动态磁共振成像中的重建方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种动态磁共振成像中的重建方法和装置。所述方法包括：接收进行稀疏采集得到的磁共振信号；根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数；联合采用部分可分离函数和总变差约束得到所述磁共振信号的空间基函数；将得到的时间基函数和空间基函数代入低秩的部分可分离函数模型得到恢复磁共振信号的动态磁共振图像。所述装置包括：信号接收模块、估计模块、空间基运算模块和图像生成模块。采用本发明能快速得到高分辨率的动态磁共振图像。
【专利说明】动态磁共振成像中的重建方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振快速成像技术，特别是涉及一种动态磁共振成像中的重建方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 磁共振的无辐射、多方位和多参数成像的众多优点使得磁共振成像成为临床医学 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。磁共振对软件组织的检 查非常敏感，不仅能够显示人体解剖结构的形态信息，而且还能够反映人体组织的某些生 理生化信息，若能够应用于心脏动态成像、脑功能成像、人体运动成像以及心脑血管快速成 像中，将极大地提高心脏动态成像、脑功能成像、人体运动成像以及心脑血管快速成像等动 态磁共振成像的诊断精确性。
[0003] 由于磁共振成像速度较慢，在成像过程中常常由于被检者身体中的生理运动而造 成影像模糊，对比度失真，传统的磁共振成像为了实现快速成像，在获取MRI信号时，往往 只能获取有限的一部分K空间信号。K空间信号的不完整将导致了傅里叶截断伪影的发生， 其中，包括振铃和模糊，并且在脑功能成像和心脑血管快速成像等动态磁共振成像中显得 尤为突出，进而使得动态磁共振成像无法在短时间内得到高分辨率的动态磁共振图像。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对传统的磁共振成像中无法在短时间内得到高分辨率的动态磁 共振图像的技术问题，提供一种能快速得到高分辨率的动态磁共振图像的动态磁共振成像 中的重建方法。
[0005] 此外，还有必要提供一种能快速得到高分辨率的动态磁共振图像的动态磁共振成 像中的重建装置。
[0006] -种动态磁共振成像中的重建方法，包括如下步骤：
[0007] 接收进行稀疏采集得到的磁共振信号；
[0008] 根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数；
[0009] 联合采用部分可分离函数和总变差约束得到所述磁共振信号的空间基函数；
[0010] 将所述得到的时间基函数和空间基函数代入低秩的部分可分离函数模型得到恢 复磁共振信号的动态磁共振图像。
[0011] 在其中一个实施例中，所述接收进行稀疏采集得到的磁共振信号的步骤包括：
[0012] 通过部分可分离函数采样方式进行数据采集，以得到所述磁共振信号。
[0013] 在其中一个实施例中，所述根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数的步骤 包括：
[0014] 采集导航信号，根据所述导航信号进行奇异分解得到时间基函数。
[0015] 在其中一个实施例中，所述联合采用部分可分离函数和总变差约束得到所述磁共 振信号的空间基函数的步骤包括：
[0016] 在所述部分可分离函数引入总变差约束算子构建的线性方程组中输入所述磁共 振信号的图像测量数据和时间基函数得到待求解的二次函数；
[0017] 求解所述二次函数得到所述磁共振信号的空间基函数。
[0018] 在其中一个实施例中，所述将所述得到的时间基函数和空间基函数代入低秩的部 分可分离函数模型得到恢复磁共振信号的动态磁共振图像的步骤为：
[0019] 计算所述得到的时间基函数和空间基函数之间的乘积，所述时间基函数和空间基 函数之积即为恢复磁共振信号所得到的动态磁共振图像。
[0020] 一种动态磁共振成像中的重建装置，包括：
[0021] 信号接收模块，用于接收进行稀疏采集得到的磁共振信号；
[0022] 估计模块，用于根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数；
[0023] 空间基运算模块，用于联合采用部分可分离函数和总变差约束得到所述磁共振信 号的空间基函数；
[0024] 图像生成模块，用于将所述得到的时间基函数和空间基函数代入低秩的部分可分 离函数模型得到恢复磁共振信号的动态磁共振图像。
[0025] 在其中一个实施例中，所述信号接收模块还用于通过部分可分离函数采样方式进 行数据采集，以得到磁共振信号。
[0026] 在其中一个实施例中，所述估计模块还用于采集导航信号，根据所述导航信号进 行奇异分解得到时间基函数。
[0027] 在其中一个实施例中，所述空间基运算模块包括：
[0028] 输入单元，用于在所述部分可分离函数引入总变差约束算子构建的线性方程组中 输入所述磁共振信号的图像测量数据和时间基函数得到待求解的二次函数；
[0029] 函数求解单元，用于求解包所述二次函数得到所述磁共振信号的空间基函数。
[0030] 在其中一个实施例中，所述图像生成模块还用于计算所述得到的时间基函数和空 间基函数之间的乘积，所述时间基函数和空间基函数之积即为恢复磁共振信号所得到的动 态磁共振图像。
[0031] 上述动态磁共振成像中的重建方法和装置，在接收到进行稀疏采集得到的磁共振 信号之后，将根据部分可分离函数进行估计以得到时间基函数，联合采用部分可分离函数 和总变差约束得到磁共振信号的空间基函数，进而通过得到的时间基函数和空间基函数完 成磁共振信号的恢复，得到动态磁共振图像，在稀疏采样的基础上通过联全采用部分可分 离函数和总变差约束而有效地减少了图像伪影和噪声，大大提高了重建得到的动态磁共振 图像的质量，实现了分辨率的提高，得到了高时间分辨率和高空间分辨率的动态磁共振图 像。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为一个实施例中动态磁共振成像中的重建方法的流程图；
