磁共振成像系统中K空间采样数据的运动伪影消除方法与流程

磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法
技术领域
1.本发明涉及运动医学领域，尤其涉及一种磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法。


背景技术：

2.在磁共振成像技术中，磁共振信号空间称为k空间，即为傅里叶变换空间，将磁共振扫描采集获得的磁共振信号填入到k空间中，将k空间数据经傅里叶逆变换即可得到磁共振图像。运动干扰一直以来是制约磁共振成像质量的一个棘手问题，特别是在对某些部位的扫描中，例如腹部扫描、心脏扫描，人体的呼吸或心脏的跳动会造成运动伪影，从而影响磁共振成像质量。
3.公开号为cn103777162a的专利文献公开了一种磁共振成像k空间运动伪影矫正并行采集重建方法，该方法包括：将被成像物体置于磁共振成像系统中，获取用于填充k空间的磁共振信号；分多个叶片对k空间进行采集，叶片间的k空间几何关系为旋转某一角度；对采集的各个叶片按照propeller算法进行校正，计算出叶片间由于刚体运动造成的数据变化，计算出每一个叶片的运动校准系数；对每一个叶片，分别选取合适的其他叶片，将其他叶片按照运动校准系数变换到该叶片的笛卡尔坐标系下，计算叶片缺失数据的方向上线圈合并系数；根据计算出的系数填补叶片缺失的数据；对所有的叶片进行过同样的操作后，每一个叶片数据已经填补完毕，则按照propeller算法填补完整的k空间，经过适当的变换至图像域后得到图像。
4.但是，基于叶片数据进行因运动引起的数据补偿的方式对于图像的成像质量提升存在局限性。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法，可以解决现有技术中的磁共振成像质量存在局限性的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法，包括：
7.设置扫描周期，获取在任意扫描周期k空间内的待成像部位的扫描信号集，所述待成像部位包含有运动特征；
8.根据所述运动特征在待成像部位的分布信息对所述扫描信号集进行相位分析，获取分析结果；
9.检测所述运动特征在扫描周期内的运动幅度，确定所述运动幅度对各扫描信息集内的相位的影响系数；
10.根据所述影响系数对所述分析结果进行更正，并将更正之后的扫描信号作为待转换信号集；
11.将所述待转换信号集经过傅里叶变换形成待成像部位的磁共振图像。
12.进一步地，根据所述运动特征在待成像部位的分布信息对所述扫描信号集进行相位分析，获取分析结果包括：
13.将所述待成像部分进行分区，设定每个区的面积均为s1；
14.在任意区内均设置有多个像素点，每个像素点对应一个相位信息，所述相位信息为在磁场作用下，该像素点受到各个方向上的相位和；
15.获取任意像素点的相位信息中包含的运动特征的相位分量，以根据在任意区内运动特征的分布密度，以确定所述运动特征的相位分量在所述相位信息中的占比。
16.进一步地，根据在任意区内运动特征的分布密度，以确定所述运动特征的相位分量在所述相位信息中的占比包括：
17.对于面积为s1的任意区，设置有分布密度区间p1-p2，其中p1为分布密度区间的极大值，p2为分布密度区间的极小值；
18.若任意区内运动特征的分布密度≤p2，则表示运动特征在该区的分布稀疏；
19.若p1》任意区内运动特征的分布密度》p2，则表示运动特征在该区的分布适中；
20.若任意区内运动特征的分布密度≥p1，则表示运动特征在该区的分布密集。
21.进一步地，所述运动特征为血管内的血液流动，所述成像部分为大脑。
22.进一步地，检测所述运动特征在扫描周期内的运动幅度，确定所述运动幅度对各扫描信息集内的相位的影响系数包括：
23.在扫描周期内，设置有若干时间段，检测所有时间段内的运动幅度；
24.将所有时间段的运动幅度的均值作为扫描周期内的运动幅度；
