专利名称：磁共振成像中消除血管拼接伪影的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)技术，尤其涉及一种磁共振成像中消除血管拼接伪影的方法和装置。
背景技术：
目前临床最常用的MR血管成像(MRA，Magnetic Resonance Angiography)方法时间飞跃(T0F，Time of Flight)法。TOF技术基于血流的流入增强效应，使用具有非常短重复时间(TR)的射频(RF，Radio Frequency)脉冲序列采集人体头部和颈部血管原始图像。 由于RF脉冲序列的TR非常短，静态组织在没有充分弛豫时就接收到下一个脉冲的激励，经历RF脉冲连续多次的激励，成像范围内的静态组织因其纵向磁化矢量越来越小而达到饱和，信号被衰减，此后再经RF脉冲激励后所产生的信号非常小；而对于成像范围以外的血流，因为开始没有接受RF脉冲激励而处于完全弛豫状态，当该血流进入成像范围时，因被激励必然产生比周围静态组织强得多的磁共振(MR)信号，从而与静态组织产生的信号形成较好的对比。但随着血流流入成像范围的区域增加，血流信号也会随着流入的距离逐渐减弱。为减少血流饱和，常规采用多块3D的方法实现TOF成像，即把成像范围分成数个块层，例如图1所示的块层1、块层2、块层3、块层4等。连续采集多个重叠的薄的3D块层， 因这些块层厚度减薄，穿过块层的饱和减少，块层内饱和效应减轻。然而，采用多块的方法实现TOF成像时，为了保证信噪比，单个块层的厚度一般为16mm 64mm，则血流流入成像区域内后，随着流入的深度加深，会经历不同的RF脉冲激发，从而导致血流信号强度随着流入的加深而衰减。图2示出了经历不同次数RF脉冲后不同角度下的归一化磁共振信号强度，其中横轴表示经历的不同次数RF脉冲，纵轴表示归一化后的MR信号强度。此影响导致不同块层拼接时，由于块层边缘的信号比中间的要暗，在块层的拼接处出现一条穿过血管的暗线，俗称百叶窗伪影，如图3所示，同时背景不连续，严重时有可能影响临床诊断。实际应用中，为消除百叶窗伪影，多个块层之间使用一定程度的重叠扫描(20% 40%左右)，如图1所示的重叠部分；然后对重叠部分的数据，逐像素点取重叠数据的最大值(称为“最大强度取值”)，用此最大值数据取代对应位置数据(称为“数据合并”)，即重叠片层处采用最大强度投影生成相应位置的新图像取代重叠数据，最后再进行MIP后得到血管图像。这种处理方法虽然能一定程度上解决血管拼接带来的伪影的问题，但降低了拼接处的信噪比，同时因对拼接处做最大强度取值使得背景更加不连续。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是，提供一种有效的消除血管拼接伪影的方法和
直ο根据本发明实施例的一个方面，提供一种磁共振成像中消除血管拼接伪影的方法，包括原始图像获取步骤，利用时间飞跃法采集血管原始图像数据，得到多个图像块层，相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域；加权步骤，采用权重函数对所述拼接区域进行加权处理；重建步骤，根据加权处理后的图像数据，采用最大强度投影法对所述多个图像块层进行处理，得到最终的血管图像。进一步地，所述加权步骤包括根据血流在图像块层中的信号特征，将权重函数乘以在拼接区域内不同图像块层的图像亮度。根据本发明实施例的另一个方面，提供一种磁共振成像中消除血管拼接伪影的装置，包括原始图像获取模块，用于利用时间飞跃法采集血管原始图像数据，得到多个图像块层，相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域；加权模块，用于采用权重函数对所述拼接区域进行加权处理；重建模块，用于根据加权处理后的图像数据，采用最大强度投影法对所述多个图像块层进行处理，得到消除伪影后最终的血管图像。进一步地，所述加权模块用于根据血流在图像块层中的信号特征，将权重函数乘以拼接区域内不同图像块层的图像亮度。本发明的有益效果在于根据血流和信号特征采用权重函数调整拼接区域内不同块层的图像亮度，使得拼接区域的图像亮度基本一致，减轻拼接伪影。
