一种磁共振成像方法及装置与流程

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种磁共振成像方法及装置。

背景技术：

磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用磁共振现象从人体中获得电磁信号，并重建出人体信息以达到诊断目的的一种成像技术。目前的磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging，MRI)主要是氢原子的成像，通过施加交变磁场，使氢原子核发生共振现象，氢原子核吸收交变场的能量，在弛豫过程中向外辐射能量，这就是用于磁共振成像的信号，于是在接收线圈中就会感应出电流信号，将接收线圈感应出的电流信号经过计算机处理后，就可以得到人体的断面图像。现有技术中典型的磁共振成像方法如下：接收线圈感应出的电流信号经模拟数字转换后，得到数字信号，将数字信号按照一定的编码方向填充到K空间，其中，K空间是一种原始磁共振信号的数据填充空间，用户能够在磁共振装置上设置期望的重建图像方位，例如可以设置期望的重建图像方位为矢状面、横断面或冠状面或任何角度，根据期望的重建图像方位，将所采集的数据按照编码方向填充到K空间，K空间内的数据经图像重建算法处理后，能够重建出人体的某一断面图像。

伪影是指原本被扫描物体并不存在而在图像上却出现的各种形态的影像，在磁共振成像中，血管或者脑脊液的搏动是伪影的主要来源。传统的磁共振成像技术，一般会为数据采集选择频率编码方向(Frequency Encoding Direction，也称作读出方向(Readout Direction，简称RO))和相位编码方向(Phase Encoding Direction，简称PE)，由于相位编码方向完成数据采集的时间远高于频率编码方向数据采集的时间，因此由器官搏动而导致的数据差异容易出现在相位编码的方向上，使得重建图像模糊，或者伪影重叠在感兴趣的关键部位上。通常将相位编码方向设置为平行或者垂直于如下三个方向：头脚方向(head-feet)、前后方向(anterior-posterior)和左右方向(left-right)，从而限制搏动伪影的污染区域。

但是，发明人在进行本发明的研究过程中，发现现有技术存在如下缺陷：在某些情况下，传统的磁共振成像中所设置的相位编码方向会使搏动伪影恰好叠加到临床诊断的关键部位，成像效果较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种磁共振成像方法及装置，以解决现有磁共振成像技术成像效果较差的技术缺陷。

第一方面，本发明实施例提供了一种磁共振成像方法，包括：

根据期望K空间与预设旋转角度，确定至少一个目标K空间，其中，所述目标K空间的数据区域覆盖所述期望K空间的主数据区域；

向所述目标K空间填充扫描数据；

根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振成像装置，包括：

K空间确定模块，用于根据期望K空间与预设旋转角度，确定至少一个目标K空间，其中，所述目标K空间的数据区域覆盖所述期望K空间的主数据区域；

填充模块，用于向所述目标K空间填充扫描数据；

重建模块，用于根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

本发明实施例提供的技术方案，根据期望K空间与预设的旋转角度，确定出至少一个目标K空间，并且目标K空间的数据区域包含期望K空间的主数据区域，之后向确定的目标K空间中填充扫描采集到的数据，根据目标K空间中的数据进行图像重建，得到期望的目标图像，本发明实施例通过采用上述技术方案，利用相对于期望K空间进行旋转得到的目标K空间来重建目标图像，能够使搏动伪影污染的区域进行转移，从而有效避免搏动伪影污染关键区域的图像信息，改善重建图像的成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例一提供的一种磁共振成像方法的流程示意图；

图1b为本发明实施例一提供的磁共振成像效果对比示意图；

图2a为本发明实施例二提供的一种磁共振成像方法的流程示意图；

图2b为本发明实施例二提供的目标K空间示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种磁共振成像方法的流程示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种磁共振成像方法的流程示意图；

图5为本发明实施例五提供的一种磁共振成像装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1a为本发明实施例一提供的一种磁共振成像方法的流程示意图，该方法适用于磁共振图像重建的情况，该方法可以由磁共振成像装置执行，其中该装置可由软件和/或硬件实现。如图1a所示，该方法包括：