25.预先设置有标准幅度值；
26.若运动幅度的均值≥标准幅度值，则选择第一影响系数k1作为运动幅度在当前扫描周期对相位的影响系数；
27.若运动幅度的均值《标准幅度值，则选择第二影响系数k2作为运动幅度在当前扫描周期对相位的影响系数，其中第一影响系数k1》第二影响系数k2。
28.进一步地，检测所述运动特征在扫描周期内的运动幅度，确定所述运动幅度对各扫描信息集内的相位的影响系数包括：
29.在扫描周期内，设置有若干时间段，检测所有时间段内的运动幅度；
30.预先设置有标准幅度值；
31.确定多个时间段内的运动幅度分别与标准幅度值之间的关系，确定正差值的数量n1以及正差值总和s1；
32.确定负差值的数量n2以及负差值总和s2；
33.扫描周期内的运动幅度＝标准幅度值+((s1+s2)/(n1+n2))；
34.再将扫描周期的运动幅度与所述标准幅度值的大小进行比较，并根据比较结果选择第一影响系数k1或第二影响系数k2。
35.进一步地，当选择第一影响系数k1对扫描信息集内的相位进行修正时，将运动特征在该区的分布密集的区域对应的相位进行削减；
36.当选择第二影响系数k2对扫描信息集内的相位进行修正时，将运动特征在该区的分布密集的区域对应的相位进行削减；
37.采用第一影响系数k1进行相位削减，削减之后的相位为€＝€0
×
(1-k1)；
38.采用第二影响系数k2进行相位削减，削减之后的相位为€＝€0
×
(1-k2)，其中€0为初始相位。
39.进一步地，根据所述影响系数对所述分析结果进行更正，并将更正之后的扫描信号作为待转换信号集包括：
40.对于任意区设置坐标系，并将坐标原点设置在运动特征上，分别确定在该区内的各个像素点对应的坐标参数，以所述运动特征所在的像素点设置为一级区域，并设置有第一标识m1；
41.距离所述运动特征的距离≤l1的区域设置为二级区域，并设置有第二标识m2；
42.距离所述运动特征的距离》l1的区域设置为三级区域，并设置有第三标识m3，所述一级区域、二级区域和三级区域的面积为s1。
43.进一步地，根据所述影响系数对所述分析结果进行更正包括：
44.识别所述数据集内的标识信息；
45.根据所述标识信息进行更正。
46.进一步地，当确定数据集内的标识信息为第一标识信息，则将对应的相位进行削减；
47.当确定数据集内的标识信息为第二标识信息，则将对应的相位进行更正；
48.当确定数据集内的标识信息为第三标识信息，则将对应的相位保持不变。
49.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置扫描周期，并在扫描周期内形成扫描信号集，根据所述运动特征在待成像部位的分布信息对所述扫描信号集进行相位分析，并对于运动特征对于扫描信号集的影响设置影响参数，实现针对运动特征对相位的影响程度进行更正，使得更正后的信号集能够有效消除运动特征的影响，使得成像后的磁共振图像更加清晰，有效降低运动特征对图像质量的影响，提高磁共振图像的质量。
50.尤其，通过对待成像部分进行分区，并将任意区内设置多个像素点，根据运动特征的分布密度确定对于每个像素点的相位影响，确定运动特征的相位分量在实际相位信息中的占比，在实际应用中，若是运动特征的分布密度大，则表示运动特征的相位分量在实际相位信息中的占比较大，此时在进行相位分析之后，进行相位调整时为了抵消运动特征的相位分量，则需要对相位信息进行调整，以使得运动特征的相位分量从实际相位信息中被消除，以降低运动特征的对相位信息的影响，进而提高待成像区域的成像清晰度，提高成像质量。
51.尤其，通过对任意区的运动特征的分布密度进行确定，以确定运动特征的分布情况，以根据运动特征的分布情况确定修正的程度，使得对于各个区的运动特征进行有效的消除，降低运动特征对于图像成像质量的影响，有效提高成像质量。
52.尤其，通过设置标准幅度值对扫描周期内的运动幅度进行评估，并根据其与标准幅度值的关系确定选择的影响系数，使得对于扫描周期内的相位的影响程度确定更为精准，有助于进行图像数据集的相位的调整，提高图像数据集转化为磁共振图像的精准性，有效提高磁共振图像的成像质量。