图1是采用多块3D TOF法进行成像的框图；图2是经历不同次数RF脉冲后不同角度下的归一化信号强度的示意图；图3是使用现有技术进行血管拼接得到的血管图像例图；图4是本发明消除血管拼接伪影方法的流程示意图；图5是本发明方法一种实施例的流程示意图；图6是本发明方法实施例中使用的权重函数的例图；图7是本发明消除血管拼接伪影装置的结构示意图；图8是使用本发明实施例处理后得到的血管图像例图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明通过采用权重函数修正由TOF法采集到的图像块层的拼接区域，最后再进行MIP获得血管图像，从而可以有效地降低血管拼接处的百叶窗伪影。如图4所示，本发明消除血管拼接伪影方法的流程包括如下步骤原始图像获取步骤S41，利用时间飞跃法TOF采集血管原始图像数据，得到多个图像块层，相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域；在该步骤中，利用多块3D TOF法连续采集多个薄的3D块层，相邻两个块层之间存在部分重叠(见图1，其中重叠部分即为拼接区域)，由于这些块层很薄，所以当血流穿过它时几乎没有饱和。典型的一个图像块层大约16 64mm厚，块层越薄，穿过块层的饱和越少， 流动信号越强。该步骤中的TOF法可采用现有技术手段进行。加权步骤S42，采用权重函数对所述拼接区域进行加权处理；权重函数主要是用来改善图像块层的拼接区域处图像数据的亮度值，使得拼接处的图像亮度基本一致，从而减轻拼接伪影。
该步骤中，根据血流在图像块层中的信号特征，同一拼接区域内的图像块层中，一个图像块层的血流为流入(称之为“流入块层”或“流入端”)，另一个块层的血流为流出 (称之为“流出块层”或“流出端”)，即同一拼接区域内的图像块层包括流入块层和流出块层，在进行加权处理时，将权重函数乘以流入块层的图像亮度和流出块层的图像亮度。考虑到血流在流入块层和流出块层位置的信号特征不同，本发明实施例对拼接区域内流入块层和流出块层的血流信号采用不同的权重函数进行处理。流入块层的权重函数为巧=——^^/从"——流出块层的权重函数为& = ^+ exp[-ir0*^zrnax(X0)].其中，W1为流入块层的权重函数，X1为流入块
层的图像亮度，Wtj为流出块层的权重函数，\为流出块层的图像亮度，而α、β分别为在一定参数范围内的经验值，由实验测定，α决定权重函数曲线初值，范围为Ο，10)，β决定权重函数的曲线形态，范围为(1，2)；因此，流入块层经加权处理后的亮度为X' ! = W1XX1, 流出块层经加权处理后的亮度为X' = \Χ\Λ'工为流出块层加权后的图像亮度，X' 0 为流出块层加权后的图像亮度。然后，对流入块层的亮度和流出块层的亮度进行数据合并。重建步骤S43，根据加权处理后的图像数据，采用最大强度投影法MIP对所述多个图像块层进行处理，从而得到消除伪影后的血管图像。在上述方法流程的基础上，以下结合附图5和图6详细说明本发明的一些实施例。如图5所示，本发明实施例的流程包括如下步骤S50，采用TOF法采集原始的血管图像数据，得到多个图像块层，相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域。对于同一拼接区域内的图像块层，其中一个流入块层，另一个为流出块层；步骤S51，判断当前处理的是否为第一个块层，如果是，则转S52，N= 1，其中N为计数器，记录当前块层数，如果不是，则转S52'，当前处理的块层为N = N+1 ；步骤S53，对第N个块层的重叠部分(即拼接区域)的流出端进行权重处理；设第N块层的重叠部分的流出端的图像亮度为Xcln，流出端权重函数为Wtj，采用前述步骤S42中的流出端权重函数对第N块层的重叠部分的流出端进行加权处理，处理后的第N块层的重叠部分的流出端的图像亮度为Wtu/ =Xtj ,XWc权重函数的图例如图6所示， 横轴表示重叠的层数，纵轴表示权重函数的系数。步骤S54，对第N+1块层的重叠部分的流入端进行权重处理；设第N+1块层的重叠部分的流入端的图像亮度为X1 N+1，流入端权重函数为W1，采用前述步骤S42中的流入端权重函数对第N+1块层的重叠部分的流入端进行加权处理，处理后的第N+1块层的重叠部分的流入端的图像亮度为Xi n+/ = AjmXWi，权重函数的图例如图6所示，横轴表示重叠的层数，纵轴表示权重函数的系数。步骤S55，对第N块层和第N+1块层的重叠部分进行数据合并；该步骤需要对加权后的第N块层和第N+1块层的重叠部分进行数据合并。本实
