磁共振信号采集方法、成像方法、系统和介质与流程

本发明涉及磁共振领域，特别是涉及一种磁共振信号采集方法、磁共振成像方法、磁共振系统和计算机可读存储介质。

背景技术：

随着医疗技术的不断发展，磁共振也越来越为大众所熟知。在磁共振成像时，一般由磁共振系统向位于一定场强下的患者身体施加特定的射频脉冲，患者身体可以反馈相应的磁共振信号并被磁共振系统采集，进而获得患者体的磁共振扫描图像。

在传统的磁共振信号采集方法中，是采用笛卡尔采集方式进行磁共振信号的采集。但是，在这种采集方式中，由于患者的呼吸运动或不自主的运动(吞咽，肠胃的蠕动)或血管的搏动等，容易在扫描的图像中产生运动伪影；同时，笛卡尔采集或常规的径向采集也不具备充分的运动表征特性。

技术实现要素：

一种磁共振信号采集方法，所述方法包括：

于k空间内经该k空间的原点生成初始直线型采样线；

基于所述初始直线型采样线，以所述原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线；所述初始直线型采样线与所述多条旋转直线型采样线构成k空间径向采样轨迹；

根据所述k空间径向采样轨迹，对所述磁共振信号进行采集；

其中，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交；以及

所述第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域；所述未采集区域为相邻两条直线型采样线之间的区域；所述n为正整数。

在其中一个实施例中，所述基于所述初始直线型采样线，以所述原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线，包括：

以所述原点为旋转中心，对所述初始直线型采样线沿同一旋转方向进行多次旋转，每次旋转后获得一条旋转直线型采样线。

在其中一个实施例中，所述根据所述k空间径向采样轨迹，对所述磁共振信号进行采集，包括：

根据各条直线型采样线的获得顺序，依次对每条直线型采样线所对应的磁共振信号进行采集。

在其中一个实施例中，所述基于所述初始直线型采样线，以所述原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线，包括：

以所述原点为旋转中心，对所述初始直线型采样线沿所述旋转方向进行第一次旋转以获得一条旋转直线型采样线；以及

以所述原点为旋转中心，对第m次旋转所获得的旋转直线型采样线沿所述旋转方向进行第m+1次旋转以获得一条旋转直线型采样线；所述m为正整数。

在其中一个实施例中，所述第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域，包括：

所述第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线平分当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

在任意两条直线型采样线重合时，停止所述旋转操作。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

判断所述旋转操作的操作次数是否超出预设的操作次数；

若所述旋转操作的操作次数超出所述预设的操作次数，则停止所述旋转操作。

一种磁共振成像方法，包括：

利用上述的方法采集磁共振信号；以及

根据所述磁共振信号进行磁共振成像。

一种磁共振系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述磁共振信号采集方法、磁共振成像方法、磁共振系统和计算机可读存储介质，通过生成一条经过k空间原点的初始直线型采样线，并基于该直线型采样线围绕该原点做多次旋转以获得k空间径向采样轨迹，再根据k空间径向采样轨迹对磁共振信号进行采集。通过确保第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与所述初始直线型采样线正交，使得采集到的磁共振信号更具有表征特性，也即能够表征患者身体当前的真实状况；并且，由于第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线总是分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域，这就使得各条直线型采样线在空间中所分布的方向更多，能够实现全采样，并且在后续基于这些直线型采样线进行磁共振信号采集时也能够消除运动伪影。

附图说明

图1为一实施例中磁共振信号采集方法的流程示意图；

图2为一实施例中k空间径向采样轨迹的示意图；

图3为另一实施例中k空间径向采样轨迹的示意图；

图4为一实施例中磁共振系统的示意图；

图5为图4中控制设备的内部结构图。

具体实施方式

为了本领域技术人员能够对本发明有进一步地理解，以下对本发明进行详细阐述。

图1为一实施例中磁共振信号采集方法的流程示意图。如图1所示，本实施例提供一种磁共振信号采集方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤s1：于k空间内经该k空间的原点生成初始直线型采样线。

具体地，k空间也称为傅里叶空间，是带有空间定位编码信息的磁共振信号原始数据的填充空间。每一幅磁共振图像都有其相应的k空间数据。对k空间数据进行傅里叶转换，就能对原始数据中的空间定位编码信息进行解码，把不同信号强度的磁共振信号分配到相应的空间位置上，就可重建出磁共振图像。

