心脏电影磁共振成像方法、装置、系统、设备和存储介质与流程

1.本技术涉及电影成像领域，特别是涉及一种心脏电影磁共振成像方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.在众多的医学成像技术中,磁共振成像凭借其具有的高软组织对比度以及多参数、无死角等特点,在临床疾病筛查诊断中显现出异常广阔的应用前景。心脏电影磁共振成像(cardiac cine magnetic resonance imaging,ccmri)除了具有无电离辐射、可任意方位成像、软组织对比度好等特点之外，还能以连续帧的形式显示心脏进行节律性的收缩和舒张过程，常用于临床心室、心肌的结构观察和功能评估。心脏电影磁共振成像不仅能够显示心脏的形态和运动功能，而且有助于医师对患者的心肌活性等做出综合的判断，已经成为临床心血管疾病检查和评估的重要手段。
3.当前临床使用的常规心脏电影成像技术主要使用二维的梯度回波(gradient echo,gre)或者平衡稳态自由进动(balanced steady state free precession,bssfp)序列扫描，且扫描过程中需要配合心电门控(electrocardiography,ecg)和患者多次屏住呼吸来减少心脏搏动和呼吸运动的影响。电影成像技术，按照实现方式又分为前瞻性电影和回顾性电影，无论前瞻性电影还是回顾性电影，每个心动周期采集期相的k空间线数均一样，因此其无法提高k空间中心区域的时间分辨率。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种心脏电影磁共振成像方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。
5.第一方面，本发明实施例提出一种心脏电影磁共振成像方法，所述方法包括：
6.基于心脏电影的磁共振扫描数据，生成对应的k空间数据；其中，所述k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数小于第一预设线数；
7.所述k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数大于等于所述第一预设线数；
8.基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
9.在一实施例中，所述k空间数据的中心区域数据包含至少一个心动周期所采集的磁共振扫描数据。
10.在一实施例中，所述k空间数据的中心区域数据所包含的期相数基于所述k空间数据的中心区域数据所对应的心动周期及各期相的线数所确定。
11.在一实施例中，所述基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像包括：
12.对所述k空间数据插值处理；
13.基于插值处理后的k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
14.在一实施例中，所述基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像包括：
15.对所述k空间数据的外围区域数据进行插值处理，得到与所述k空间数据的中心区域相同的期相数；
16.基于所述k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
17.在一实施例中，所述基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像包括：
18.对所述k空间数据的中心区域数据和外围区域数据分别进行插值处理，以分别达到设定的期相数；
19.基于插值处理后的k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
20.第二方面，本发明实施例提出一种心脏电影磁共振成像装置，所述装置包括：
21.获取模块，用于基于心脏电影的磁共振扫描数据，生成对应的k空间数据；其中，所述k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数小于第一预设线数；所述k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数大于等于所述第一预设线数；
22.图像重建模块，用于基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
23.在一实施例中，所述k空间数据的中心区域数据包含至少一个心动周期所采集的磁共振扫描数据。
24.在一实施例中，所述k空间数据的中心区域数据所包含的期相数基于所述k空间数据的中心区域数据所对应的心动周期及各期相的线数所确定。
25.在一实施例中，所述图像重建模块具体用于：对所述k空间数据插值处理；基于插值处理后的k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
26.在一实施例中，所述图像重建模块包括：
27.第一差值处理模块，用于对所述k空间数据的外围区域数据进行插值处理，得到与所述k空间数据的中心区域相同的期相数；
28.第一重建模块，用于基于所述k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
29.在一实施例中，所述图像重建模块包括：
30.第一差值处理模块，用于对所述k空间数据的中心区域数据和外围区域数据分别进行插值处理，以分别达到设定的期相数；
31.第一重建模块，用于基于插值处理后的k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
32.第三方面，本发明实施例提出一种磁共振成像系统，所述系统包括用于扫描待扫描对象的待扫描部位以得到磁共振扫描数据的扫描设备，以及如第二方面所述的心脏电影磁共振成像装置。
33.第四方面，本发明实施例提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面所述的方法的步骤。
34.第五方面，本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的步骤。
35.相比于现有技术，上述方法、装置、系统、计算机设备和存储介质，基于心脏电影的磁共振扫描数据，生成对应的k空间数据；其中，k空间数据的中心区域数据所包含的各期相
的线数小于第一预设线数；所述k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数大于等于所述第一预设线数；基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。本发明通过减少k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数，从而提高k空间中心区域的时间分辨率。
