基于多层同时激发的多次激发的磁共振扩散成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振技术领域，特别涉及一种多层同时激发的多次激发的磁共振扩 散成像方法。
【背景技术】
[0002] 磁共振扩散成像技术是目前活体测量水分子扩散运动的唯一影像手段，它通过施 加扩散梯度感知水分子的微观运动，来探测组织的微细结构，既可以获得结构信息，又可以 产生功能信息，因此该技术在过去十年内得到了很快的发展，并逐渐成为了一项重要的常 规临床检查和科研工具。目前，临床上使用的扩散成像方法通常是单次激发平面回波成像 (Echo planar imaging，简称EPI)。单次激发EPI成像的特点是扫描时间短，受被试者的运 动影响较小，然而，单次激发成像技术也有它本身的不足，由于沿着相位编码方向的采集带 宽较小，在磁介质率相差较大的不同组织交界处会产生较严重的图像变形，这也限制了图 像的空间分辨率。
[0003] 为了减小图像变形，提高图像分辨率，近年来提出了多次激发扩散成像。多次激发 通过减小每次激发采集的相位编码的数目，提高采集带宽，因而能有效减少图像变形，达到 较大的采集矩阵，提高空间分辨率。不过，因为施加了扩散梯度，运动的质子无法完全聚相， 导致每次激发过程中图像会产生一个随机的相位误差。
[0004] 目前可通过在图像域进行相位校正，以去除多次激发扩散成像中的相位误差。图 像域的相位校正方法有很多，一般是每次激发成像完毕前额外采集导航回波数据，获得每 次激发的相位信息，从而在重建过程中把相位移除。但是，在图像域的相位校正仍然存在缺 陷，那就是需要导航回波数据与成像数据在图像域是吻合的，而在很多情况下，导航回波数 据与成像数据的采集带宽无法做到完全一样，这样相位误差不准确，就会影响最终的图像 质量。在这种情况下，需要进行成像数据和导航回波数据之间的图像配准，这会给成像及重 建带来麻烦。
[0005] 为了提高成像速度，减少扫描时间，近年来提出了多层同时激发技术。多层同时激 发技术在一次激发中可以同时激发多个成像层面，减少成像需要采集的数据量，因而可以 有效地提高成像速度，减少扫描时间。目前多层同时激发技术已经广泛应用于脑功能成像 和单次激发的扩散成像，但尚未广泛应用于多次激发扩散成像技术，主要原因是未能有效 与多次激发之间的相位校正技术结合起来。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0007] 有鉴于此，本发明需要提供一种基于多层同时激发的多次激发的磁共振扩散成像 方法，能够有效消除不同激发之间的运动伪影，提供高图像的分辨率，减少图像变形，提高 成像速度。
[0008] 根据本发明的一个实施例，提出了一种基于多层同时激发的多次激发的磁共振扩 散成像方法，包括以下步骤：
[0009] 使用多层同时激发脉冲对被测目标进行多次激发，并在每次激发的过程中通过多 通道线圈对所述被测目标进行信号采集，以获取多次激发的多通道降采的k空间数据；
[0010] 根据所述多次激发的多通道降采的k空间数据恢复每次激发的完整的多通道的k 空间数据；
[0011] 分别对每次激发的完整的多通道的k空间数据进行傅立叶逆变换，以得到多次激 发的多通道的图像域数据；
[0012] 对所述多次激发的多通道的图像域数据进行合并以生成所需图像。
[0013] 根据本发明的一个的实施例，其中，所述根据所述多次激发的多通道降采的k空间 数据，恢复每次激发的完整的多通道的k空间数据具体包括：
[0014] 恢复每次激发在本次激发未被采集到而其他次激发采集到的k空间位置的数据， 以获得每次激发对应的多层同时激发数据；
[0015] 对每次激发对应的多层同时激发数据进行解混叠，以恢复每次激发的完整的多通 道的k空间数据。
[0016] 根据本发明的一个的实施例，其中，通过以下公式恢复所述每次激发在本次激发 未被采集到而其他次激发采集到的k空间位置的数据，以获得每次激发对应的多层同时激 发数据：