施例中，采用平方和的方法进行合并，即合并后重叠部分的亮度为^^= j 、另一种实施例中采用最大强度取值的方式进行合并，即合并后重叠部分的亮度为X。E = max(X' 0—N，X' I N+1)；又一种实施例中采用取均值的方式进行合并，即合并后重叠部分的亮
度为=
权利要求
1.一种磁共振成像中消除血管拼接伪影的方法，其特征在于，包括原始图像获取步骤，利用时间飞跃法采集血管原始图像数据，得到多个图像块层，相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域；加权步骤，采用权重函数对所述拼接区域进行加权处理；重建步骤，根据加权处理后的图像数据，采用最大强度投影法对所述多个图像块层进行处理，得到最终的血管图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加权步骤包括根据血流在图像块层中的信号特征，将权重函数乘以在拼接区域内不同图像块层的图像亮度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据血流在图像块层中的信号特征，所述拼接区域内的图像块层包括流入块层和流出块层，将权重函数分别乘以流入块层的图像亮度和流出块层的图像亮度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述权重函数包括流入块层的权重函数和流出块层的权重函数，所述流入块层的权重函数为
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加权步骤还包括在权重函数处理后， 采用最大强度取值或平方和或取均值的方法合并所述流入块层的亮度和所述流出块层的亮度。
6.一种磁共振成像中消除血管拼接伪影的装置，其特征在于，包括原始图像获取模块，用于利用时间飞跃法采集血管原始图像数据，得到多个图像块层， 相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域；加权模块，用于采用权重函数对所述拼接区域进行加权处理； 重建模块，用于根据加权处理后的图像数据，采用最大强度投影法对所述多个图像块层进行处理，得到最终的血管图像。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加权模块用于根据血流在图像块层中的信号特征，将权重函数乘以在拼接区域内的不同图像块层的图像亮度。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，根据血流在图像块层中的信号特征，所述拼接区域内的图像块层包括流入块层和流出块层，将权重函数分别乘以流入块层的图像亮度和流出块层的图像亮度。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述权重函数包括流入块层的权重函数和流出块层的权重函数，所述流入块层的权重函数为
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述加权模块还用于在权重函数处理后， 采用最大强度取值或平方和或取均值的方法合并所述流入块层的亮度和所述流出块层的亮度。
全文摘要
本发明公开了一种磁共振成像中消除血管拼接伪影的方法和装置，其中方法包括原始图像获取步骤，利用时间飞跃法采集血管原始图像数据，得到多个图像块层，相邻两个图像块层之间存在部分重叠的拼接区域；加权步骤，采用权重函数对所述拼接区域进行加权处理；重建步骤，根据加权处理后的图像数据，采用最大强度投影法对所述多个图像块层进行处理，得到最终的血管图像。本发明根据血流和信号特征采用权重函数调整拼接区域不同块层的图像亮度，使得拼接区域的图像亮度基本一致，减轻拼接伪影。
文档编号A61B5/055GK102551717SQ20101061961
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者张赞超, 武志刚 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司