为了实现上述的采集过程，就需要预先定义k空间径向采样轨迹。k空间径向采样轨迹是影响磁共振成像质量的一个非常重要的因素，它描述了磁共振信号在k空间的收集路径。不同的采样路径采用的重建算法不同，得到的图像伪影也不尽相同。在本实施例中，k空间径向采样轨迹是先形成一条通过k空间的原点的直线型采样线，也即初始直线型采样线，并对该初始直线型采样线不断进行变换而形成的。通过采用直线型的采样线以形成后续的k空间径向采样轨迹，在后续按照k空间径向采样轨迹采集磁共振信号时，每一次采集都将是沿直线进行，可以更有利于计算机对数据的运算处理，能够减少运算时间，对内存的消耗也更小。

步骤s2：基于初始直线型采样线，以原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线；初始直线型采样线与多条旋转直线型采样线构成k空间径向采样轨迹。

在一实施例中，可以以k空间的原点为旋转中心，对初始直线型采样线沿同一旋转方向(逆时针或者顺时针)进行第一次旋转以获得一条旋转直线型采样线；进一步地，对任一正整数m，可以继续以k空间的原点为旋转中心，对第m次旋转所获得的旋转直线型采样线继续沿上述的旋转方向进行第m+1次旋转以获得下一条旋转直线型采样线，最终可以获得由初始直线型采样线与多条旋转直线型采样线构成的k空间径向采样轨迹。

具体地，图2是一实施例中k空间径向采样轨迹的示意图。如图2所示，在本实施例中，kx表示频率编码方向，ky表示相位编码方向，可以将于上述步骤中生成的初始直线型采样线围绕k空间的原点o沿同一方向不断进行旋转，在每次旋转后形成一条直线型的采集轨迹，也即旋转直线型采样线。其中，每间隔一次旋转的旋转角度为90度；并最终形成一个以k空间的原点为中心，多条直线采样轨迹向四周辐射的图形(也即k空间径向采样轨迹)。需要说明的是，上述初始直线型采样线的旋转方向可以是围绕k空间的原点做顺时针旋转，也可以是围绕k空间的原点做逆时针旋转。

在本实施例所获得的k空间径向采样轨迹中，由于每一条直线型采样轨迹都经过了原点，即在磁共振信号采集过程中，原点处的磁共振信号将被不断多次采集，导致在原点处过采，从而能够有效防止由于患者不自主的运动等而导致的运动伪影。

在一个实施例中，对任意正整数n而言，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，即：两次采集形成正交对，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与初始直线型采样线正交；进一步地，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域。其中，未采集区域可以为相邻两条直线型采样线之间的区域。在此实施例中，整个k空间可形成多个正交对，且相邻正交对之间的旋转角度可为变化值。

在一个实施例中，请继续参阅图2，初始直线型采样线可以是处于如图2中所示的直线型采样线1所在的位置。经过第一次旋转，也即逆时针旋转90度角(也即如图中所示的θ12)后，在k空间中形成旋转直线型采样线2，显然第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与初始直线型采样线正交，从而形成第一正交对。进一步地，可以基于旋转直线型采样线2做进一步的逆时针旋转。其中，在从旋转直线型采样线2到旋转直线型采样线3的采集轨迹形成过程中，该旋转直线型采样线3可以相对于旋转直线型采样线2逆时针旋转一个小于或等于45度的角以便后续能够形成尽可能多的不同方向的旋转直线型采样线；在本实施例中，第一次的旋转角度(也即如图中所示的θ23)可以取45度，即第一正交对和第二正交对之间的角度。并且，第2次旋转所获得的旋转直线型采样线3可以分割当前最大的且与第1次旋转所获得的旋转直线型采样线2最邻近的区域。

之后，可以继续逆时针做第3次旋转，以形成旋转直线型采样线4，并保证旋转直线型采样线3与旋转直线型采样线4之间相互垂直(也即如图中所示的θ34)，从而形成第二正交对。同样地，可以如上述过程中的旋转直线型采样线形成过程所描述的，不断形成新的旋转直线型采样线。

请继续参阅图2，在一些实施例中，形成旋转直线型采样线4后，下一次旋转的角度可以仍然为45°(也即如图中所示的θ42)，故该次旋转后所生成的旋转直线型采样线将处于旋转直线型采样线2所在的位置，故可以在形成旋转直线型采样线4后停止生成新的旋转直线型采样线，以节省系统资源。然而，需要说明的是，旋转直线型采样线4也可以做其他角度的旋转，仅需保证旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与旋转直线型采样线4最邻近的未采集区域即可。

在其他实施例中，形成旋转直线型采样线4后，下一次旋转的角度可以仍然为30°，即第二正交对和第三正交对之间的旋转角度小于第二正交对和第一正交对之间的旋转角度。进一步地，其他相邻正交对之间的旋转角度可根据实际情况不断变化，这种不断变化的跳跃角采集具有宽频特性，避开单频的周期运动，从而有效抑制采集和运动同频或近似同频带来的运动伪影。

