一种基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法及系统与流程

本发明涉及远程医疗技术，尤其是一种基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法及系统。

背景技术：

1、核磁共振成像mri(magneticresonanceimaging)是一种利用核磁共振原理的最新医学影像新技术，对脑、甲状腺、肝、胆、脾、肾、胰、肾上腺、子宫、卵巢、前列腺等实质器官以及心脏和大血管有绝佳的诊断功能。与其他辅助检查手段相比，核磁共振具有成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高和图像更清晰、对人体无害等优点，可帮助医生“看见”不易察觉的早期病变，已经成为肿瘤、心脏病及脑血管疾病早期筛查的利器。

2、epi(echoplanarimagingsequence，平面回波成像序列)是以平面回波成像的方式采集回波信号的脉冲序列，是mri扫描常用序列之一，具有极快的成像速度，对磁共振梯度系统要求极高，对磁场均匀性十分敏感，较差的磁场均匀性会使得图像产生严重畸变，为了降低图像畸变，可以采用多次激发的方式来实现，但会增加数据校正难度。dwi(diffusionweightedimaging，弥散扩权成像)核磁共振中的一个特殊序列，其基础是水分子运动；往往采用epi序列来实现，对物体分子的扩散十分敏感，可以用来对人体出血进行检查；dwi对磁共振系统硬件要求十分严格，往往需要大量的前期预校正和后期处理，同时为了降低图像畸变，也可以基于多次激发epi来实现，这一技术被称为多次激发dwi成像技术。

3、目前，epi-dwi在很多方向都得到了广泛的应用，然而由于奇偶回波之间的不匹配、涡流影响以及场不均匀性，会使得成像结果出现明显的伪影和畸变，极大影响了图像的质量，进而影响了诊断的准确性。

4、首先，为了解决奇偶回波之间的不匹配产生的伪影问题，可以通过额外扫描几个未经过相位编码的回波数据，对其进行处理得到奇偶回波的相位误差并补偿进入成像回波中，以达到抑制伪影的效果。

5、其次，图像中的畸变是由于epi/dwi序列具有较长的回波间隔，这使得其相位方向对于磁共振的场均匀性尤为敏感。因此降低畸变的最直接的方法是降低成像序列的回波间隔，一个比较成熟的技术是多次激发epi/dwi技术。通过多次扫描数据并隔行填充k空间可以成倍减小回波间隔，从而成倍降低图像畸变并有效提高图像信噪比和分辨率。虽然多次激发技术十分有利于提高成像质量，但由于扩散成像对于运动十分敏感，成像过程中施加的长时间高强度梯度会导致每次激发的回波存在相位差，从而导致伪影。因此需要使用并行成像技术来对这种伪影进行去除。

6、目前现有的方法是采用图像空间采样的图像重建技术来对高次激发的epi/dwi进行重建。其基本思路包括以下几个方面：(1)基于现有的自旋回波epi/dwi序列进行修改，在采集成像回波结束后继续施加180°脉冲采集一个完整的k空间中心数据作为导航信号；(2)关闭相位编码，采集未经相位编码的预扫描数据，处理之后用于成像回波和再采集导航回波的奇偶回波不匹配校正；(3)处理导航信号得到每一次激发的相位图，通过做共轭差求相位误差以补偿进成像回波重建中从而达到伪影去除的效果；(4)最后，每次激发所得到的数据经过上述步骤处理后继续进行傅里叶变换得到图像，然后对这些数据在图像域取幅值的平方和来合并所有图像以得到最终的图像。

7、综上所述，目前现有的方法在成像过程中依旧需要额外采集预扫描数据进行奇偶回波校正，这在一定程度上会增加扫描时间，并且预扫描数据在一些比较差的场景下，如信号较弱时则无法完全消除伪影。另外，再采集导航回波信号的回波时间间隔和成像回波间隔不一致，使得两种回波重建出来的图像畸变情况会存在差异，会影响之后重建过程中相位校正的效果。因此，在基于并行成像技术进行校正时，最终图像可能依旧残留运动伪影。

技术实现思路

1、本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法及系统，以在不增加扫描时间的前提下去除平面回波成像过程中产生的伪影。