步骤101、根据期望K空间与预设旋转角度，确定至少一个目标K空间。

其中，所述目标K空间的数据区域覆盖所述期望K空间的主数据区域。

典型的，K空间为磁共振信号的填充空间，每一幅重建图像都有对应的K空间数据。

示例性的，期望K空间是指用户期望得到的重建图像对应的K空间，用户可以在MRI成像装置界面设置期望的重建图像的方位、视野(Field of View，简称FOV)大小和图像的空间分辨率等参数，其中，FOV大小为期望得到的重建图像的尺寸，在每一次扫描时，相应的FOV信息是确定的，根据上述设置的参数与K空间参数的对应关系，可以确定期望K空间的编码方向、期望K空间的数据区域范围和相邻采样点的间隔。预设旋转角度是基于期望K空间的编码方向设定的旋转角度，可以是用户手动输入的，也可以是根据经验值在MRI成像系统中预先输入的，将期望K空间按照预设旋转角度进行旋转，能够得到至少一个相对于期望K空间旋转了的目标K空间。主数据区域是指包括成像目标的主要数据区域，例如成像目标为脊髓，则主数据区域应至少包括用于重建脊髓的所有扫描数据。

步骤102、向所述目标K空间填充扫描数据。

示例性的，将扫描数据按照目标K空间的编码方向填充到目标K空间。K空间的编码方向发生旋转后，与期望K空间采样数据的顺序相比，目标K空间的采样顺序会发生改变，从而使得重建图像时伪影的位置发生转移。

步骤103、根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

示例性的，对至少一个目标K空间中填充的数据依据图像重建算法进行图像重建，例如对目标K空间中填充的扫描数据进行傅立叶反变换(2DFT)计算，得到目标图像。

本实施例提供的技术方案，根据期望K空间与预设的旋转角度，确定出至少一个目标K空间，并且目标K空间的数据区域包含期望K空间的主数据区域，之后向确定的目标K空间中填充扫描采集到的数据，根据目标K空间中的数据进行图像重建，得到期望的目标图像，通过利用相对于期望K空间进行旋转得到的目标K空间来重建目标图像，能够使搏动伪影污染的区域进行转移，从而有效避免搏动伪影污染关键区域的图像信息，改善重建图像的成像效果。

进一步的，图1b为本发明实施例一提供的磁共振成像效果对比示意图，图1b中的A图为采用现有技术根据期望K空间中的数据重建得到的脊髓图像，图1b中的B图为采用一个目标K空间中的数据得到的脊髓重建图像，目标K空间的编码方向相对于期望K空间旋转了30度左右，可见采用现有技术得到图像中箭头所指的脊髓部位处存在大量白色伪影，而采用本发明实施例提供的技术方案重建得到的重建图像中，脊髓部位的伪影大大减少，改善了图像的成像效果。

实施例二

图2a为本发明实施例二提供的一种磁共振成像方法的流程示意图，本实施例在上述实施例一的基础上，对确定至少一个目标K空间进行优化。如图2a所示，该方法包括：

步骤201、确定所述期望K空间内与成像目标关联的主数据区域。

可选的，根据所述成像目标确定待重建的目标图像在所述期望K空间内的数据区域，作为所述主数据区域。

示例性的，成像目标是指用户期望得到MR图像的部位，例如成像目标可以为脊髓、心脏大血管或盆腔等部位，主数据区域是指期望K空间中用于重建成像目标的主要数据区域，成像部位不同，则主数据区域也不同，可以根据临床经验确定成像目标对应的主数据区域，或者对不同的成像目标进行样本统计，得到对应的主数据区域。

步骤202、依据所述期望K空间的编码方向按照顺时针或逆时针方向旋转至少一个所述预设旋转角度，以确定至少一个所述目标K空间的编码方向。

示例性的，将期望K空间的RO与PE方向按照预设旋转角度进行旋转，旋转方向可以为顺时针或逆时针，得到至少一个目标K空间的RO与PE方向。

示例性的，图2b为本发明实施例二提供的目标K空间示意图，如图2b所示，图中的虚线矩形表示期望K空间，RO和PE所示虚线分别表示期望K空间的读出方向和相位编码方向，实线矩形表示一个目标K空间，θ表示该目标K空间相对于期望K空间的旋转角度，1RO和1PE所示实线分别表示目标K空间对应的读出方向和相位编码方向。

