一种磁共振成像方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁共振成像方法及装置，方法包括：利用PROPELLER算法进行采集获得多个K空间条；将各K空间条进行傅里叶变换，得到分别与各K空间条对应的临时重建图像；以某个K空间条对应的临时重建图像作为参考图像，其它K空间条对应的临时重建图像作为待配准图像，通过图像配准计算出待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数；根据得到的增加运动参数对临时重建图像前得到的K空间条进行修正；对修正后的K空间条进行重排，并对重排结果进行傅里叶变换，得到成像图像。本发明通过基于图像域的配准进行运动参数的估计，其受回波链长等采集参数的影响较小，为有效消除运动伪影提供了可能性。
【专利说明】一种磁共振成像方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振【技术领域】，尤其涉及一种磁共振成像方法和装置。
【背景技术】
[0002]磁共振成像(MRI, Magnetic Resonance Imaging)由于无损伤和多参数成像等优点已得到广泛的临床应用，是当前临床医学影像学的重要检查手段之一。然而，磁共振成像由于数据采集的时间较长，成像过程易受运动干扰，从而成像图像出现运动伪影，进而可能影响医生的诊断。因此，如何有效地克服运动对成像的影响，一直是磁共振成像研究的热点与技术难题之一。
[0003]目前通常使用增强重构型周期旋转重叠平行线(PROPELLER，PeriodicallyRotated Overlapping Parallel Lines with Enhanced Reconstruction)方法。PR0PELLER方法是通过利用K空间中心重叠采样区域的数据来估算采集过程中受检查者的运动信息，从而实现对K空间条的运动补偿；然而，传统的PROPELLER重建算法由于回波链不能过长，即单个K空间条包含的线数有限，导致重叠采样区域的数据量太小，不可避免地降低了运动参数估算的精度和稳健性，最终影响运动伪影的消除效果。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的主要技术问题是，提供一种磁共振成像方法及装置。
[0005]根据本发明实施例的一个方面，提供一种磁共振成像方法，包括:数据采集步骤，利用PROPELLER算法对磁共振数据进行采集，获得多个K空间条；临时重建步骤，将各K空间条进行变换，得到分别与各K空间条对应的临时重建图像；参数计算步骤，以某个K空间条对应的临时重建图像作为参考图像，其它K空间条对应的临时重建图像作为待配准图像，通过图像配准计算出待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数；修正步骤，根据得到的最佳运动参数对临时重建步骤前得到的K空间条进行修正；重建成像步骤，对修正后的K空间条进行重排，并对重排结果进行傅里叶变换，得到成像图像。
[0006]根据本发明实施例的另一个方面，提供一种磁共振成像装置，包括:数据采集模块，用于利用PROPELLER算法对磁共振数据进行采集，获得多个K空间条；临时重建模块，用于将各K空间条进行变换，得到分别与各K空间条对应的临时重建图像；参数计算模块，用于以某个K空间条对应的临时重建图像作为参考图像，其它K空间条对应的临时重建图像作为待配准图像，通过图像配准计算出待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数；修正模块，用于根据得到的最佳运动参数对临时重建模块接收到的K空间条进行修正；重建成像模块，用于对修正后的K空间条进行重排，并对重排结果进行傅里叶变换，得到成像图像。
[0007]本发明的有益效果是:通过基于图像域的配准进行运动参数的估计，其受回波链长等采集参数的影响较小，为有效消除运动伪影提供了可能性。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例1的磁共振成像方法的流程示意图；
[0009]图2为本发明一种实施例的K空间的采样轨迹示意图；
[0010]图3为本发明一种实施例的相位校正的处理过程示意图；
[0011]图4为本发明实施例2的磁共振成像方法的流程示意图；
[0012]图5为本发明实施例3的磁共振成像装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]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。
[0014]实施例1:
[0015]如图1所示，本实施例的磁共振成像方法包括如下步骤SlOfSlll:
[0016]步骤S101，数据采集步骤，采用PROPELLER算法对磁共振数据进行采集，获得多个K空间条；
[0017]K空间是指由相位编码和频率编码后采集到的磁共振数据构成的频率数据空间，即磁共振采样数据构成的频率空间，也即磁共振图像对应的频域空间。
[0018]可通过常用的PROPELLER算法对磁共振数据进行采样，例如，首先用常规方式如FSE (快速自旋回波)序列、单次激发平面回波序列等采集K空间中心附近的一组K空间线，假设为L条，得到一个K空间条，然后围绕K空间的中心每旋转一个固定角度以同样的方式采集下一个K空间条数据，直至完成整个K空间的采样。K空间的采样轨迹如图2所示。
[0019]步骤S103，相位校正步骤，对获得的多个K空间条进行相位校正，以使得各K空间条的中心位置与K空间的中心重合；
[0020]由于梯度磁场并非完全线性，并且受成像过程中涡流的影响，各K空间条的中心位置与采集数据的中心存在偏移，从而导致K空间条的中心与采集数据的中心不重合，因此需要对其进行校正，将所有的K空间条的中心位置对齐。校正方法可以采用常用的校正算法。考虑到傅里叶变换的特性，K空间中心发生偏移会导致图像域产生一个缓慢变化的相位，因此可以通过去除图像域低频空间变化的相位来达到校正的目的。一种实施例通过对原始数据施加一个二维三角窗来取得图像域低频空间的相位，以某个K空间条的数据F (xk, yk)为例，如图3所示，具体为:
[0021](I)将K空间条的数据F(xk，yk)复制一份，对复制的F(xk，yk)加入二维三角窗函数，取其结果进行二维傅里叶变换，得到I1Uy)；
[0022](2)对原始的F(xk，yk)同样做二维傅里叶变换，得到I2 (x，y)；
[0023](3)将I1Uy)和I2(x，y)做相位相减，去除相位中心偏移量后，做二维傅里叶逆变换则可得到相位校正后的数据。