2、本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

3、本发明的一种基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法，其过程包括如下步骤：

4、步骤1：先采集磁共振设备的第一次成像回波数据dimg，再采集第二次成像回波数据dnav；

5、步骤2：对第一次成像回波数据dimg和第二次成像回波数据dnav进行处理，得到维度完全一致的第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav；

6、步骤3：对第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav进行矩阵构造和迭代，获得成像回波k空间数据dpoc；

7、步骤4：对获得的成像回波k空间数据dpoc进行数据合成处理，获得最终的图像数据im。

8、本发明的一种基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法的特点也在于：

9、进一步地，所述步骤1中，在采集第一次成像回波数据dimg的第一磁共振自旋回波epi/dwi序列上增加了一个180°脉冲结构，获得再采集第二次成像回波数据dnav时的第二磁共振自旋回波epi/dwi序列。

10、进一步地，所述步骤2中，对第二次成像回波数据dnav进行填零操作，从而将第二次成像回波数据dnav的维度wnav拓展到与一次成像回波数据dimg的维度wimg相同，获得第二次成像回波k空间数据dnav。

11、进一步地，所述步骤2中，将第一次成像回波数据dimg的按照奇偶回波类型分开，所分离除去的数据位置执行填零操作进行处理，获得第一次成像回波k空间数据dimg。

12、进一步地，所述步骤3中，采用正操作矩阵h对第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav进行矩阵构造，得到矩阵h(dimg)和矩阵h(dnav)。

13、进一步地，所述步骤3中，对矩阵h(dnav)进行奇异值分解，获得矩阵h(dnav)的信号子空间vsps和噪声子空间vspn。

14、进一步地，所述步骤4中，所述数据合成的过程包括傅里叶变换、相位分析和复数求和。

15、本发明还公开了一种所述的基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法的系统，包括成像回波数据采集模块、再采集导航回波采集模块、k空间数据构造模块、低秩迭代模块和k空间数据合成模块；

16、所述成像回波数据采集模块，用于采集磁共振设备的第一次成像回波数据dimg，并将第一次成像回波数据dimg发送给所述k空间数据构造模块；

17、所述再采集导航回波采集模块，在所述成像回波数据采集模块的第一磁共振自旋回波epi/dwi序列上增加一个180°脉冲后作为第二磁共振自旋回波epi/dwi序列，再次采集第二次成像回波数据dnav并将第二次成像回波数据dnav发送给所述k空间数据构造模块；

18、所述k空间数据构造模块，对第一次成像回波数据dimg和第二次成像回波数据dnav进行处理，得到维度完全一致的第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav；

19、所述低秩迭代模块，对第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav进行矩阵构造和迭代，获得成像回波k空间数据dpoc；

20、所述k空间数据合成模块，对获得的成像回波k空间数据dpoc进行数据合成处理，获得最终的图像数据im。

21、本发明还公开了一种电子设备，包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法。

22、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法。

23、与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

24、本发明公开了一种基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法及系统，包括：先采集磁共振设备的第一次成像回波数据dimg，再采集第二次成像回波数据dnav；对第一次成像回波数据dimg和第二次成像回波数据dnav进行处理，得到维度完全一致的第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav；对第一次成像回波k空间数据dimg和第二次成像回波k空间数据dnav进行矩阵构造和迭代，获得成像回波k空间数据dpoc；对获得的成像回波k空间数据dpoc进行数据合成处理，获得最终的图像数据im。基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像系统包括成像回波数据采集模块、再采集导航回波采集模块、k空间数据构造模块、低秩迭代模块和k空间数据合成模块。

25、本发明的基于再采集导航回波的平面回波扩散加权成像方法及系统，具有以下几个方面的技术特点。

26、1、不需要额外的未经相位编码的奇偶回波数据来校正奇偶回波相位提高了扫描成像效率；

27、2、不需要额外扫描数据来实现并行成像；

28、3、对于导航回波的图像畸变更加不敏感可以得到更好的伪影去除效果。

29、本发明的平面回波扩散加权成像方法及系统，具有扫描成像效率高、对于导航回波的图像畸变更加不敏感使得伪影去除效果好等优点。