振成像数据。梯度回波 脉冲序列于西门子公司的序列集成开发平台IDEA上实现，磁共振成像数据采集在西门子 MAGNETOM Trio a Tim 3T磁共振成像系统上完成。
[0037] 二维梯度回波的具体成像参数为：重复时间（TR) = 250ms，图像回波的回 波时间（TE)为4. 8ms，导航回波的TE为Ilms，翻转角（FA) = 70 °，观察野（FOV)= 250mmX250mm(频率编码X相位编码），层厚=5mm，带宽（BW) = 330Hz/pixel，扫描矩阵 (matrix) = 256 X 286 (频率编码X相位编码）。
[0038] 下面结合附图1-6对根据本发明实施例一的运动伪影矫正方法进行具体说明。图 3是根据本发明的实施例中运动伪影矫正方法的流程图，下面对矫正方法的步骤a-e进行 说明。
[0039] 步骤a :实现有导航回波的梯度回波序列，对相位编码梯度施加顺序进行特定的 设计。
[0040] 参考图1，图1为根据本发明的实施例一中实现的集成有导航回波的二维梯度回 波脉冲序列时序图。图1中：RF为小角度射频；GS为选层梯度；GP为相位编码梯度；GR为 读出方向梯度，ADC数据采集。采集到的第一个回波为图像回波，在采集第二个回波之前， 相位编码梯度的作用被相应的反向梯度抵消，因此，第二个回波为没有相位信息的一维导 航回波，可用于探测物体的运动。
[0041] 图1中，该二维梯度回波脉冲序列中相位编码是伪随机的。在扫描开始阶段与结 束阶段，重复采集两次k空间中心附近数据；而其他非k空间中心的相位编码梯度的施加顺 序随机排列，实现非k空间数据在相位编码方向上随机采集。
[0042] 步骤b :用上述有导航回波的二维梯度回波序列对被试颅脑进行扫描得到原始数 据。为了验证本发明的有效性，本实施例对被试颅脑进行三次扫描，要求被试颅脑在每次扫 描中进行一次大幅度头部运动，头动时间点分别为扫描开始时、扫描结束时和一次扫描中 间随机时间。
[0043] 步骤c :基于步骤b中获得的原始数据得到未受运动影响的伪随机欠采样k空间 数据。具体包括：步骤cl :将步骤b中获得的原始数据，分为导航回波数据和图像回波数据 两部分；步骤c2 :用所述导航回波数据获取采集数据时物体的运动信息，将所述运动信息 与所述相位编码梯度施加顺序结合得到伪随机欠采样模板；步骤c3 :由所述伪随机欠采样 模板和所述图像回波的原始k空间数据得到未受运动影响的伪随机欠采样k空间数据。
[0044] 图4a所示是本实施例中得到的二维伪随机欠采样模板。kx方向为频率编码方向， 为全采；ky方向为相位编码方向，为欠采。其中黑色代表0,对应于k空间受运动影响的数 据，重建时将被舍弃；白色代表1，对应于k空间未受运动影响的数据，将用于图像重建。如 图4b所示，图像回波数据的原始k空间数据乘以欠采样模板得到伪随机欠采样k空间数 据，此时的k空间数据都未受到运动影响。
[0045] 步骤d :用压缩感知技术对所述伪随机欠采样k空间数据进行图像重建，获得重建 图像。
[0046] 该步骤d具体还包括如下步骤dl和步骤d2。
[0047] 步骤dl :该k空间数据经过反傅立叶变换后，得到欠采样图像m。此时将步骤b中 获得的运动伪影转变成了伪随机欠采样引起的非相干伪影，而这种非相干伪影问题可通过 压缩感知重建来解决。
[0048] 步骤d2 :对欠采样图像m进行压缩感知重建。
[0049] 图5是压缩感知重建中的整个迭代过程的流程图。
[0050] 最后，将所有通道重建后的图像采用均方根的方式进行多通道组合（S37)，可以得 到最终矫正后的图像。
[0051] 压缩感知图像重建的理论模型如公式[1]表示如下：
[0052] minimize I I Ψι? I I 丄+λ TV (m) [1]
[0053]
【主权项】
1. 一种结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于，所述方法包括以 下步骤： 步骤a :实现有导航回波的梯度回波序列，对所述序列的相位编码梯度施加顺序进行 特定的设计； 步骤b :用所述梯度回波序列对被试对象进行扫描获得原始数据； 步骤c :基于步骤b中获得的原始数据得到未受运动影响的伪随机欠采样k空间数据； 步骤d :用压缩感知技术对所述伪随机欠采样k空间数据进行图像重建，获得重建图 像；以及 步骤e :用均方根的方式对所述重建图像进行多通道数据组合，得到矫正后的图像。
2. 如权利要求1所述的结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于， 步骤a中将所述梯度回波序列中的第二个回波作为导航回波，用于探测物体的运动信息。
3. 如权利要求1所述的结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于， 步骤a中，所述对相位编码梯度施加顺序进行特定的设计即为对k空间数据采集顺序进行 特定的设计，包括：采用两次k空间中心附近数据的采集，即分别在扫描开始阶段与结束阶 段进行采集，其它k空间数据在相位编码方向上进行随机采集。
4. 如权利要求1所述的结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于， 步骤c中获得伪随机欠采样k空间数据进一步包括： 步骤cl :将所述原始数据分为导航回波数据和图像回波数据； 步骤c2 :用所述导航回波数据获取运动信息，将所述运动信息与所述相位编码梯度施 加顺序结合得到伪随机欠采样模板；以及 步骤c3 :由所述伪随机欠采样模板和所述图像回波数据得到未受运动影响的伪随机 欠采样k空间数据。
5. 如权利要求4所述的结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于， 步骤c中用导航回波获取运动信息以选择未受运动影响的数据较多的一部分作为所述伪 随机欠采样k空间数据。
6. 如权利要求4所述的结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于， 步骤c3中通过所述伪随机欠采样模板乘以所述图像回波数据得到所述伪随机欠采样k空 间数据。
7. 如权利要求1所述的结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，其特征在于， 步骤d还包括如下步骤： 步骤dl :该k空间数据经过反傅立叶变换后，得到欠采样图像m ;以及 步骤d2 :对欠采样图像m进行压缩感知重建。
【专利摘要】本发明公开了一种结合导航回波与压缩感知进行运动伪影矫正的方法，包括以下步骤：实现有导航回波的梯度回波序列，对所述序列的相位编码梯度施加顺序进行特定的设计；用所述梯度回波序列对被试对象进行扫描获得原始数据；基于原始数据的导航回波信息得到未受运动影响的伪随机欠采样k空间数据；用压缩感知技术对所述伪随机欠采样k空间数据进行图像重建，获得重建图像；以及，用均方根的方式对所述重建图像进行多通道数据组合，得到矫正后的图像。
【IPC分类】G01R33-565, G01R33-56
【公开号】CN104597419
【申请号】CN201510003289
【发明人】董芳, 王前锋, 郑慧, 李智敏, 杨光, 李建奇
【申请人】华东师范大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月4日