专利名称：一种磁共振参数重建方法及系统的制作方法
一种磁共振参数重建方法及系统
技术领域：
本发明涉及了磁共振成像技术，特别是一种磁共振参数重建方法及系统。
背景技术：
弥散张量成像(DiffusionTensor Imaging DTI)是在弥散加权成像(DiffusionWeighted Imaging DffI)基础上发展起来的新的成像方法,其利用水分子的弥散各向异性进行成像，可无损的从微观领域评价组织结构的完整性，为疾病的预防、诊断及治疗提供更多的信息。但是，相比其他的磁共振成像技术，DTI需要较长的扫描时间，且信噪比较低。为了降低噪声的影响，DffI中通常采用多次扫描求平均的方法，这将导致扫描时间成倍增加，严重制约了其在医疗中的应用。因此，快速DTI成像具有重要的研究意义。—般来说,弥散张量的大小米用弥散张量系数D来表不,D为一个3x3的对称矩阵(共有6个未知数)，通过求解这个矩阵的特征值和特征向量就可以分析出DTI的一些常用参数。传统的DTI成像方法，通过在不同的方向上施加弥梯度，得到相应的DWI图像，对DWI图像进行数学变化，通过拟合求出D值(即弥散张量系数)。为了实现快速DTI成像，研究人员主要探索从降采的K空间中重建出D值的方法。目前常用的方法是从降采数据中重建出DWI图像，然后采用传统的方法计算D值，重建方法可采用压缩感知(Compressed Sensing CS),并行成像(Parallel Imaging)等。但是,从降采数据中重建DWI图像，再用DWI图像计算D值，会造成误差传递，重建时引入的误差会导致拟合D值时产生错误，使DTI图像带来较多的伪影。
发明内容基于此，有必要提供一种能够有效减少伪影，提高参数重建的质量的磁共振参数重建方法。一种磁共振参数重建方法，包括以下步骤按随机降采矩阵采集得到弥散加权成像的K空间数据；建立所述弥散加权成像的数学模型，所述数学模型含有弥散张量系数；定义目标函数，采用最优化问题求解的方法拟合所述弥散张量系数定义目标函数，并加入稀疏约束；根据降采数据，求解所述弥散张量系数，使得所述目标函数最小。进一步地，所述建立的数学模型为 /. =I0e_bg、eiVl其中，b为弥散权重系数,gj为第j个弥散梯度向量，I0为参考图像，D为弥散张量系数，^为图像相位。进一步地，所述目标函数加入稀疏约束定义如下
权利要求
1.ー种磁共振參数重建方法，包括以下步骤 按随机降采矩阵采集得到弥散加权成像的K空间数据； 建立所述弥散加权成像的数学模型，所述数学模型含有弥散张量系数； 定义目标函数，采用最优化问题求解的方法拟合所述弥散张量系数，并加入稀疏约束； 根据降采数据，求解所述弥散张量系数，使得所述目标函数最小。
2.根据权利要求I所述的磁共振參数重建方法，其特征在于，所述建立的数学模型为
3.根据权利要求I所述的磁共振參数重建方法，其特征在于，所述目标函数加入稀疏约束定义如下
4.根据权利要求I所述的磁共振參数重建方法，其特征在于，所述利用降采数据，求解所述弥散张量系数，使得所述目标函数最小的步骤包括，求取所述目标函数对所述弥散张量系数的导数。
5.根据权利要求4所述的磁共振參数重建方法，其特征在于，所述利用降采数据，求解所述弥散张量系数，使得所述目标函数最小的步骤还包括采用非线性共轭梯度下降法、模拟退火法、Bregman 算法、FPC(Fixed_Point Continuation)算法、Llnagic 算法、Ll-Ls 算法、牛顿下降法、遗传算法等来求所述目标函数的最小值。
6.一种磁共振參数重建系统，其特征在于，包括 成像模块，用于按随机降采矩阵采集弥散加权成像的K空间数据； 建模模块，用于建立所述弥散加权成像的数学模型，所述数学模型中含有弥散张量系数； 重建模块，用于定义目标函数，采用最优化问题求解的方法拟合所述弥散张量系数，并加入稀疏约束； 运算模块，用于根据降采数据，求解所述弥散张量系数，使得所述目标函数最小。
7.根据权利要求6所述的磁共振參数重建系统，其特征在于，所述建模模块建立的数学模型为:も=1广、ハ 其中，b为弥散权重系数，gj为第j个弥散梯度向量，I0为參考图像，D为弥散张量系数，Φj为图像相位。
8.根据权利要求6所述的磁共振參数重建系统，其特征在于，所述重建模块采用如下公式K定义目标函数，并加入稀疏约束
9.根据权利要求6所述的磁共振參数重建系统，其特征在于，所述运算模块还包括求导单元，所述求导単元用于求取所述目标函数对所述弥散张量系数的导数。
10.根据权利要求9所述的磁共振參数重建系统，其特征在于，所述运算模块包括用于求取所述K空间数据的最小值的求最小単元，所述求最小単元用于采用非线性共轭梯度下降法、模拟退火法、Bregman 算法、FPC (Fixed-Point Continuation)算法、Llnagic 算法、Ll-Ls算法、牛顿下降法、遗传算法等来求所述目标函数的最小值。
全文摘要
一种磁共振参数重建方法包括以下步骤按随机降采矩阵采集得到弥散加权成像的K空间数据；建立所述弥散加权成像的数学模型，所述数学模型含有弥散张量系数；定义目标函数，采用最优化问题求解的方法拟合所述弥散张量系数，并加入稀疏约束；根据降采数据，求解所述弥散张量系数，使得所述目标函数最小。上述磁共振参数重建方法无需重建DWI图像，直接从降采的K空间数据中计算得弥散张量系数，避免了在重建DWI图像时引入的误差而导致拟合弥散张量系数产生错误，防止误差传递。还提供一种磁共振参数重建系统。
文档编号G06T5/00GK102663701SQ20121010896
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月13日 优先权日2011年12月12日
发明者刘新, 吴垠, 朱燕杰, 梁栋, 郑海荣 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院