[0024]经过相位校正后，每个K空间条的中心都对齐于K空间的中心点。
[0025]当然，如果各K空间条的中心位置与采集数据的中心不存在偏移，可省略本步骤S103。
[0026]步骤S105，临时重建步骤，将校正后的各K空间条进行变换，得到分别与各K空间条对应的临时重建图像；
[0027]每个K空间条都包含K空间中心区域数据，通过上下填零，可将LXN的数据矩阵变为NXN的矩阵，然后通过二维傅里叶变换即可得到单个空间条对应的临时重建图像；这里,L表示每个K空间条采集的相位编码线的行数，N表示每条相位编码线采集数据的个数。将K空间条变换为临时重建图像的变换过程，本实施例采用二维傅里叶变换；当然，如果存在其他变换方式，采用其它变换方法也是可以的。
[0028]每个K空间条都可以重建出一幅临时图像，如果受检查的物体发生了运动，则这些图像是不相同的，它们之间存在一个运动，而这些运动参数正是所要估计的，一旦运动参数估计出来，就可以将它映射到K空间条中，对其进行校正。
[0029]步骤S107，参数计算步骤，以某个K空间条对应的临时重建图像作为参考图像，其它K空间条对应的临时重建图像作为待配准图像，通过图像配准计算出待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数；
[0030]实施例的运动参数基于图像域获取，可以采用图像配准方法计算，即对于K空间条重建出的临时图像，以某个临时图像作为参考图像，通过图像配准的方法计算出其它临时图像相对于参考图像的运动参数。通常选择第一个K空间条重建出的临时图像作为参考图像，当然该选择也不限于此。这里，图像配准方法可采用常用的图像配准方法，如基于模板匹配的方法、基于特征匹配的方法等；也可以采用本实施例提供的基于图像插值互信息的方法。
[0031]本实施例中的基于图像插值互信息的方法具体是，采用归一化互信息作为图像配准的相似性测度。设参考图像为A，待校准图像为B，图像A中像素点P的灰度值为a =A(p)，图像B中像素点P的灰度值为b = B(p)，则归一化互信息可表示为:
【权利要求】
1.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括:数据采集步骤，利用PROPELLER算法对磁共振数据进行采集，获得多个K空间条；临时重建步骤，将各K空间条进行变换，得到分别与各K空间条对应的临时重建图像；参数计算步骤，以某个K空间条对应的临时重建图像作为参考图像，其它K空间条对应的临时重建图像作为待配准图像，通过图像配准计算出待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数； 修正步骤，根据得到的最佳运动参数对临时重建步骤前得到的K空间条进行修正；重建成像步骤，对修正后的K空间条进行重排，并对重排结果进行傅里叶变换，得到成像图像。
2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述临时重建步骤之前还包括:相位校正步骤，对获得的多个K空间条进行相位校正，以使得各K空间条的中心位置与K空间的中心重合； 所述参数计算步骤中，采用归一化互信息作为图像配准的相似性测度，对运动参数进行优化搜索。
3.如权利要求2所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述归一化互信息的计算包括:直方图计算步骤，采用双线性插值方式计算参考图像与待配准图像的联合直方图； 互信息计算步骤，根据得到的联合直方图计算归一化互信息。
4.如权利要求3所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述联合直方图的计算公式为
5.如权利要求2-4任一项所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述对运动参数进行优化搜索包括:采用POWELL算法结合一维黄金分割法搜索归一化互信息的最大值；当归一化互信息达到最大时，运动参数对应的值为待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数。
6.如权利要求1-5任一项所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述临时重建步骤还包括:得到与各K空间条对应的临时重建图像后，对临时重建图像进行滤波，并将滤波后的图像灰度值进行归一化处理。
7.—种磁共振成像装置，其特征在于，包括:数据采集模块，用于利用PROPELLER算法对磁共振数据进行采集，获得多个K空间条；临时重建模块，用于将各K空间条进行变换，得到分别与各K空间条对应的临时重建图像； 参数计算模块，用于以某个K空间条对应的临时重建图像作为参考图像，其它K空间条对应的临时重建图像作为待配准图像，通过图像配准计算出待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数； 修正模块，用于根据得到的最佳运动参数对临时重建模块接收到的K空间条进行修正； 重建成像模块，用于对修正后的K空间条进行重排，并对重排结果进行傅里叶变换，得到成像图像。
8.如权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于，还包括:相位校正模块，用于对数据采集模块获得的多个K空间条进行相位校正，以使得各K空间条的中心位置与K空间的中心重合；所述临时重建模块接收经相位校正模块校正后的各K空间条；所述参数计算模块采用归一化互信息作为图像配准的相似性测度，对运动参数进行优化搜索。
9.如权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述参数计算模块对运动参数进行优化搜索包括:采用POWELL算法结合一维黄金分割法搜索归一化互信息的最大值；当归一化互信息达到最大时，运动参数对应的值为待配准图像相对于参考图像的最佳运动参数。
10.如权利要求7-9任一项所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述临时重建模块还用于在得到与各K空间条对应的临时重建图像后，对临时重建图像进行滤波，并将滤波后的图像灰度值进行归一化处·理。
【文档编号】A61B5/055GK103584864SQ201210290494
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】云天梁, 武文鹏, 邓晓云, 谢鹏程 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司