53.尤其，通过扫描周期的运动幅度进行确定，以准确衡量其与标准幅度值的关系，从而对于第一影响系数或第二影响系数的确定更为精准，进而实现对于运动特征的有效确定，实现对于运动特征的高效消除，提高磁共振成像的质量。
54.尤其，通过对运动特征的分布密集程度进行确定，并且不同的密集程度对应不同的影响系数，并利用确定的影响系数对相位进行调整，以确定运动特征对相位的影响，实现了运动特征在数据信息中相位的体现，能够实现将运动特征的影响有效剔除的作用，大大提高扫描信号的精准性，进而提高图像质量。
55.尤其，通过距离运动特征的距离进行分区域，并针对各个区域设定对应的标识特征，实现对各个区域的标定，因此在扫描数据集内对于哪些信号数据进行更正，只要确定对应的标识就可以进行快速更正，有效提高信号处理的便捷性，提高信号更正的处理效率，进而提高磁共振图像的生成效率，提高图像的成像质量和成像效率。
56.尤其，通过对数据集内的标识信息进行识别，确定数据集内哪些数据进行何种调整，实现对数据的有效定位，并根据标识信息进行更正，有效提高更正效率，实现对于数据集内的数据的有效处理，大大提高成像前的信号处理，提高数据处理的精准性。
57.尤其，通过确定标识信息，在实际应用中对于的标识信息均可以为对应的关键字符，通过设置关键字符确定标识信息，不同的标识字符可以对应不同的标识信息，对应的标识信息不同选择的相位处理方式也不同，本发明实施例中若是第三标识信息，则表示该数据内的相位受到运动特征的影响较小，可以进行忽略不计，因此对数据中的相位不进行调整，保持原相位信息。
附图说明
58.图1为本发明实施例提供的磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法的流程示意图；
59.图2为本发明实施例提供的磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法的具体应用流程图。
具体实施方式
60.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
61.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
62.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
63.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.请参阅图1所示，本发明实施例提供的磁共振成像系统中k空间采样数据的运动伪影消除方法，包括：
65.步骤s100：设置扫描周期，获取在任意扫描周期k空间内的待成像部位的扫描信号集，所述待成像部位包含有运动特征；
66.步骤s200：根据所述运动特征在待成像部位的分布信息对所述扫描信号集进行相位分析，获取分析结果；
67.步骤s300：检测所述运动特征在扫描周期内的运动幅度，确定所述运动幅度对各扫描信息集内的相位的影响系数；
68.步骤s400：根据所述影响系数对所述分析结果进行更正，并将更正之后的扫描信号作为待转换信号集；
69.步骤s500：将所述待转换信号集经过傅里叶变换形成待成像部位的磁共振图像。
70.具体而言，本发明实施通过设置扫描周期，并在扫描周期内形成扫描信号集，根据所述运动特征在待成像部位的分布信息对所述扫描信号集进行相位分析，并对于运动特征对于扫描信号集的影响设置影响参数，实现针对运动特征对相位的影响程度进行更正，使得更正后的信号集能够有效消除运动特征的影响，使得成像后的磁共振图像更加清晰，有效降低运动特征对图像质量的影响，提高磁共振图像的质量。
71.具体而言，如图2所示，根据所述运动特征在待成像部位的分布信息对所述扫描信号集进行相位分析，获取分析结果包括：
72.步骤s201：将所述待成像部分进行分区，设定每个区的面积均为s1；
