专利名称：磁共振动态成像方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振技术，特别是涉及一种磁共振动态成像方法和系统。
背景技术：
磁共振成像作为医学检查的重要手段之一，为临床医学提供了非常有价值的诊断信息，与其它医学影像技术相比，磁共振成像具有无辐射危害、多方位和多参数成像等优点，对软组织的检查非常敏感，不仅能够显示有人体解剖结构的形态信息，而且还能反映人体组织的某些生理生化信息。磁共振成像过程中由于受到物理和时间的限制，在较短时间内获取磁共振信号时，往往只能获取到有限的一部分磁共振信号，所获取到的磁共振信号是不完整的，在成像 过程中将会导致傅里叶截断伪影，例如，在脑功能和心脏成像等动态成像方面显得尤为突出。磁共振的成像速度缓慢，磁共振成像过程中被检者身体的不经意移动、呼吸、心跳等都可能导致影像模糊，失真，无法满足高分辨动态成像的要求。部分可分离函数模型是一种动态成像模型，该模型通过将动态磁共振信号分解成时间和空间相关的函数，可有效解决动态磁共振成像中时间和空间分辨此消彼长的制约关系。然而，传统部分可分离函数模型需要采集足够多的预扫描数据才能对模型中的相关参数进行估计，存在预扫描时间过程的缺陷，导致临床中难以得到应用。
发明内容
基于此，有必要针对磁共振的成像速度慢的问题，提供一种高分辨动态成像的磁共振动态成像方法。此外，还有必要提供一种高分辨动态成像的磁共振动态成像系统。一种磁共振动态成像方法，包括如下步骤对K空间低频数据进行反复采样得到导航数据集；根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集；对所述导航数据集和图像数据集进行重建生成动态磁共振图像。在其中一个实施例中，所述对K空间低频数据进行反复采样得到导航数据集的步骤为在采集每一条图像数据相位线前或后采集一条或多条导航数据相位线。在其中一个实施例中，所述根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集的步骤为首先对视野进行一次全扫描，后续扫描则只采集K空间中间低频数据，两边的高频数据由第一次全扫描的相应高频数据填充；在其中一个实施例中，所述对所述导航数据集和成像数据集进行重建生成磁共振图像的步骤为根据所述导航数据集和图像数据集进行部分可分离函数成像模型中的参数进行估算，从而反推出各个时刻欠采样磁共振信号，对得到的磁共振信号进行傅里叶逆变换生成磁共振图像。一种磁共振动态成像系统，包括导航数据采样模块，用于对K空间低频数据进行反复采样得到导航数据集；图像数据采样模块，用于根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集；重建模块，用于对所述导航数据集和图像数据集进行重建生成动态磁共振图像。在其中一个实施例中，所述导航数据采样模块还用于在采集每一条图像数据相位线前或后采集一条或多条导航数据相位线。
在其中一个实施例中，所述图像数据采样模块包括扫描单元，用于对视野进行一次全扫描，后续扫描则只采集K空间中间低频数据；填充单元，用于将第一次全扫描的相应高频数据填充两边高频数据；在其中一个实施例中，所述重建模块还用于根据所述导航数据集和图像数据集进行部分可分离函数模型参数估算，从而反推出各个时刻欠采样磁共振信号，对得到的磁共振信号进行傅里叶逆变换生成磁共振图像。上述磁共振动态成像方法和系统，将钥孔成像原理应用于部分可分离函数成像模型中，通过钥孔成像的作用在保证空间分辨率的前提下大幅减少了模型计算所需的数据量，从而实现高分辨动态磁共振成像。
图I为一个实施例中磁共振动态成像方法的流程图；图2为图I中根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集；图3为一个实施例中基于部分可分离函数的填充示意图；图4为一个实施例中磁共振动态成像系统的结构示意图；图5为图4中图像数据采样模块的结构示意图；图6为一个实施例中运动小球的磁共振图像；图7为一个实施例中运动小球的K-t空间示意图；图8为图7中的导航数据和图像数据示意图；图9为本发明的数据采样示意图；图10为一个实施例中运动小球的图像；图11为对图6中的图像进行重建得到的磁共振图像；图12为应用本发明重建得到的动态磁共振图像；图13为应用本发明进行重建所对应的信噪比曲线图。
