本發(fā)明涉及磁共振成像
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法及裝置。
背景技術(shù)：
：MRI(MagneticResonanceImaging，磁共振成像)是一種從20世紀(jì)80年代開始在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中投入臨床應(yīng)用的一種影像診斷技術(shù)，具有的無創(chuàng)性、軟組織高對(duì)比度、多參數(shù)成像及任意斷層成像，為臨床醫(yī)生提供了清晰的人體解剖結(jié)構(gòu)和組織能量代謝研究，成為現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)非常重要的一種影像手段?；贑S壓縮感知(CompressedSensing)理論的磁共振成像是目前快速磁共振成像的一個(gè)熱點(diǎn)問題，其突破香濃(Shannon)采樣定理關(guān)于采樣速率必須高于2倍信號(hào)帶寬的極限。由于應(yīng)用壓縮感知需要滿足信號(hào)稀疏、非相干采樣及非線性重建三個(gè)必要條件，而非相干采樣對(duì)壓縮感知重建效果影響非常大，因此如何設(shè)計(jì)出一個(gè)“好”的測(cè)量矩陣，提高磁共振采樣模式的非相干性非常重要。在研究測(cè)量矩陣方面，目前Candes等人已經(jīng)指出隨機(jī)采樣矩陣能夠產(chǎn)生類似噪聲的偽影，能夠以高概率準(zhǔn)確重建出原始信號(hào)，如高斯隨機(jī)測(cè)量矩陣，大多都是隨機(jī)分布的，與絕大多數(shù)稀疏信號(hào)不相干；還有確定性測(cè)量矩陣，如多項(xiàng)式測(cè)量矩陣；結(jié)構(gòu)性隨機(jī)測(cè)量矩陣，如部分傅里葉矩陣，Toeplitz矩陣等；除此之外，NguyenLinh–Trung、YuLei等提出一種既具有類似隨機(jī)測(cè)量矩陣的隨機(jī)特性，又有特定結(jié)構(gòu)的確定性測(cè)量矩陣的混沌系統(tǒng)利用混沌序列來構(gòu)造壓縮感知測(cè)量矩陣。已經(jīng)有的連續(xù)混沌系統(tǒng)也有很多種，如著名的Lorenz、Rossler吸引子和蔡氏電路等混沌系統(tǒng)。隨機(jī)采樣矩陣在實(shí)際應(yīng)用過程中存在兩個(gè)突出問題：1、實(shí)際中并不是可以隨意選擇測(cè)量矩陣來測(cè)量信號(hào)。比如在磁共振成像中，測(cè)量域被固定在傅里葉域，而傅里葉域顯然是一個(gè)有結(jié)構(gòu)的矩陣。2、完全隨機(jī)測(cè)量矩陣本身是一個(gè)沒有結(jié)構(gòu)的矩陣。設(shè)計(jì)隨機(jī)矩陣時(shí)存在計(jì)算量和存儲(chǔ)容量偏大的問題，給實(shí)際應(yīng)用造成不便；確定性測(cè)量矩陣的元素是通過多項(xiàng)式來構(gòu)造的，但該法構(gòu)造出來的矩陣存在矩陣不能為任意大小的問題；結(jié)構(gòu)性隨機(jī)測(cè)量矩陣的構(gòu)造方法相對(duì)來說簡(jiǎn)單且存儲(chǔ)量小，但由于本身都有一定結(jié)構(gòu)，故隨機(jī)性相比高斯隨機(jī)矩陣而言明顯遜色；基于離散混沌系統(tǒng)Logistic系統(tǒng)來構(gòu)造測(cè)量矩陣一個(gè)一維的離散系統(tǒng)，其復(fù)雜程度不如高維系統(tǒng)，特別是不如高維連續(xù)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的混沌系統(tǒng)的軌跡律具有“長(zhǎng)周期”的特性即長(zhǎng)期不可預(yù)測(cè)，但短期是可以預(yù)測(cè)的，因而設(shè)計(jì)混沌軌跡通常需要很長(zhǎng)一段時(shí)間(相對(duì)于磁共振采集信號(hào)的時(shí)間而言)，這樣就不方便磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。除外，在磁共振應(yīng)用中，現(xiàn)有利用壓縮感知設(shè)計(jì)測(cè)量矩陣往往只考慮了如何提高采樣矩陣的不相干性而忽視磁共振的物理限制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法及裝置，以解決現(xiàn)有磁共振成像設(shè)備中隨機(jī)矩陣構(gòu)造的測(cè)量矩陣存在存儲(chǔ)量大、物理實(shí)現(xiàn)不易的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法，包括：生成混沌軌跡；從所述混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，所述單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且所述單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟乃鰡螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保所述單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；對(duì)優(yōu)化后的所述單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)?？蛇x地，所述生成混沌軌跡包括：生成Rossler混沌軌跡?？蛇x地，Gmax為40mT/m，Smax為150mT/m/ms?？蛇x地，還包括：利用混沌采樣軌跡，根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。