}$

其中M_p(n)的初值M_p(1)＝TH₁，變角激發(fā)角度FA_n的初值FA₁＝FA_c，t₂為以變角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率所需的單次成像時(shí)間，T_n為第n次變角激發(fā)成像前成像所用的時(shí)間，設(shè)定第n次變角激發(fā)成像中獲得的超極化氣體極化度為IM_p(n)，IM_p(n)為：

${\mathrm{IM}}_p\left(n\right)=\frac{TR}{ln\&lsqb;cos\left({\mathrm{FA}}_n\right)\&rsqb;}\&CenterDot;\{{\&lsqb;cos\left({\mathrm{FA}}_n\right)\&rsqb;}^{t_2/TR}-1\}$

計(jì)算出在M_p(t)<第一閾值TH₁后各次成像的M_p(n)以及激發(fā)角度FA_n，

步驟3，根據(jù)待吸入到肺部的超極化氣體的初始極化度及體積，設(shè)定分割M_p(n)的第二閾值TH₂，第一閾值TH₁＞第二閾值TH₂，計(jì)算出在成像過(guò)程結(jié)束前采用變角激發(fā)的成像次數(shù)n_end，計(jì)算出M_p(t)≥第一閾值TH₁時(shí)采用定角激發(fā)的成像次數(shù)M＝T/t₁，其中T為M_p(t)≥TH₁時(shí)所用的成像時(shí)間，t₁為以定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率所需的單次成像時(shí)間，動(dòng)態(tài)吸氣成像所用的成像次數(shù)為定角激發(fā)成像次數(shù)與變角激發(fā)成像次數(shù)的總和M+n_end，對(duì)應(yīng)的成像時(shí)間T_J＝M×t₁+n_end×t₂，根據(jù)待吸入到肺部的超極化氣體的體積V以及吸氣速度S計(jì)算得到的成像時(shí)間T_I，

$T_I=\frac{V}{S}+t_d$

其中t_d為吸氣完成后的擴(kuò)散時(shí)間，

計(jì)算優(yōu)化的成像時(shí)間T_opt＝min(T_J，T_I)，計(jì)算得到優(yōu)化后的總成像次數(shù)N＝M+(T_opt-M×t₁)/t₂，

步驟4、根據(jù)定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率，確定定角激發(fā)采樣軌跡，具體方法為，在相位編碼方向進(jìn)行欠采樣，生成一個(gè)概率密度從中心行向邊緣行逐漸降低的概率密度矩陣，以步驟3所獲得的定角激發(fā)的成像次數(shù)M，根據(jù)概率密度矩陣生成M個(gè)定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率的定角激發(fā)采樣矩陣，

根據(jù)變角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率，確定變角激發(fā)采樣軌跡，具體方法為，在相位編碼方向進(jìn)行欠采樣，生成一個(gè)概率密度從中心行向邊緣行逐漸降低的概率密度矩陣，以步驟3所獲得的變角激發(fā)次數(shù)n_end，根據(jù)概率密度矩陣生成n_end個(gè)變角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率的變角激發(fā)采樣矩陣，

步驟5、根據(jù)定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率、變角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率、定角激發(fā)的激發(fā)角度、變角激發(fā)的激發(fā)角度、優(yōu)化的成像時(shí)間T_opt、優(yōu)化后的總成像次數(shù)N、定角激發(fā)和變角激發(fā)的采樣軌跡和相位編碼方向進(jìn)行肺部吸氣動(dòng)態(tài)成像，獲得K空間數(shù)據(jù)，

步驟6、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)為：

$\underset{L,S}{\min }\frac{1}{2}\left|\right|E(L+S)-d|{|}_2^2+{\mathrm{\&lambda;}}_h||\mathrm{\&Psi;}(L+S).\&times;(L+S)|{|}_2^2+{\mathrm{\&lambda;}}_L\left|\right|L|{|}_{*}+{\mathrm{\&lambda;}}_S|\left|TS\right|{|}_1$

其中E為圖像到K空間數(shù)據(jù)的變換矩陣，L為圖像的低秩部分，S為圖像的稀疏部分，d為K空間數(shù)據(jù)，Ψ為計(jì)算相鄰圖像的差值的操作符，T為稀疏變換矩陣，λ_h、λ_L、λ_S分別為權(quán)衡動(dòng)態(tài)圖像連續(xù)性、圖像低秩性和圖像稀疏性的正則化參數(shù)，

步驟7、根據(jù)步驟5所獲得的K空間數(shù)據(jù)及步驟6所構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)，采用迭代軟閾值算法重建圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變采樣率的肺部超極化氣體動(dòng)態(tài)成像方法，其特征在于，相位編碼方向避開肺部吸氣所產(chǎn)生偽影方向，肺部吸氣所產(chǎn)生偽影方向包括平躺時(shí)左右方向，前胸后背方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變采樣率的肺部超極化氣體動(dòng)態(tài)成像方法，其特征在于，根據(jù)概率密度矩陣生成M個(gè)定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率的定角激發(fā)采樣矩陣包括以下步驟，

通過(guò)概率密度矩陣生成M1個(gè)定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率的定角激發(fā)備選采樣矩陣，分別計(jì)算定角激發(fā)備選采樣矩陣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，并從小到大排序，挑選前M個(gè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)較小的定角激發(fā)備選采樣矩陣作為定角激發(fā)采樣矩陣，M1為M的十倍及以上，

根據(jù)概率密度矩陣生成n_end個(gè)變角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率的變角激發(fā)采樣矩陣包括以下步驟，

通過(guò)概率密度矩陣生成M2個(gè)定角激發(fā)數(shù)據(jù)采樣率的變角激發(fā)備選采樣矩陣，分別計(jì)算變角激發(fā)備選采樣矩陣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，并從小到大排序，挑選前n_end個(gè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)較小的變角激發(fā)備選采樣矩陣作為變角激發(fā)采樣矩陣，M2為n_end的十倍及以上。