具体实施例方式如图I所示，在一个实施例中，一种磁共振动态成像方法，包括如下步骤步骤S110，对K空间中心低频部分进行反复扫描得到导航数据集。本实施例中，导航数据集为高时间分辨率、低空间分辨率的采样数据。通过对视野K空间的低频部分数据进行反复扫描得到。导航数据集的采样应当满足如下三个条件(I)脉冲重复时间TR必须满足导航数据的时间奈奎斯特速率；(2)相位编码方向的采样间隔A ky必须满足图像数据集的空间奈奎斯特速率；(3)从图像数据集获取的采样帧数N必须大于或者等于阶数L。具体的，上述步骤SllO的具体过程为在采集图像数据的每一条相位编码线前或后采集一条或多条导航数据相位编码线。采集得到的导航数据相位编码线将构成了导航数据集。由于在磁共振的采样过程中视野的某一平面数据将包含了来自物体各个不同运动部位的信息，采样时间越长，运动信息的混叠越多，因此，需对采集导航数据集以提取部分可分离函数模型中的时间基和阶数信息，而且最终图像的时间分辨由导航数据集的周期时间决定，一般为广5个射频周期。步骤S130，根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集。本实施例中，钥孔成像原理是基于中心部分采集的成像技术，用于表明组织结构 的动态变化。通过钥孔成像进行数据扫描得到与导航数据集对应的图像数据集，该图像数据决定了最终重建图像的空间分辨率。由于第一次图像数据的扫描为全K空间扫描，后续图像数据的K空间高频部分由第一次扫描得到的相应高频数据，即参考数据填充，因此利用钥孔成像原理采集图像数据并不降低最终重建图像的空间分辨率，而且扫描时间比传统全K空间扫描方法大幅减少。上述步骤S130的过程为首先对视野进行一次全扫描，后续扫描则只采集K空间中间低频数据，两边的高频数据由第一次全扫描的相应高频数据填充。K空间中间低频数据即为中心数据。上述导航数据集的重复采样和图像数据集通过钥孔成像原理进行的数据扫描是同时进行的，即同时在采集每一条图像数据的相位编码线前或后采集导航数据的一条或几条相位编码线。如图2所示，在一个实施例中，上述步骤S130的具体过程为步骤S131，首先对视野进行完整K空间扫描，后续图像数据仅扫描K空间中心低频部分数据。本实施例中，对磁共振信号使用钥孔成像原理采集得到图像数据。具体地，在同一层面不同时间的扫描过程中，首先通过磁共振信号中的成像信号对视野进行一次完整的K空间数据扫描得到高频数据，在完成了完整的数据扫描之后，余下所进行的扫描均只采集视野中K空间中心低频部分的数据，两边未扫描的高频数据使用相应高频数据填充，从而不需要进行完整的扫描，大幅缩短扫描时间。步骤S133，从完整K空间扫描得到的高频数据中提取两边的高频数据，并将两边的高频数据填充到中心数据得到图像数据集。本实施例中，从高频数据中提取对应于后续扫描中未采集的高频部分数据，进而将提取得到的高频数据填充到后续采样得到的图像数据，以保证数据的完整性，在不进行完整扫描的情况下也能够得到非常完整的图像数据集。步骤S150，对导航数据集和图像数据集进行重建生成动态磁共振图像。本实施例中，对得到的导航数据集和图像数据集进行图像重建，高时间分辨率、低空间分辨率的导航数据集和高空间分辨率、低时间分辨率的成像数据集相结合，应用于磁共振图像的重建，使得磁共振动态成像中在实现高时间分辨率的同时不必以牺牲高空间分辨率为代价，而且使用的钥孔成像采集图像数据的方式，保留了部分可分离函数成像的优点，同时又克服其预扫描时间过长的不足，提高了数据采集的速度。在一个实施例中，上述步骤S150的具体过程为根据导航数据集和图像数据集进行部分可分离函数成像模型中的参数估算，从而反推出估算得到各个时刻欠采样磁共振信号，对得到的磁共振信号进行傅里叶逆变换生成磁共振图像。本实施例中，在应用部分可分离函数的图像重建中，通常认为图像函数的空间变化和时间变化是L阶分离的，将图像数据集表示为空间和时间上两个独立的变量函数{ c,(k) }和{ (p,H) }，进而利用空间和时间上的信号相关来重建任意时刻的数据。