可選地，所述利用混沌采樣軌跡，根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建包括：將原圖像進(jìn)行傅里葉變換，生成k-空間圖像；確定降采樣模式；基于壓縮感知技術(shù)，利用圖像重建算法根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。本發(fā)明還提供了一種基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置，包括：軌跡生成模塊，用于生成混沌軌跡；截取模塊，用于從所述混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，所述單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且所述單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；優(yōu)化模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟乃鰡螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；確定模塊，用于根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保所述單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；生成模塊，用于對(duì)優(yōu)化后的所述單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)?？蛇x地，所述軌跡生成模塊具體為：生成Rossler混沌軌跡的模塊。可選地，Gmax為40mT/m，Smax為150mT/m/ms?？蛇x地，還包括：重建模塊，用于利用混沌采樣軌跡，根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建?？蛇x地，所述重建模塊包括：變換單元，用于將原圖像進(jìn)行傅里葉變換，生成k-空間圖像；確定單元，用于確定降采樣模式；重建單元，用于基于壓縮感知技術(shù)，利用圖像重建算法根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法及裝置，采用生成混沌軌跡；從混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟膯螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；對(duì)優(yōu)化后的單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法及裝置，對(duì)原始混沌軌跡進(jìn)行截?cái)嗍蛊錆M足信號(hào)的衰減速度，且軌跡的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)，加速了磁共振采樣速度，方便了磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。附圖說明為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法的一種具體實(shí)施方式的流程圖；圖2為本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法的另一種具體實(shí)施方式中設(shè)計(jì)類混沌采樣軌跡的流程圖；圖3為本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法的另一種具體實(shí)施方式中進(jìn)行圖像重建的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置的結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法的一種具體實(shí)施方式的流程圖如圖1所示，該方法包括：步驟S101：生成混沌軌跡；具體地，本步驟可以為生成Rossler混沌軌跡。步驟S102：從所述混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，所述單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且所述單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；步驟S103：根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟乃鰡螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；作為一種具體實(shí)施方式，Gmax為40mT/m，Smax為150mT/m/ms。步驟S104：根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保所述單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；步驟S105：對(duì)優(yōu)化后的所述單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法，采用生成混沌軌跡；從混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟膯螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；對(duì)優(yōu)化后的單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法，對(duì)原始混沌軌跡進(jìn)行截?cái)嗍蛊錆M足信號(hào)的衰減速度，且軌跡的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)，加速了磁共振采樣速度，方便了磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明的方法提高了采樣矩陣的不相干性，同時(shí)降低了因磁共振設(shè)備的物理限制對(duì)軌跡掃描速度的影響。