步骤203、根据所述主数据区域的边界位置以及所述目标K空间的编码方向，确定所述目标K空间。

示例性的，根据期望K空间中的主数据区域的边界位置信息确定目标K空间的边界位置信息，如图2b所示，目标K空间可以完全包括期望K空间的数据区域，但通常主数据区域为期望K空间的中心数据区域，为减少数据量，加快数据处理速度，目标K空间覆盖主数据区域即可重建出成像目标，例如目标K空间可以不包括期望K空间的边界数据区域，使目标K空间覆盖期望K空间90％的数据区域。

步骤204、向所述目标K空间填充扫描数据。

示例性的，目标K空间是相对期望K空间的编码方向旋转预设旋转角度后得到的K空间，在确定目标K空间的编码方向与所应包含的数据区域之后，向目标K空间填充相应的扫描数据即可。

步骤205、根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

本实施例提供的技术方案，依据期望K空间的编码方向与预设旋转角度确定至少一个目标K空间的编码方向，通过期望K空间中用于重建成像目标的主数据区域，依据主数据区域的边界位置信息确定至少一个目标K空间所需覆盖的数据区域，即确定目标K空间的边界，从而将扫描数据填充到目标K空间，并重建目标图像。通过利用相对于期望K空间进行旋转得到的目标K空间来重建目标图像，使得搏动伪影污染的区域进行了转移，从而有效避免搏动伪影污染关键区域的图像信息，改善重建图像的成像效果，由于目标K空间包含了期望K空间的主数据区域，使得重建的目标图像能够具有较好的对比度。

可选的，所述预设旋转角度的绝对值小于45度。

示例性的，若将顺时针旋转的旋转角度规定为正，按逆时针旋转的旋转角度规定为负，例如预设旋转角度可以为-10度、-20度、10度或20度等，在确定至少一个目标K空间时，对应旋转角度的绝对值小于45度即可，通过限制目标K空间的旋转角度，能够有效改善由于主磁场不均匀或者化学位移导致的重建图像变形模糊情况。

进一步的，若成像目标不同，则得到最优图像重建效果的目标K空间对应的预设旋转角度也可能不同，在选取预设旋转角度的角度值时，可以通过对不同成像目标进行样本统计，如对每一成像目标以不同的旋转角度确定目标K空间，并进行图像重建，可以将得到成像效果最优时目标K空间对应的旋转角度确定为重建该成像目标时优选的预设旋转角度。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种磁共振成像方法的流程示意图，本实施例在上述各实施例的基础上，对“根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像”进行优化，如图3所示，该方法包括：

步骤301、根据期望K空间与预设旋转角度，确定至少一个目标K空间。

其中，所述目标K空间的数据区域覆盖所述期望K空间的主数据区域。

步骤302、向所述目标K空间填充扫描数据。

步骤303、根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，以确定至少一幅旋转图像。

示例性的，对至少一个目标K空间中的数据，依据图像重建算法进行图像重建，得到至少一幅旋转图像，所述旋转图像是指相对于期望K空间的图像发生旋转，例如期望K空间的成像目标为脊髓，用户设置的重建图像方位为矢状面，即脊髓竖直呈现在显示装置上，若目标K空间相对于期望K空间顺时针旋转20度，则得到的旋转图像中脊髓的方向相对于竖直方向也会按顺时针旋转20度。

步骤304、根据所述目标K空间与预设旋转角度的对应关系，对所述旋转图像进行反向旋转，得到所述目标图像。

示例性的，在根据预设角度确定至少一个目标K空间时，可以记录各个目标K空间与其对应的旋转角度，在得到某一目标K空间对应的旋转图像后，将该旋转图像按对应的旋转角度进行反向旋转，从而得到满足用户期望图像方位的目标图像。

可选的，根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像，还可以包括：

根据至少一个所述目标K空间与预设旋转角度的对应关系，将所述目标K空间中的数据进行反向旋转；根据反向旋转后的至少一个目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

示例性的，根据预设角度确定至少一个目标K空间时，可以记录各个目标K空间与其对应的旋转角度，在重建目标图像之前，可以将目标K空间按照对应的旋转角度进行反向旋转，进而根据反向旋转后的目标K空间中的数据重建目标图像，从而得到满足用户期望图像方位的目标图像。