73.步骤s202：在任意区内均设置有多个像素点，每个像素点对应一个相位信息，所述相位信息为在磁场作用下，该像素点受到各个方向上的相位和；
74.步骤s203：获取任意像素点的相位信息中包含的运动特征的相位分量，以根据在任意区内运动特征的分布密度，以确定所述运动特征的相位分量在所述相位信息中的占比。
75.具体而言，本发明实施例通过对待成像部分进行分区，并将任意区内设置多个像素点，根据运动特征的分布密度确定对于每个像素点的相位影响，确定运动特征的相位分量在实际相位信息中的占比，在实际应用中，若是运动特征的分布密度大，则表示运动特征的相位分量在实际相位信息中的占比较大，此时在进行相位分析之后，进行相位调整时为了抵消运动特征的相位分量，则需要对相位信息进行调整，以使得运动特征的相位分量从实际相位信息中被消除，以降低运动特征的对相位信息的影响，进而提高待成像区域的成像清晰度，提高成像质量。
76.具体而言，根据在任意区内运动特征的分布密度，以确定所述运动特征的相位分量在所述相位信息中的占比包括：
77.对于面积为s1的任意区，设置有分布密度区间p1-p2，其中p1为分布密度区间的极大值，p2为分布密度区间的极小值；
78.若任意区内运动特征的分布密度≤p2，则表示运动特征在该区的分布稀疏；
79.若p1》任意区内运动特征的分布密度》p2，则表示运动特征在该区的分布适中；
80.若任意区内运动特征的分布密度≥p1，则表示运动特征在该区的分布密集。
81.具体而言，本发明实施例通过对任意区的运动特征的分布密度进行确定，以确定运动特征的分布情况，以根据运动特征的分布情况确定修正的程度，使得对于各个区的运动特征进行有效的消除，降低运动特征对于图像成像质量的影响，有效提高成像质量。
82.具体而言，所述运动特征为血管内的血液流动，所述成像部分为大脑。
83.具体而言，本发明实施例通过对运动特征以及成像部分进行限定，在实际应用中运动可以是心跳，可以是呼吸还可以是血管内的血液流动，对应的成像部分可以是心脏，可以是腹部，还可以是头部具体为大脑，本发明实施例有效提高脑部磁共振成像的质量。
84.具体而言，检测所述运动特征在扫描周期内的运动幅度，确定所述运动幅度对各扫描信息集内的相位的影响系数包括：
85.在扫描周期内，设置有若干时间段，检测所有时间段内的运动幅度；
86.将所有时间段的运动幅度的均值作为扫描周期内的运动幅度；
87.预先设置有标准幅度值；
88.若运动幅度的均值≥标准幅度值，则选择第一影响系数k1作为运动幅度在当前扫描周期对相位的影响系数；
89.若运动幅度的均值《标准幅度值，则选择第二影响系数k2作为运动幅度在当前扫描周期对相位的影响系数，其中第一影响系数k1》第二影响系数k2。
90.具体而言，本发明实施例通过设置标准幅度值对扫描周期内的运动幅度进行评估，并根据其与标准幅度值的关系确定选择的影响系数，使得对于扫描周期内的相位的影响程度确定更为精准，有助于进行图像数据集的相位的调整，提高图像数据集转化为磁共振图像的精准性，有效提高磁共振图像的成像质量。
91.具体而言，检测所述运动特征在扫描周期内的运动幅度，确定所述运动幅度对各扫描信息集内的相位的影响系数包括：
92.在扫描周期内，设置有若干时间段，检测所有时间段内的运动幅度；
93.预先设置有标准幅度值；
94.确定多个时间段内的运动幅度分别与标准幅度值之间的关系，确定正差值的数量n1以及正差值总和s1；
95.确定负差值的数量n2以及负差值总和s2；
96.扫描周期内的运动幅度＝标准幅度值+((s1+s2)/(n1+n2))；
97.再将扫描周期的运动幅度与所述标准幅度值的大小进行比较，并根据比较结果选择第一影响系数k1或第二影响系数k2。
98.具体而言，本发明实施例通过扫描周期的运动幅度进行确定，以准确衡量其与标准幅度值的关系，从而对于第一影响系数或第二影响系数的确定更为精准，进而实现对于运动特征的有效确定，实现对于运动特征的高效消除，提高磁共振成像的质量。
