专利名称：基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像技术，尤其涉及一种基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法。
背景技术：
磁共振成像技术是当今心血管等疾病临床诊断中极为重要的一项技术。磁共振成像速度是磁共振成像技术中十分重要的一项属性。现有技术中基于磁共振的快速成像方法主要包括基于物理的快速成像序列、基于系统硬件的加速技术以及基于信号处理理论的稀疏采样快速成像方法。在基于信号处理理论的稀疏采样快速成像方法中，部分可分离函数算法(Partial Separable Functions)通过将动态磁共振成像信号分解为与空间和时间相关的函数参数进行成像，克服了磁共振成像中时间和空间分辨此消彼长的制约关系，然而部分可分离函数算法要求采集足够多的预扫描数据才能对算法中的时间基函数和空间基函数等参数进行估计，造成预扫描时间过长、难以在临床中得到应用的缺点。Anthony、 Zhi-pei Liang等学者系统地研究了压缩传感(Compressed Sensing)理论和部分可分离函数算法，并提出了将这两种方法结合的动态成像模型，然而这些模型只是对原有的部分可分离函数成像模型进行约束重建，虽然提高了重建图像的质量，但仍然无法大幅减少部分可分离函数重建所需的预扫描数据量，其预扫描时间仍然较长。发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法。
本发明提出的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法包括以下步骤对所述观察对象的K空间数据进行稀疏采样，获得导航数据以及图像数据；根据所述导航数据以及所述图像数据，利用部分可分离函数算法获得中间数据；根据所述中间数据，利用压缩传感算法获得所述观察对象的最终图像。
优选地，通过对所述观察对象的K空间低频数据进行全采样，获得所述导航数据； 通过对所述观察对象的K空间低频数据进行全采样，并对所述观察对象的K空间高频数据进行降采样获得所述图像数据。
优选地，根据所述导航数据以及所述图像数据，利用部分可分离函数算法获得中间数据包括根据所述导航数据获得所述中间数据的时间基函数以及频率成分参数；根据所述图像数据以及所述时间基函数获得所述中间数据的空间基函数；根据所述中间数据的时间基函数、空间基函数以及所述频率成分参数获得所述中间数据。
本发明提出的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法在部分可分离函数算法的基础上，对每一次帧磁共振数据进行相同轨迹的随机降采样，减少了每一次扫描的相位编码数，从而减少了预扫描数据量和扫描时间，在保证图像高分辨率的同时，达到了快速成像的目的。
图I是本发明一实施例的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法流程图2是本发明一实施例的利用部分可分离函数算法获得中间数据的流程图3为采用原部分可分离函数算法与本发明方法的实验结果对比图4为采用本发明实现人体无任何门控和自由呼吸条件下的心脏成像图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。
图I所示为本发明一实施例的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法流程图。
在步骤SlOO中，对所述观察对象的K空间数据进行稀疏采样，获得导航数据以及图像数据。具体地，对所述观察对象的同一扫描层面进行反复多次的采样，在每次采样中同时获得一组所述导航数据以及一组所述图像数据。其中，在多次采样中均使用相同的采样轨迹，所述采样轨迹可利用贝叶斯理论设计求得，所述采样轨迹包括但不限于笛卡尔轨迹、 径向轨迹、螺旋轨迹。
在本实施例中，通过对所述观察对象的K空间中央部分的低频数据进行全采样， 获得所述导航数据Si。例如，对所述观察对象的同一扫描层面进行N次采样，采样的时刻为 t1; t2，. . .，tN，在每一采样时刻采集K空间中央部分的低频数据Q个，得到所述导航数据S1, 所述导航数据S1的矩阵表示为
权利要求
1.一种基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法，用于对观察对象成像，其特征在于，包括以下步骤对所述观察对象的K空间数据进行稀疏采样，获得导航数据以及图像数据；根据所述导航数据以及所述图像数据，利用部分可分离函数算法获得中间数据；根据所述中间数据，利用压缩传感算法获得所述观察对象的最终图像。
2.如权利要求I所述的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法，其特征在于，通过对所述观察对象的K空间低频数据进行全采样，获得所述导航数据。
3.如权利要求I所述的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法，其特征在于，通过对所述观察对象的K空间低频数据进行全采样，并对所述观察对象的K空间高频数据进行降采样获得所述图像数据。
4.如权利要求I所述的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法，其特征在于，根据所述导航数据以及所述图像数据，利用部分可分离函数算法获得所述中间数据包括根据所述导航数据获得所述中间数据的时间基函数以及频率成分参数；根据所述图像数据以及所述时间基函数获得所述中间数据的空间基函数；根据所述中间数据的时间基函数、空间基函数以及所述频率成分参数获得所述中间数据。
5.如权利要求I所述的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法，其特征在于，采用笛卡尔轨迹、径向轨迹、螺旋轨迹其中之一对所述观察对象的K空间数据进行稀疏采样。
全文摘要
本发明公开了一种基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法，用于对观察对象成像，其包括以下步骤对所述观察对象的K空间数据进行稀疏采样，获得导航数据以及图像数据；根据所述导航数据以及所述图像数据，利用部分可分离函数算法获得中间数据；根据所述中间数据，利用压缩传感算法获得所述观察对象的最终图像。本发明提出的基于图像低秩与稀疏特性的磁共振成像方法在现有部分可分离函数算法的基础上，对每一次帧磁共振数据进行相同轨迹的随机降采样，减少了每一次扫描的相位编码数，从而减少了预扫描数据量和扫描时间，在保证图像高分辨率的同时，达到了快速成像的目的。
文档编号A61B5/055GK102934995SQ20121039760
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者谢国喜, 张晓咏, 刘新, 郑海荣, 邱本胜 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院