和傳統(tǒng)方法相比，通過這種方法實(shí)現(xiàn)在壓縮感知磁共振成像的采樣軌跡具有較強(qiáng)的不相干性，獲得質(zhì)量相當(dāng)或更高質(zhì)量的圖像。在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以進(jìn)一步包括：利用混沌采樣軌跡，根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。本發(fā)明實(shí)施例從測(cè)量矩陣設(shè)計(jì)的角度，結(jié)合磁共振和壓縮感應(yīng)理論實(shí)際要求，提出一種基于混沌采樣軌跡的快速磁共振成像方法，即設(shè)計(jì)類混沌采樣軌跡構(gòu)造壓縮感知測(cè)量矩陣，將獲取的采樣數(shù)據(jù)用于壓縮感知磁共振成像。主要包括類混沌采樣軌跡的設(shè)計(jì)和基于類混沌軌跡采樣數(shù)據(jù)的圖像重建。類混沌采樣軌跡的設(shè)計(jì)是針對(duì)連續(xù)的混沌系統(tǒng)軌跡的既有確定性結(jié)構(gòu)又有接近隨機(jī)特性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種類混沌采樣軌跡來構(gòu)造壓縮感知測(cè)量矩陣，即對(duì)現(xiàn)有的連續(xù)混沌軌跡截?cái)嘁欢诬壽E，使該軌跡的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)以提高磁共振測(cè)量中的信號(hào)信噪比。由于單條軌跡的長(zhǎng)度不足以有效覆蓋k-空間，因此，利用多次激發(fā)技術(shù)(multi-shotexcited)將獲得的一段混沌軌跡圍繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)即可有效獲得k-空間數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)的類混沌采樣軌跡減少采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)，提高采樣矩陣的不相干性；基于類混沌軌跡采樣數(shù)據(jù)的圖像重建則利用現(xiàn)有的重建算法將類混沌采樣軌跡從K-空間(傅里葉空間)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。其中，參照?qǐng)D2，設(shè)計(jì)類混沌采樣軌跡來構(gòu)造壓縮感知測(cè)量矩陣的方法可以具體包括：步驟S201：根據(jù)現(xiàn)有的求解方法生成Rossler混沌軌跡；具體地，本發(fā)明實(shí)施例采用的是Rossler混沌系統(tǒng)，通過求解現(xiàn)有的微分方程即可得到。原有Rossler混沌系統(tǒng)的三階微分方程表示：x·=-y-zy·=x+ayz·=b+z(x-c)]]>式中，表示相空間，為該系統(tǒng)的參數(shù)，合適的參數(shù)才能產(chǎn)生混沌信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的的方法中各參數(shù)選取具體為：a＝0.15，b＝2，c＝10。當(dāng)然，生成原始Rossler混沌軌跡的參數(shù)可以選定其他的值，這均不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。步驟S202：從步驟S201中生成Rossler混沌系統(tǒng)的x-y平面軌跡截取一段單條混沌軌跡C。步驟S203：將截取一段單條混沌軌跡C的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)，方便磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。從Rossler混沌系統(tǒng)的x-y平面軌跡截取一段軌跡C，同時(shí)使該軌跡的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)，方便磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。為了保障軌跡C必須確保覆蓋k-空間，其長(zhǎng)度應(yīng)滿足：C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角。給定磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax和最大的梯度切換率Smax，并根據(jù)軌跡優(yōu)化軟件tOptGradV0.2對(duì)截?cái)嗟幕煦缜€C進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最短的遍歷時(shí)間。本發(fā)明方法采用的是磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax為40mT/m，最大的梯度切換率Smax為150mT/m/ms，F(xiàn)OV為256mm，圖像矩陣大小為256*256。根據(jù)加速比R確定多次激勵(lì)的數(shù)目，以確保軌跡能有效的覆蓋目標(biāo)k-空間。步驟S204：利用多次激發(fā)技術(shù)將獲得的一段單條混沌軌跡圍繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)即可有效獲得k-空間數(shù)據(jù)。對(duì)優(yōu)化后的C圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的過程可以通過對(duì)C乘以一個(gè)指數(shù)因子即可實(shí)現(xiàn)，即表示不同激勵(lì)之間在空間中的錯(cuò)開的角度。