99.具体而言，当选择第一影响系数k1对扫描信息集内的相位进行修正时，将运动特征在该区的分布密集的区域对应的相位进行削减；
100.当选择第二影响系数k2对扫描信息集内的相位进行修正时，将运动特征在该区的分布密集的区域对应的相位进行削减；
101.采用第一影响系数k1进行相位削减，削减之后的相位为€＝€0
×
(1-k1)；
102.采用第二影响系数k2进行相位削减，削减之后的相位为€＝€0
×
(1-k2)，其中€0为初始相位。
103.具体而言，本发明实施例通过对运动特征的分布密集程度进行确定，并且不同的密集程度对应不同的影响系数，并利用确定的影响系数对相位进行调整，以确定运动特征
对相位的影响，实现了运动特征在数据信息中相位的体现，能够实现将运动特征的影响有效剔除的作用，大大提高扫描信号的精准性，进而提高图像质量。
104.具体而言，根据所述影响系数对所述分析结果进行更正，并将更正之后的扫描信号作为待转换信号集包括：
105.对于任意区设置坐标系，并将坐标原点设置在运动特征上，分别确定在该区内的各个像素点对应的坐标参数，以所述运动特征所在的像素点设置为一级区域，并设置有第一标识m1；
106.距离所述运动特征的距离≤l1的区域设置为二级区域，并设置有第二标识m2；
107.距离所述运动特征的距离》l1的区域设置为三级区域，并设置有第三标识m3，所述一级区域、二级区域和三级区域的面积为s1。
108.具体而言，本发明实施例通过距离运动特征的距离进行分区域，并针对各个区域设定对应的标识特征，实现对各个区域的标定，因此在扫描数据集内对于哪些信号数据进行更正，只要确定对应的标识就可以进行快速更正，有效提高信号处理的便捷性，提高信号更正的处理效率，进而提高磁共振图像的生成效率，提高图像的成像质量和成像效率。
109.具体而言，根据所述影响系数对所述分析结果进行更正包括：
110.识别所述数据集内的标识信息；
111.根据所述标识信息进行更正。
112.具体而言，本发明实施例通过对数据集内的标识信息进行识别，确定数据集内哪些数据进行何种调整，实现对数据的有效定位，并根据标识信息进行更正，有效提高更正效率，实现对于数据集内的数据的有效处理，大大提高成像前的信号处理，提高数据处理的精准性。
113.具体而言，当确定数据集内的标识信息为第一标识信息，则将对应的相位进行削减；
114.当确定数据集内的标识信息为第二标识信息，则将对应的相位进行更正；
115.当确定数据集内的标识信息为第三标识信息，则将对应的相位保持不变。
116.具体而言，本发明实施例通过确定标识信息，在实际应用中对于的标识信息均可以为对应的关键字符，通过设置关键字符确定标识信息，不同的标识字符可以对应不同的标识信息，对应的标识信息不同选择的相位处理方式也不同，本发明实施例中若是第三标识信息，则表示该数据内的相位受到运动特征的影响较小，可以进行忽略不计，因此对数据中的相位不进行调整，保持原相位信息。
117.具体而言，本发明实施例中的进行削减表示原相位的基础上进行降低，确定运动相位叠加，剔除运动特征带来的相位叠加，保证数据的精准性。
118.本发明实施例中的进行更正表示将数据中的多个相位中的满足一定条件的相位进行剔除，本发明实施例中的第二标识信息具有增加新的相位的功能，本发明实施例将相位较小的数据进行删除，以剔除运动特征对数据的影响，有效提高数据的精准性，提高数据处理效率。
119.具体而言，在实际应用中任意像素位置的数据信息是由多个相位信息构成的，且不同的相位对应的幅度值也是不同的，本发明实施例中的相位信息按照从小到大进行排列，在对相位较小的数据进行删除时，是将相位角小于5度的数据进行删除，还可以是对小
于3度，在此不一一穷举，以实际的数据信息的相位角的分布为准。
120.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
121.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。