附图说明
36.图1为一实施例中磁共振成像系统的结构示意图；
37.图2为一实施例中心脏电影磁共振成像方法的流程示意图；
38.图3为一实施例中图像重建方法的流程示意图；
39.图4为一示例实施例中心动信号的采集时序图；
40.图5为另一实施例中图像重建方法的流程示意图；
41.图6为另一示例实施例中心动信号的采集时序图；
42.图7为一实施例中心脏电影磁共振成像装置的结构示意图；
43.图8为一实施例中计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
44.为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
45.如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
46.虽然本发明对根据本发明的实施例的系统中的某些模块做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在计算设备和/或处理器上。模块仅是说明性的，并且系统和方法的不同方面可以使用不同模块。
47.应当理解的是，当单元或模块被描述为“连接”、“耦接”其它单元、模块或块时，其可以指直接连接或耦接，或者与其它单元、模块或块通信，或者可以存在中间的单元、模块或块，除非上下文明确指明其它方式。本文所使用的术语“和/或”可包括一个或多个相关列出项目的任意与所有组合。
48.如图1所示，磁共振成像系统可以包括扫描设备110、心脏电影磁共振成像装置120、存储设备140和显示设备150。所述磁共振成像系统中各设备可以通过网络130互相连接或通信。
49.扫描设备110可以对一个对象进行扫描。所述对象可以是物体、人体、器官、组织等。所述扫描设备可以是一个医学图像设备。在一实施例中，所述扫描设备110可以是磁共振成像仪(magnetic resonance imaging,mri)。在一实施例中，所述扫描设备110也可以是包含磁共振成像模态的多模态扫描设备，如mr-linac扫描仪，pet-mri扫描仪等。扫描设备
110可以在扫描后产生与该对象对应的磁共振扫描数据。进一步地，扫描设备110可以将获取的磁共振扫描数据通过网络130发送至心脏电影磁共振成像装置120、存储设备140或显示设备150。
50.心脏电影磁共振成像装置120可以对磁共振扫描数据进行处理。所述磁共振扫描数据可以通过扫描设备110扫描获得，也可以从存储设备140中获得。在一实施例中，磁共振扫描数据可以是表示扫描对象的解剖和/或功能信息的二维或三维图像数据。所述处理可以包括对磁共振扫描数据进行重建以生成图像。所述重建的方法可以包括插值重建。心脏电影磁共振成像装置120可以将插值重建后的图像发送至存储设备140进行存储。
51.网络130可以是任何连接两个或多个设备的连接方式。例如，网络130可以是有线网络或者无线网络。在一实施例中，网络130可以是单一网络，也可以是多种网络的组合。例如，所述网络130可以包括局域网、广域网、公用网络、专用网络、无线局域网、虚拟网络、公用电话网络等中的一种或几种的组合。磁共振成像系统中的各模块可以通过连接网络130，实现信息的交互。
52.存储设备140可以存储数据和/或信息。例如，存储设备140可以存储扫描设备110生成的磁共振扫描数据，也可以存储心脏电影磁共振成像装置120重建所得到的图像，也可以存储显示设备150所接收的用户输入或指令。在一实施例中，存储设备140可以是本地的存储，外接的存储，云存储等。
53.显示设备150可以用于将图像进行显示。所述显示设备150可以包括显示屏、触摸屏等。在一实施例中，所述显示设备150可以包括一个交互界面，该交互界面可以接收用户或医生的输入。在一实施例中，所述显示设备150可以包括一个输入设备，如触摸板、触摸屏、鼠标、键盘、麦克风等。显示设备150可以将用户的输入发送至心脏电影磁共振成像装置120进行处理或者发送至存储设备140进行存储。
54.图2是本发明一实施例提供的一种心脏电影磁共振成像方法的流程图。在一实施例中，流程可以通过心脏电影磁共振成像装置120实现。在一个实施例中，如图2所示，提出一种心脏电影磁共振成像方法，包括以下步骤：
55.s201：基于心脏电影的磁共振扫描数据，生成对应的k空间数据。
56.其中，k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数小于第一预设线数。k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数大于等于所述第一预设线数。
57.其中，磁共振扫描数据是通过磁共振扫描的数据线记录到的。各期相的线数指各期相所包含的数据线的数量。每一条数据线都具有一个时间戳(timestamp)，该时间戳所显示的时间点为数据线上数据的采集时间。磁共振成像过程中，需要将采集的磁共振扫描数据映射到k空间，生成对应的k空间数据，也即将原始采集的时间域数据映射到频率域。
58.s202：基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
59.相关技术中，k空间数据所包含的各期相的线数均相同，因此无法在此基础上提高k空间中心区域的时间分辨率。在本实施例中，k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数小于第一预设线数，第一预设线数可以理解为正常扫描时各期相的线数。在此基础上，通过减少中心区域数据所包含的各期相的线数，从而提高k空间中心区域的时间分辨率。
60.在本实施例中，k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数大于等于所述
第一预设线数。通过增大k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数，以获取更多的细节信息。
61.在减少k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数的基础上，即便适当增大k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数，也能够保证线数的采集时间在设定的时间范围内。
62.需要说明的是，本心脏电影磁共振成像方法适用于回顾性心脏磁共振电影成像和前瞻性性心脏磁共振电影成像。对于回顾性心脏磁共振电影成像和前瞻性心脏磁共振电影成像，各心动周期所对应的期相数相同。
63.心动周期(cardiac cycle)指从一次心跳的起始到下一次心跳的起始，心血管系统所经历的过程。心动周期各时相心室内压、心室容积、血流与瓣膜活动的变化如以心室的舒缩活动为中心，整个心动周期可按8个时相进行活动：等容收缩期、快速射血期、减慢射血期、舒张前期、等容舒张期、快速充盈期、减慢充盈期以及心房收缩期。