由于是從混沌系統(tǒng)中截取其中的一段軌跡，本申請(qǐng)所提供的軌跡僅是一個(gè)類混沌軌跡。掃描軌跡與視野和圖像空間分辨率密切相關(guān)，因此，在截取混沌軌跡時(shí)不是任意截取的，需要注意相關(guān)參數(shù)的選擇。磁共振圖像重建則利用現(xiàn)有的重建算法將類混沌采樣軌跡從原圖像的K-空間(傅里葉空間)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。參照?qǐng)D3，具體實(shí)施步驟如下：步驟S301：原圖像域圖像進(jìn)行傅里葉變換，變成k-空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明方法中都是針對(duì)二維圖像開展研究，故只需要對(duì)原圖像做二維快速傅里葉變換便可得到k-空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明方法的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像的采樣數(shù)據(jù)是從k-空間獲取的，k-空間其實(shí)質(zhì)就是傅里葉空間。步驟S302：確定降采模式。采樣軌跡采用了Lustig提出的時(shí)間最優(yōu)化的軌跡設(shè)計(jì)方法，可實(shí)現(xiàn)在磁共振設(shè)備的物理上實(shí)現(xiàn)又能最快遍歷k-空間的采樣軌跡。本發(fā)明方法中對(duì)類混沌軌跡和現(xiàn)有的變密度螺旋軌跡分別設(shè)計(jì)了降采比為R＝5和R＝10兩種采樣模式進(jìn)行對(duì)比。步驟S303：確定優(yōu)化的目標(biāo)問題，利用圖像重建算法求解。根據(jù)壓縮感知理論對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)重建恢復(fù)原圖像，圖像的重建過程可以描述成下面的求解帶約束項(xiàng)的優(yōu)化問題：minimize||Ψf||1s.t.||Fuf-p||2＜∈。Fu表示傅里葉降采樣操作，f表示待重建的圖像向量，p表示從k-空間測(cè)得的圖像向量，Ψ表示稀疏操作，∈表示重建圖像和原始圖像之間的保真度。本發(fā)明中的圖像重建過程描述為下面的優(yōu)化問題:argminf{μ||Fuf-p||22+λTV(f)+γ||Ψf||1}]]>式中，TV(·)表示全變差分，μ、λ和γ分別表示規(guī)格化常數(shù)參數(shù)?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明實(shí)施例中設(shè)計(jì)軌跡的重建過程中重建算法、參數(shù)、降采比可設(shè)計(jì)為其他值，并不限于這里提到的方式。本發(fā)明方法中的設(shè)計(jì)的類混沌采樣軌跡是與根據(jù)Lustig提供的軟件包設(shè)計(jì)的變密度螺旋軌跡進(jìn)行對(duì)比的，圖像重建是基于CS壓縮感知原理進(jìn)行重建。類混沌采樣軌跡比變密度螺旋軌跡具有更好的不相干特性，有利于圖像重建質(zhì)量。將本發(fā)明方法中所設(shè)計(jì)的類混沌采樣軌跡生成PSF(pointspreadfunction，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù))圖后與現(xiàn)有的變密度螺旋軌跡相比，發(fā)現(xiàn)：(1)類混沌采樣軌跡的PSF寬度明顯比現(xiàn)有的變密度螺旋軌跡更窄，對(duì)于變密度螺旋軌跡存在著多個(gè)幅度較大的干擾。因此，類混沌軌跡的PSF相比變密度螺旋軌跡的PSF更加“尖銳”。(2)類混沌軌跡的干擾分布相比變密度螺旋更加隨機(jī)。且類混沌軌跡的PSF的干擾噪聲分布比變密度螺旋軌跡的干擾噪聲分布更為隨機(jī)，其PSF中心處明顯存在波紋狀的高低伏。因此，類混沌軌跡PSF所具有的這兩個(gè)特點(diǎn)證實(shí)了其比現(xiàn)有的采樣方法變密度螺旋軌跡具有更好的不相干特性。次之，根據(jù)壓縮感知理論的要求，在應(yīng)用壓縮感知理論的過程中，除了滿足稀疏和非線性重建的條件外，還必須滿足不相干采樣的條件。本發(fā)明中的利用類混沌軌跡獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，由于其設(shè)計(jì)的軌跡具有更好的不相干特性，干擾不規(guī)則的(隨機(jī)的)分布在重建圖像中表現(xiàn)出來的是噪聲偽影，很容易通過壓縮感知去除。而變密度螺旋則帶有規(guī)律的波紋狀的干擾將在重建圖像中形成有規(guī)則的條紋狀的折疊偽影，很難去除。故設(shè)計(jì)基于類混沌采樣軌跡的重建圖像質(zhì)量明顯高于變密度螺旋軌跡。此外，類混沌軌跡可以取得比變密度螺旋軌跡更高的降采比。本發(fā)明方法的實(shí)例設(shè)計(jì)中對(duì)類混沌軌跡和現(xiàn)有的變密度螺旋軌跡分別設(shè)計(jì)了降采比為R＝5和R＝10兩種采樣模式進(jìn)行對(duì)比，即在采樣同降采比和重建環(huán)境下，類混沌采樣軌跡可以取得比變密度螺旋軌跡更高的降采比，從而有利于加速磁共振采樣速度可以取得比變密度螺旋軌跡更好的重建結(jié)果。本發(fā)明方法的類混沌采樣軌跡進(jìn)行圖像重建方便磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用，獲得更好的重建效果。由于其混沌軌跡太長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了磁共振信號(hào)的衰減時(shí)間，因此本發(fā)明方法中的類混沌設(shè)計(jì)對(duì)原始混沌軌跡進(jìn)行截?cái)嗍蛊錆M足信號(hào)的衰減速度。