根据部分可分离函数对导航数据集和图像数据集进行估算得到部分可分离函数成像模型中的参数，进而通过估算得到的参数反求出各个时刻的磁共振信号，并填充K-t空间，如图3所示，在K-t空间中，每一行代表了某一时刻的K空间的磁共振信号，此时，利用傅里叶逆变换对各个时刻的磁共振信号进行计算即可得到各个时刻高时间分辨率高空间分辨率的动态磁共振图像。具体地，将图像数据集表示为和时间上两个独立的变量函数{ C7(F) }和{ fPl(t) },根据所采样得到的导航数据集得到时间基函数和频率成分参数，由图像数据集得到空间基函数，然后通过时间基函数和空间基函数重建出完整的磁共振信号。在磁共振动态成像中，磁共振信号与自旋质子密度实际上是空间F和时间t的函数，即如以下公式所示
权利要求
1.ー种磁共振动态成像方法，包括如下步骤 对K空间低频数据进行反复采样得到导航数据集； 根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集； 对所述导航数据集和图像数据集进行重建生成动态磁共振图像。
2.根据权利要求I所述的磁共动态速成像方法，其特征在于，所述对K空间低频数据进行反复采样得到导航数据集的步骤为 在采集每一条图像数据相位线前或后采集一条或多条导航数据相位线。
3.根据权利要求I所述的磁共振动态成像方法，其特征在于，所述根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集的步骤为 首先对视野进行一次全扫描，后续扫描则只采集K空间中间低频数据，两边的高频数据由第一次全扫描的相应高频数据填充。
4.根据权利要求I所述的磁共振动态成像方法，其特征在于，所述对所述导航数据集和成像数据集进行重建生成磁共振图像的步骤为 根据所述导航数据集和图像数据集进行部分可分离函数成像模型中的參数进行估算，从而反推出各个时刻欠采样磁共振信号，对得到的磁共振信号进行傅里叶逆变换生成磁共振图像。
5.—种磁共振动态成像系统，其特征在于，包括 导航数据采样模块，用于对K空间低频数据进行反复采样得到导航数据集； 图像数据采样模块，用于根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集； 重建模块，用于对所述导航数据集和图像数据集进行重建生成动态磁共振图像。
6.根据权利要求5所述的磁共振动态成像方系统，其特征在干，所述导航数据采样模块还用于在采集每一条图像数据相位线前或后采集一条或多条导航数据相位线。
7.根据权利要求5所述的磁共振动态成像系统，其特征在于，所述图像数据采样模块包括 扫描单元，用于对视野进行一次全扫描，后续扫描则只采集K空间中间低频数据； 填充单元，用于将第一次全扫描的相应高频数据填充两边高频数据。
8.根据权利要求5所述的磁共振动态成像系统，其特征在于，所述重建模块还用于根据所述导航数据集和图像数据集进行部分可分离函数模型參数估算，从而反推出各个时刻欠采样磁共振信号，对得到的磁共振信号进行傅里叶逆变换生成磁共振图像。
全文摘要
本发明提供了一种磁共振动态成像方法和系统。所述方法，包括如下步骤对K空间低频数据进行反复扫描获得导航数据集；根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集；对所述导航数据集和图像数据集进行重建生成磁共振图像。所述系统包括导航数据采样模块，用于对K空间低频数据进行反复扫描得到导航数据集；图像数据采样模块，用于根据钥孔成像原理进行数据扫描得到图像数据集；重建模块，用于对所述导航数据集和图像数据集进行重建生成动态磁共振图像。采用本发明提高了部分可分离函数成像模型的磁共振采样速度，可实现高空间分辨动态磁共振成像。
文档编号A61B5/055GK102973272SQ201210505538
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月30日 优先权日2011年12月12日
发明者谢国喜, 翁卓, 刘新, 郑海荣, 邱本胜, 邹超 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院