64.心跳信号可通过心电监控设备(electrocardiogram，ecg)获取，心跳信号的波形是周期性的，波形中的最高峰是r波，相邻两个r波之间的波形对应一个心动周期。
65.在通过心跳信号获得各个心动周期的时间长度后，还可以根据指定的正常心动周期的时间长度范围，将心律不齐等异常心动周期的磁共振扫描数据剔除。例如，时间长度小于正常心动周期的时间长度范围的最小值的心动周期，或者时间长度大于正常心动周期的时间长度范围的最大值的心动周期等。
66.在本实施例中，k空间数据的中心区域数据包含至少一个心动周期所采集的磁共振扫描数据。
67.k空间数据的中心区域数据所包含的期相数基于所述k空间数据的中心区域数据所对应的心动周期及各期相的线数所确定。
68.在一实施例中，所述基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像包括：对所述k空间数据插值处理；基于插值处理后的k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
69.在一具体实施例中，如图3所示，对于回顾性心脏磁共振电影成像，所述基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像包括：
70.s301：对所述k空间数据的外围区域数据进行插值处理，得到与所述k空间数据的中心区域相同的期相数；
71.s302：基于所述k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
72.由于减少了k空间数据的中心区域所包含的各期相的线数，因此在图像重建的过程中需要对k空间数据的外围区域进行插值处理，以增加期相数。
73.在一示例实施例中，心动信号的采集时序如图4所示。其中，k空间数据的中心区域数据包含期相p1，p2，p3，
……
pm-2，pm-1，pm，中心区域数据的每个期相采集更少的线数，如图中2条线，提高时间分辨率，k空间外围区域，采集更多的线数，如图中3条线，最后插值重建出与k空间数据的中心区域数据相同的期相数的心脏电影磁共振图像。
74.在另一实施例中，对于前瞻性性心脏磁共振电影成像，如图5所示，所述基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像包括：
75.s501：对所述k空间数据的中心区域数据和外围区域数据分别进行插值处理，以分
别达到设定的期相数；
76.s502：基于插值处理后的k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
77.对于前瞻性心脏磁共振电影成像方式，k空间数据的中心区域和外围区域所包含的期相数是设定的期相数，因此需要对所述k空间数据的中心区域数据和外围区域数据分别进行插值处理，以分别达到设定的期相数。
78.在一示例实施例中，心动信号的采集时序如图6所示。其中，k空间数据的中心区域数据包含期相p1，p2，
……
，pm-2，pm-1，pm，k空间数据的外围区域数据包含期相p1，p2，
……
，pk-1，pk，对k空间数据的中心区域数据和外围区域数据进行插值处理成设定的n个期相，最后重建得到心脏电影磁共振图像。
79.应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
80.在一实施例中，如图7所示，本发明提供了一种心脏电影磁共振成像装置，所述装置包括：
81.获取模块701，用于基于心脏电影的磁共振扫描数据，生成对应的k空间数据；其中，k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数小于第一预设线数；所述k空间数据的外围区域数据所包含的各期相的线数大于等于所述第一预设线数；
82.图像重建模块702，用于基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
83.基于心脏电影的磁共振扫描数据，生成对应的k空间数据；基于所述k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。其中，k空间数据的中心区域数据所包含的各期相的线数小于第一预设线数，第一预设线数可以理解为正常扫描时各期相的线数。在此基础上，通过减少中心区域数据所包含的各期相的线数，从而提高k空间中心区域的时间分辨率。
84.在一实施例中，所述k空间数据的中心区域数据包含至少一个心动周期所采集的磁共振扫描数据。
85.在一实施例中，所述k空间数据的中心区域数据所包含的期相数基于所述k空间数据的中心区域数据所对应的心动周期及各期相的线数所确定。
86.在一实施例中，所述图像重建模块具体用于：对所述k空间数据插值处理；基于插值处理后的k空间数据，重建生成心脏电影磁共振图像。
87.在一实施例中，所述图像重建模块包括：
88.第一差值处理模块，用于对所述k空间数据的外围区域数据进行插值处理，得到与所述k空间数据的中心区域相同的期相数；
89.第一重建模块，用于基于所述k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
90.在一实施例中，所述图像重建模块包括：
91.第一差值处理模块，用于对所述k空间数据的中心区域数据和外围区域数据分别
进行插值处理，以分别达到设定的期相数；
92.第一重建模块，用于基于插值处理后的k空间数据的中心区域数据和插值处理后的k空间数据的外围区域数据，重建生成所述心脏电影磁共振图像。
93.关于心脏电影磁共振成像装置的具体限定可以参见上文中对于电影成像方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
94.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储动作检测数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述任一项电影成像方法实施例中的步骤。
95.本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
96.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项电影成像方法实施例中的步骤。
97.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-onlymemory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)或动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)等。
98.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
99.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。