专利名称：一种射频脉冲控制的压缩感知磁共振成像方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像方法，尤其是涉及利用压缩感知技术和射频脉冲来加快磁共振成像速度的一种射频脉冲控制的压缩感知磁共振成像方法。
背景技术：
磁共振成像广泛应用于临床诊断，但较慢的成像速度约束了磁共振成像的一些应用。比如，较慢的成像速度会导致对心脏和腹部等磁共振成像时出现运动伪影，在功能磁共振成像中降低空间分辨率。在传统磁共振成像中，采集到的磁共振信号叫做数据空间(也称为k空间)。减少k空间中的数据量可以缩短成像时间，加快磁共振成像速度。2006 年，Donoho (Donoho DL. Compressed sensing[J].1EEE Transactions on I
nformationTheory, 2006, 52(4) : 1289-1306.)提出一种新的采样和压缩的理论-压缩感
知(CompressedSensing)。其主要思想是如果信号在稀疏变换域里是稀疏的，且稀疏变换和测量方式具有尽可能小的相干性，那么就可通过低于奈奎斯特采样率的采样值来精确恢复信号。2007年，Lustig(Lustig M, Donoho D, Pauly JM. Sparse MR1:The application ofcompressedsensing for rapid MR imaging. Magnetic Resonance in Medicine，2007，58(6):1182-1195.)将压缩感知技术引入到磁共振成像中。该方法通过k空间随机欠采缩短成像时间，利用稀疏重建图像来降低欠采造成的伪影。由于较高的能量集中在k空间的中心，Lustig提出k空间中心多采集和外部少采集的变密度采样重建。可见，压缩感知磁共振成像技术是一种联合数据采集和图像重建来加速成像的方法。
2012 年，Puy (Puy G, Marques J, Gruetter R, et al. . Spread spectrum magneticresonanceimaging, IEEE Transactions on Medical Imaging, 2012,31 (3):586-598.)在压缩感知技术下，提出使用匀场线圈对k空间扩频。该方法使得k空间中心的能量不再集中，k空间外围的数据也需要尽量采集，因而达到改变k空间数据能量分布的目的。然后对k空间进行欠采加快成像，最后通过稀疏重建来提高图像分辨率。Puy通过仿真和实验表明，当采样率低于50%时，k空间扩频技术得到的重建误差小于Lustig提出的典型变密度采样重建，验证k空间扩频可以提高重建图像分辨率，更好地重建图像细节。但是，通过匀场线圈进行k空间扩频的可控性较差。理由如下所述利用匀场线圈产生二次相位调制的原理是利用一个线性磁场梯度G(X) = GfG1X在一固定时段h作用，从而使相位^在位置X的演化满足#1 (x) = r(G0x + G1X2 )t0(I)式中Y为旋磁比，Gtl为初始的磁场梯度。从式(I)可见，二次项的系数取决于匀场梯度G1的大小。在一般的磁共振成像系统中，匀场线圈产生的线性磁场梯度的取值将远小于射频脉冲梯度大小，因此通过匀场梯度来调节k空间扩频的能力有限。
发明内容
本发明的目的在于提供易于控制k空间扩频的一种射频脉冲控制的压缩感知磁共振成像方法。本发明包括以下步骤I)射频脉冲对k空间扩频在施加一个线性频率扫描脉冲的同时，沿需要进行k空间扩频的方向施加一个线性梯度场，使得不同位置的核自旋具有不同的共振频率，这些核能在不同的时刻被激励并在梯度场的作用下演化，这一过程使激励信号的相位沿线性梯度场的方向形成关于位置的二次相位分布，达到对k空间扩频的目的；2)随机欠采按照随机采样模板确定需要采集的沿相位编码方向的ky数据行，按照随机采样模板所列的ky大小次序对k空间扫描采样，再用一个180°脉冲进行层面选择和信号重聚，采集到回波信号；3)图像重建经过步骤I)和2)后，测量到的磁共振信号s可以用矩阵形式表示为s=UFC> P ,其中P表示要重建的图像，O表示二次相位分布对应的相位调制矩阵，F表示傅里叶变换，U表示随机欠采算子；通过求解最优化问题
权利要求
1.一种射频脉冲控制的压缩感知磁共振成像方法，其特征在于包括以下步骤 1)射频脉冲对k空间扩频在施加一个线性频率扫描脉冲的同时，沿需要进行k空间扩频的方向施加一个线性梯度场，使得不同位置的核自旋具有不同的共振频率，这些核能在不同的时刻被激励并在梯度场的作用下演化，这一过程使激励信号的相位沿线性梯度场的方向形成关于位置的二次相位分布，达到对k空间扩频的目的； 2)随机欠采按照随机采样模板确定需要采集的沿相位编码方向的ky数据行，按照随机采样模板所列的ky大小次序对k空间扫描采样，再用一个180°脉冲进行层面选择和信号重聚，采集到回波信号； 3)图像重建经过步骤I)和2)后，测量到的磁共振信号s可以用矩阵形式表示为S=UFO P ,其中P表示要重建的图像，O表示二次相位分布对应的相位调制矩阵，F表示傅里叶变换，U表示随机欠采算子；通过求解最优化问题
全文摘要
一种射频脉冲控制的压缩感知磁共振成像方法，涉及磁共振成像方法。提供易于控制k空间扩频的一种射频脉冲控制的压缩感知磁共振成像方法。射频脉冲对k空间扩频；随机欠采；图像重建。在磁共振成像中，相位编码方向施加线性调频的射频脉冲来控制磁共振成像数据空间的能量扩散。对扩频后的成像数据进行随机欠采，降低采样时间。对欠采数据，利用提出的快速重建算法进行图像的稀疏重建。由于采用射频脉冲序列来进行k空间扩频，相较于用匀场线圈的k空间扩频可控性能更好。通过采用随机欠采磁共振信号和图像重建算法，达到降低成像时间、加快磁共振成像的目的。
文档编号G01R33/48GK103033784SQ20121053489
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者屈小波, 颜志煜, 陈颖, 庄孝星, 郭迪, 陈忠 申请人:厦门大学