步骤s3：根据k空间径向采样轨迹，对磁共振信号进行采集。

具体地，在形成满足需要的k空间径向采样轨迹后，可以按照各条直线型采样线形成的顺序，沿各条直线型采样线进行磁共振信号的采集。并将每一条直线型采样线上的磁共振信号填充至k空间，通过傅立叶变换重建以得到每一条直线型采样线对应的各个临时图像矩阵，并将所有临时图像矩阵进行叠加处理以得到最终的重建图像。

在上述磁共振信号采集方法中，通过生成一条经过k空间原点的初始直线型采样线，并基于该直线型采样线围绕该原点做多次旋转以获得k空间径向采样轨迹，再根据k空间径向采样轨迹对磁共振信号进行采集。通过确保第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与所述初始直线型采样线正交，使得采集到的磁共振信号更具有表征特性，也即能够表征患者身体当前的真实状况；并且，由于第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线总是分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域，这就使得各条直线型采样线在空间中所分布的方向更多，能够实现全采样，并且在后续基于这些直线型采样线进行磁共振信号采集时也能够消除运动伪影。

上述实施例中的磁共振信号采集方法尤其适用于肺、乳腺、心脏或血管容易受人体周期性运动运行的器官采样，由于这些器官本身容易受到呼吸运动或者心跳运动等周期性运动的影响，采用此方法可减小目标区域的非自主运动周期与直线型采样线的采样周期匹配概率，即减小在器官运动时采样数据线，提高采集信号的质量。

基于上述实施例中的磁共振信号采集方法，在一个实施例中，对于任一正整数n，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线可以平分当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域。

具体地，图3为另一实施例中k空间径向采样轨迹的示意图。如图3所示，初始直线型采样线的初始位置可以位于直线型采样线1所在的位置。初始直线型采样线可以以k空间的原点o为旋转中心，逆时针做第一次旋转以形成旋转直线型采样线2，其中旋转直线型采样线2与初始直线型采样线正交。随后，以k空间的原点o为旋转中心，单条直线采样轨迹可以沿同一旋转方向继续旋转45度，使得旋转直线型采样线3平分初始直线型采样线与旋转直线型采样线2所形成的未采集区域；其中，该未采集区域为当前最大的且与第1次旋转后所获得的旋转直线型采样线2最为邻近的区域。

请继续参阅图3，可以以k空间的原点o为旋转中心，基于旋转直线型采样线3生成旋转直线型采样线4，使得旋转直线型采样线4与旋转直线型采样线3相互垂直。进一步地，可以形成旋转直线型采样线5，其中，旋转直线型采样线5平分旋转直线型采样线4与旋转直线型采样线2所形成的未采集区域。可以如此循环操作，直至任意两条旋转直线型采样线发生重合；可以利用前述过程中形成的各条旋转直线型采样线进行磁共振信号的采集。

在本实施例中，由于每间隔一次90度旋转角，旋转直线型采样线所旋转的角度可以不断变化，这就使得后续生成的k空间径向采样轨迹具有宽频特性，即利用该k空间径向采样轨迹进行磁共振信号的采集过程中，每次信号的采集方向可以不断发生跳跃，从而能够有效抑制采集过程和接受磁共振扫描的患者发生的运动频率相同或近似相同而带来的运动伪影；不仅如此，由于每第2n次旋转后所形成的直线型采样线，也即旋转直线型采样线，平分k空间中最大的未采集区域，这就能够形成足够多的直线型采样线以将k空间平分；且由于各条直线型采样线的方向不同，这就避免了由于非共振因素所带来的运动伪影。

在一些实施例中，为了更快地进行后续的图像重建，可以不断统计当前生成旋转直线型采样线过程中所执行的旋转次数，若旋转操作的操作次数超出预设的操作次数，则表明利用当前数量的直线型采样线进行磁共振信号的采集已经能够满足需要，而不需要再继续采集更多的磁共振信号。节省了诊断时间和系统资源。

图4为一实施例中磁共振系统的示意图。如图4所示，本发明实施例提供一种磁共振系统，可以包括扫描机架50和扫描床51。其中，扫描机架50中开设有扫描空间501；扫描床51包括床轨511和床面512，床面512与床轨511为可拆卸连接，床轨511与扫描机架50轨道连接。