本实施例提供的技术方案，将根据预设旋转角度得到的至少一个目标K空间进行反向旋转，进而得到目标图像，使得重建得到的目标图像满足用户期望的图像方位。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种磁共振成像方法的流程示意图，本实施例在上述各实施例的基础上，对“根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像”进行优化，如图4所示，该方法包括：

步骤401、根据期望K空间与预设旋转角度，确定至少一个目标K空间。

其中，所述目标K空间的数据区域覆盖所述期望K空间的主数据区域。

步骤402、向所述目标K空间填充扫描数据。

步骤403、根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，以确定至少一幅旋转图像。

步骤404、根据所述目标K空间与预设旋转角度的对应关系，对所述至少一幅旋转图像进行反向旋转，得到至少一幅反向旋转图像。

步骤405、根据与所述期望K空间对应的预设FOV信息对所述至少一幅反向旋转图像进行剪切，得到所述目标图像。

示例性的，FOV信息包括期望重建的图像尺寸信息和位置信息，将根据目标K空间得到的反向旋转图像按照期望重建图像的位置和尺寸大小进行剪切，去除冗余图像信息，得到目标图像。如图2b所示目标K空间的数据范围大于期望K空间的数据范围，因而根据目标K空间得到重建图像中包括非用户所期望目标图像的其他信息，本实施例中根据期望K空间对应的FOV信息去除根据目标K空间重建得到的反向旋转图像中多余图像信息，实现对图像的剪切。

本实施例提供的技术方案，根据FOV信息对所述旋转重建图像进行剪切，得到目标图像，从而可以去除冗余图像信息。

可选的，若根据反向旋转后的至少一个目标K空间中的数据进行图像重建，得到所述目标图像，则重建过程可以包括：

步骤A、根据所述期望K空间的主数据区域对所述反向旋转后的至少一个目标K空间的数据区域进行剪切，得到至少一个剪切后的反向目标K空间；

步骤B、根据至少一个剪切后的反向目标K空间中的数据进行图像重建，得到所述目标图像。

示例性的，确定出期望K空间中与成像目标对应的主数据区域，将至少一个目标K空间进行反向旋转后，则根据主数据区域在期望K空间中的位置范围去除至少一个反向旋转后的目标K空间中的多余数据(反向旋转后的K空间中不处于期望K空间的主数据区域所在位置范围内的数据即为多余数据)，得到至少一个剪切后的反向目标K空间，对剪切后的反向目标K空间中数据进行图像重建，则得到所述目标图像，可以减少图像重建过程中所需处理的数据量，保证图像的重建速度，得到满足用户期望的重建图像。

可选的，若所述目标K空间的数量为多个，则根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像包括：

根据多个所述目标K空间中的数据分别进行图像重建，得到多幅备用重建图像；根据所述多幅备用重建图像与预设加权算法，得到所述目标图像。

示例性的，可以依据期望K空间的编码方向按照不同的预设旋转角度进行多次旋转，得到多个目标K空间，例如，预设旋转角度分别为-10度、-20度、10度和20度，正值表示顺时针旋转，负值表示逆时针旋转，每旋转一个角度，MRI成像系统则采集一次扫描数据，并向对应的目标K空间进行填充，得到的目标K空间分别记作目标K空间1、目标K空间2、目标K空间3、目标K空间4，之后可以对各目标K空间进行图像重建，分别得到旋转图像1、旋转图像2、旋转图像3和旋转图像4，并按照对应的预设旋转角度对各旋转图像进行反向旋转，即旋转图像1旋转10度，旋转图像2旋转20度，旋转图像3旋转-10度，旋转图像4旋转-20度，得到反向旋转图像1、反向旋转图像2、反向旋转图像3和反向旋转图像4，也可以将目标K空间先进行反向旋转后再进行图像重建。

示例性的，根据期望K空间对应的重建图像的FOV信息对各个反向旋转图像进行剪切，得到剪切后的备用图像1、备用图像2、备用图像3和备用图像4，将剪切后的图像中各个像素点的信息按照预设加权算法进行加权求和，得到最终的目标图像。其中，各个像素点的信息可以为灰度值信息，预设加权算法可以为求平均值，则将备用图像1～备用图像4中各个对应像素点的灰度值进行求和并计算平均值，作为每一像素点的灰度值，并显示为最终的目标图像。