[0033] 图2为图1中联合采用部分可分离函数和总变差约束得到磁共振信号的空间基函 数的方法流程图；
[0034] 图3为应用本发明的动态磁共振成像中的重建方法重建得到的动态磁共振图像；
[0035] 图4为原始的动态磁共振成像重建所得到的动态磁共振图像；
[0036] 图5为一个实施例中动态磁共振成像中的重建装置的结构示意图；
[0037] 图6为图5中空间基运算模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0039] 如图1所示，在一个实施例中，一种动态磁共振成像中的重建方法，包括如下步 骤：
[0040] 步骤S110,接收进行稀疏采集得到的磁共振信号。
[0041] 本实施例中，该步骤S110的具体过程为：通过部分可分离函数采样方式进行数据 采集，以得到磁共振信号。对心脏、冠状动脉等运动部位采用部分可分离函数采样方式进行 一段时间的信号采集，以接收来自运动部位的磁共振信号。
[0042] 部分可分离函数采样方式在众多的快速成像方法中具有非常明显的优点，其在成 像时间上突破了奈奎斯特采样定理（Nyquist定理）的限制，利用频域和时域图像数据的冗 余性减少了采集成像所需要的数据，进而提高成像的时间分辨率，使得对运动部位所进行 的动态磁共振成像中得以不使用门控技术和在自由呼吸的情况下对运动部分进行高分辨 扫描，为动态磁共振成像的高分辨率提供了前提条件。
[0043] 步骤S130,根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数。
[0044] 本实施例中，实际接收得到的磁共振信号S(k，t)和重建得到的动态磁共振图 像所对应的图像函数为P (x，t)之间的关系为+ 其中， J ? e(k，t)为测量噪声。
[0045] 在对运动部位所进行的信号采集中，所采集得到的磁共振信号包含的某一平面数 据包含了来自运动部位之外的其它各个不同部位的混叠信息，因此，为避免由此产生的模 糊和运动伪影，将利用部分可分离函数进行时间基函数的估计，认为图像函数P (x，t)的 空间变化和时间变化是L阶分离的，定义磁共振信号S(k，t)的L阶部分可分离函数模型 L - (PSF 模型）为：。 i-i
[0046] 其中，L是模阶，将取很小的值，和h(/)丨二分别是空间基函数和时间基函 数，S (k，t)表示为低阶的Casorati矩阵（卡索拉蒂矩阵），即：
[0047]
【权利要求】
1. 一种动态磁共振成像中的重建方法，包括如下步骤： 接收进行稀疏采集得到的磁共振信号； 根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数； 联合采用部分可分离函数和总变差约束得到所述磁共振信号的空间基函数； 将所述得到的时间基函数和空间基函数代入低秩的部分可分离函数模型得到恢复磁 共振信号的动态磁共振图像。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收进行稀疏采集得到的磁共振信 号的步骤包括： 通过部分可分离函数采样方式进行数据采集，以得到所述磁共振信号。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据部分可分离函数进行估计得到 时间基函数的步骤包括： 采集导航信号，根据所述导航信号进行奇异分解得到时间基函数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联合采用部分可分离函数和总变差 约束得到所述磁共振信号的空间基函数的步骤包括： 在所述部分可分离函数引入总变差约束算子构建的线性方程组中输入所述磁共振信 号的图像测量数据和时间基函数得到待求解的二次函数； 求解所述二次函数得到所述磁共振信号的空间基函数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述得到的时间基函数和空间基 函数代入低秩的部分可分离函数模型得到恢复磁共振信号的动态磁共振图像的步骤为： 计算所述得到的时间基函数和空间基函数之间的乘积，所述时间基函数和空间基函数 之积即为恢复磁共振信号所得到的动态磁共振图像。
6. -种动态磁共振成像中的重建装置，其特征在于，包括： 信号接收模块，用于接收进行稀疏采集得到的磁共振信号； 估计模块，用于根据部分可分离函数进行估计得到时间基函数； 空间基运算模块，用于联合采用部分可分离函数和总变差约束得到所述磁共振信号的 空间基函数； 图像生成模块，用于将所述得到的时间基函数和空间基函数代入低秩的部分可分离函 数模型得到恢复磁共振信号的动态磁共振图像。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号接收模块还用于通过部分可分 离函数采样方式进行数据采集，以得到磁共振信号。
8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述估计模块还用于采集导航信号，根据 所述导航信号进行奇异分解得到时间基函数。
9. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述空间基运算模块包括： 输入单元，用于在所述部分可分离函数引入总变差约束算子构建的线性方程组中输入 所述磁共振信号的图像测量数据和时间基函数得到待求解的二次函数； 函数求解单元，用于求解包所述二次函数得到所述磁共振信号的空间基函数。
10. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述图像生成模块还用于计算所述得到 的时间基函数和空间基函数之间的乘积，所述时间基函数和空间基函数之积即为恢复磁共 振信号所得到的动态磁共振图像。
【文档编号】A61B5/055GK104111431SQ201410315794
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】史彩云, 谢国喜, 张丽娟, 刘新 申请人:深圳先进技术研究院