进一步地，该磁共振系统还可以包括采样线生成单元52、k空间径向采样轨迹生成单元53和信号采集单元54，其中，采样线生成单元52用于生成一条通过k空间原点的初始直线型采样线；k空间径向采样轨迹生成单元53用于将初始直线型采样线围绕k空间的原点做多次旋转以获得k空间径向采样轨迹；其中，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与初始直线型采样线正交；并且，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域(相邻两条直线型采样线之间的区域)；其中，n为正整数。信号采集单元54用于根据k空间径向采样轨迹，对磁共振信号进行采集。该采样线生成单元52、k空间径向采样轨迹生成单元53和信号采集单元54可以集成在一个电子设备比如控制设备55上。控制设备55可以与扫描机架50通信连接以采集磁共振信号。

图5为图4中控制设备的内部结构图。如图5所示，该控制设备55可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在医生或技师的头部上的其他设备、或其他可佩戴式或微型设备)、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器等电子设备。进一步地，如图5所示，控制设备55可具有控制电路551。该控制电路551可包括用于支持设备55的操作的存储和处理电路。该存储和处理电路可包括存储单元，诸如硬盘驱动器存储单元、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)，等等。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。控制设备55还可以具有输入-输出模块552，该输入-输出模块可用于允许将数据提供至控制设备55并且允许将数据从控制设备55提供至外部设备。该输入-输出模块552可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、振动器、摄像机、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。医生或技师可通过经由输入-输出模块552提供命令来控制设备55的操作并且可使用输入-输出模块552的输出资源来从设备55接收状态信息和其他输出。该输入-输出模块552还可以包括一个或多个显示器诸如显示器5520。该显示器5520可以是包括触摸传感器以用于从医生或技师采集触摸输入的触摸屏显示器，或者显示器5520可以对触摸不敏感。其中，显示器5520的触摸传感器可基于电容性触摸传感器电极、声学触摸传感器结构、电阻性触摸部件、基于力的触摸传感器结构、基于光的触摸传感器的阵列、或其他适当的触摸传感器布置。显示器5520可以是液晶显示器、电泳显示器、有机发光二极管显示器或具有发光二极管阵列的其他显示器，可以是等离子体显示器，可以是电润湿显示器，可以是基于微机电系统(mem)像素的显示器，或者可以是任何其他合适的显示器。

在上述实施例的磁共振系统中，通过生成一条经过k空间原点的初始直线型采样线，并基于该直线型采样线围绕该原点做多次旋转以获得k空间径向采样轨迹，再根据k空间径向采样轨迹对磁共振信号进行采集。通过确保第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与所述初始直线型采样线正交，使得采集到的磁共振信号更具有表征特性，也即能够表征患者身体当前的真实状况；并且，由于第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线总是分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域，这就使得各条直线型采样线在空间中所分布的方向更多，能够实现全采样，并且在后续基于这些直线型采样线进行磁共振信号采集时也能够消除运动伪影。

本实施例提供一种磁共振成像方法，包括以下步骤：采集磁共振信号；以及根据采集的磁共振信号进行磁共振成像。其中，采集磁共振信号的步骤可以具体包括：于k空间内经该k空间的原点生成初始直线型采样线；基于所述初始直线型采样线，以所述原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线；所述初始直线型采样线与所述多条旋转直线型采样线构成k空间径向采样轨迹；根据所述k空间径向采样轨迹，对所述磁共振信号进行采集；其中，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与所述初始直线型采样线正交；以及所述第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域；所述未采集区域为相邻两条直线型采样线之间的区域；所述n为正整数。

本实施例提供一种磁共振系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：于k空间内经该k空间的原点生成初始直线型采样线；基于所述初始直线型采样线，以所述原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线；所述初始直线型采样线与所述多条旋转直线型采样线构成k空间径向采样轨迹；根据所述k空间径向采样轨迹，对所述磁共振信号进行采集；其中，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与所述初始直线型采样线正交；以及所述第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域；所述未采集区域为相邻两条直线型采样线之间的区域；所述n为正整数。

本实施例还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：于k空间内经该k空间的原点生成初始直线型采样线；基于所述初始直线型采样线，以所述原点为旋转中心，沿同一旋转方向进行多次旋转操作以获得多条旋转直线型采样线；所述初始直线型采样线与所述多条旋转直线型采样线构成k空间径向采样轨迹；根据所述k空间径向采样轨迹，对所述磁共振信号进行采集；其中，第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线与第2n+1次旋转所获得的旋转直线型采样线正交，且第1次旋转所获得的旋转直线型采样线与所述初始直线型采样线正交；以及所述第2n次旋转所获得的旋转直线型采样线分割当前最大的且与第2n-1次旋转所获得的旋转直线型采样线最邻近的未采集区域；所述未采集区域为相邻两条直线型采样线之间的区域；所述n为正整数。

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，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)等。

以上所述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。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。