另外的，加权算法也可以是对各个图像设定相应的权重，例如经过反向旋转与剪切后得到备用图像1、备用图像2、备用图像3、……备用图像N，对应的权重分别为w₁、w₂、w₃……w_N，则求和之后各个像素点的信息可以按照如下公式进行计算：

其中，v_i为备用图像1～备用图像N中任一对应像素点的灰度值，v为加权计算后该像素点的灰度值，i为整数。

本实施例提供的技术方案，当根据多个目标K空间，得到多幅备用重建图像时，则采用预设加权算法对多幅备用图像进行加权处理，得到最终的目标图像，使得得到的重建图像中各像素点的灰度值更加精准，进一步改善目标图像的重建质量。

实施例五

图5为本发明实施例五提供的一种磁共振成像装置的结构示意图，该装置可由软件和/或硬件实现，可通过执行磁共振成像方法来进行MRI图像重建。如图5所示，该装置包括：

K空间确定模块501，用于根据期望K空间与预设旋转角度，确定至少一个目标K空间，其中，所述目标K空间的数据区域覆盖所述期望K空间的主数据区域；

填充模块502，用于向所述目标K空间填充扫描数据；

重建模块503，用于根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

本实施例提供的技术方案，根据期望K空间与预设的旋转角度，确定出至少一个目标K空间，并且目标K空间的数据区域包含期望K空间的主数据区域，之后向确定的目标K空间中填充扫描采集到的数据，根据目标K空间中的数据进行图像重建，得到期望的目标图像，通过利用相对于期望K空间进行旋转得到的目标K空间来重建目标图像，能够使搏动伪影污染的区域进行转移，从而有效避免搏动伪影污染关键区域的图像信息，改善重建图像的成像效果。

在上述实施例的基础上，所述K空间确定模块501包括：

数据确定单元，用于确定所述期望K空间内与成像目标关联的主数据区域；

方向确定单元，用于依据所述期望K空间的编码方向按照顺时针或逆时针方向旋转至少一个所述预设旋转角度，以确定至少一个所述目标K空间的编码方向；

K空间确定单元，根据所述主数据区域的边界位置以及所述目标K空间的编码方向，确定所述目标K空间。

在上述实施例的基础上，所述预设旋转角度的绝对值小于45度。

在上述实施例的基础上，所述数据确定单元具体用于根据所述成像目标确定待重建的目标图像在所述期望K空间内的数据区域，作为所述主数据区域。

在上述实施例的基础上，重建模块503包括：

第一重建单元，用于根据至少一个所述目标K空间中的数据进行图像重建，以确定至少一幅旋转图像；

第一旋转单元，用于根据所述目标K空间与预设旋转角度的对应关系，对所述旋转图像进行反向旋转，得到所述目标图像。

在上述实施例的基础上，第一旋转单元包括：

第一旋转子单元，用于根据所述目标K空间与预设旋转角度的对应关系，对所述至少一幅旋转图像进行反向旋转，得到至少一幅反向旋转图像；

第一剪切子单元，用于根据与所述期望K空间对应的预设FOV信息对所述至少一幅反向旋转图像进行剪切，得到所述目标图像；

在上述实施例的基础上，重建模块503还包括：

第二旋转单元，用于根据至少一个所述目标K空间与预设旋转角度的对应关系，将所述目标K空间中的数据进行反向旋转；

第二重建单元，用于根据反向旋转后的至少一个目标K空间中的数据进行图像重建，得到目标图像。

在上述实施例的基础上，第二重建单元包括：

第二剪切子单元，用于根据所述期望K空间的主数据区域对所述反向旋转后的至少一个目标K空间的数据区域进行剪切，得到至少一个剪切后的反向目标K空间；

重建子单元，用于根据至少一个剪切后的反向目标K空间中的数据进行图像重建，得到所述目标图像。

在上述实施例的基础上，若所述目标K空间的数量为多个，则重建模块503还包括：

重建单元，用于根据多个所述目标K空间中的数据分别进行图像重建，得到多幅备用重建图像；

加权单元，用于根据所述多幅备用重建图像与预设加权算法，得到所述目标图像。

上述实施例中提供的磁共振成像装置可执行本发明任意实施例所提供的磁共振成像方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的磁共振成像方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。