設(shè)計(jì)步驟中軌跡的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)，加速了磁共振采樣速度，方便了磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置進(jìn)行介紹，下文描述的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置與上文描述的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法可相互對(duì)應(yīng)參照。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置的結(jié)構(gòu)框圖，參照?qǐng)D4基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置可以包括：軌跡生成模塊100，用于生成混沌軌跡；截取模塊200，用于從所述混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，所述單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且所述單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；優(yōu)化模塊300，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟乃鰡螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；確定模塊400，用于根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保所述單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；生成模塊500，用于對(duì)優(yōu)化后的所述單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)。作為一種具體實(shí)施方式，本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置中，軌跡生成模塊具體為：生成Rossler混沌軌跡的模塊。作為一種具體實(shí)施方式，本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置中，Gmax為40mT/m，Smax為150mT/m/ms。在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以進(jìn)一步包括：重建模塊，用于利用混沌采樣軌跡，根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。具體地，所述重建模塊可以包括：變換單元，用于將原圖像進(jìn)行傅里葉變換，生成k-空間圖像；確定單元，用于確定降采樣模式；重建單元，用于基于壓縮感知技術(shù)，利用圖像重建算法根據(jù)獲取的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。本實(shí)施例的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置用于實(shí)現(xiàn)前述的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法，因此基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置中的具體實(shí)施方式可見前文中的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法的實(shí)施例部分，例如，軌跡生成模塊100，截取模塊200，優(yōu)化模塊300，確定模塊400，生成模塊500，分別用于實(shí)現(xiàn)上述基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法中步驟S101，S102，S103，S104和S105，所以，其具體實(shí)施方式可以參照相應(yīng)的各個(gè)部分實(shí)施例的描述，在此不再贅述。本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置，采用生成混沌軌跡；從混沌軌跡中截取單條混沌軌跡C，單條混沌軌跡C覆蓋k-空間，且單條混沌軌跡的長(zhǎng)度滿足C(0)＝0以及其中，F(xiàn)OV為視場(chǎng)角；根據(jù)預(yù)設(shè)的磁共振設(shè)備允許的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切換率Smax，對(duì)截?cái)嗟膯螚l混沌軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最短的遍歷時(shí)間；根據(jù)加速比確定進(jìn)行激勵(lì)的數(shù)目，確保單條混沌軌跡覆蓋目標(biāo)k-空間；對(duì)優(yōu)化后的單條混沌軌跡圍繞k-空間的原點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成k-空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像裝置，對(duì)原始混沌軌跡進(jìn)行截?cái)嗍蛊錆M足信號(hào)的衰減速度，且軌跡的遍歷時(shí)間控制在毫秒級(jí)內(nèi)，加速了磁共振采樣速度，方便了磁共振設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。以上對(duì)本發(fā)明所提供的基于混沌采樣軌跡的磁共振成像方法以及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3