[0018] 其中九11'[(1，吧厶）44'[(1具）」」/[(1其），仏，111，11)为待恢复数据点在频 率编码方向、相位编码方向和层选方向的坐标，也,^仏，!11，11)为所述待恢复数据点在第11次 采集、第i次激发过程中、第j个通道对应的k空间数据，（k'，π/ ,η')为在所述待恢复数据点 所在的预设范围内的已采集到的数据点在频率编码方向、相位编码方向和层选方向的坐 标，也，, 1，7仏'，!11/，11/)为第11'次采集、第1 /次激发过程中、第」/个通道在所述待恢复数据点 所在的预设范围内已采集到的数据点(k'，π/，!/)的k空间数据，Α为所述预设范围，NSA为总 平均次数，N s为总激发次数其为总通道数，NSA、Ns和Nc为正整数，w2(h'，y，k' V V )为 第h'次采集、第次激发、第y个通道、数据点(k'，n/ ,η')对应的权重系数。其中，所述权重 系数是基于满采的多次激发的导航回波数据所构建的线性方程求解获得的。
[0019] 根据本发明的一个的实施例，其中，通过以下公式对所述每次激发对应的多层同 时激发数据进行解混叠，以恢复每次激发的完整的多通道的k空间数据：
[0021 ]其中，h，h ' e (1，NSA)，j，j' e (1，Nc)，（ k，m，η)为待恢复数据点在频率编码方向、 相位编码方向和层选方向的坐标，du(k，m，n)为所述待恢复数据点在第h次采集过程中，第 j个通道对应的k空间数据，（k'，π/，!/)为在所述待恢复数据点所在的预设范围内的已采集 到的数据点在频率编码方向^目位编码方向的和层选方向的坐标川^^仏'^^彡为第!!' 次采集过程中，第个通道在所述待恢复数据点所在的预设范围内已采集到的数据点(k'， π/，!/ )的k空间数据，A为所述预设范围，NSA为总平均次数，Nc为总通道数，NSA和Nc为正整 数，且Nc大于l，W4(h'，，k'，π/ ,η')为第h'次采集、第y个通道、数据点(k'，π/ ,η')对应的 权重系数。其中，所述权重系数是基于满采的未施加扩散梯度的多次激发的成像回波数据 所构建的线性方程求解获得的。
[0022] 根据本发明的一个实施例，所述根据所述多次激发的多通道降采的k空间数据恢 复每次激发的完整的多通道的k空间数据具体包括：
[0023] 通过以下公式对所述多次激发的多通道降采的k空间数据进行一步数据插值以得 到每次激发的完整的多通道的k空间数据：
[0025] 其中九11'[(1，吧厶）44'[(1具）」」/[(1其），仏，111，11)为待恢复数据点在频 率编码方向、相位编码方向和层选方向的坐标，也,^仏，!11，11)为所述待恢复数据点在第11次 采集、第i次激发过程中、第j个通道对应的k空间数据，（k'，π/ ,η')为在所述待恢复数据点 所在的预设范围内的已采集到的数据点在频率编码方向、相位编码方向和层选方向的坐 标，也，, 1，7仏'，!11/，11/)为第11'次采集、第1 /次激发过程中、第」/个通道在所述待恢复数据点 所在的预设范围内已采集到的数据点(k'，π/，!/)的k空间数据，Α为所述预设范围，NSA为总 平均次数，N s为总激发次数其为总通道数，NSA、Ns和Nc为正整数，w5(h' ?，k' V V )为 第h'次采集、第V次激发、第y个通道、数据点(k'，n/ ,η')对应的权重系数。其中，所述权重 系数是基于满采的多次激发的导航回波数据所构建的线性方程求解获得的。
[0026] 根据本发明的一个实施例，所述信号采集包括带导航回波数据的多次激发ΕΡΙ扩 散成像或多次激发螺旋扩散成像。
[0027] 根据本发明的一个实施例，其中，使用CAIPI技术进行信号采集以获得成像回波数 据和导航回波数据。
[0028] 根据本发明的一个实施例，其中，所述多次激发的导航回波数据为自导航回波数 据或额外采集的导航回波数据。
[0029] 根据本发明的一个实施例，所述对所述多次激发的多通道的图像域数据进行合并 方法至少包括最优化信噪比方法、平方和S0S方法、自适应重建ACC方法、主成分分析PCA方 法和奇异值分解SVD方法中的一种或多种。
[0030] 本发明实施例的一种基于多层同时激发的多次激发的磁共振扩散成像方法，通过 使用多层同时激发脉冲对被测目标进行多次激发，并在每次激发的过程中通过多通道线圈 对被测目标进行信号采集，并进行图像重建，能够有效消除不同激发之间的运动伪影。使用 多次激发的方式采集扩散图像，提高图像分辨率，减少图像变形;使用多层同时激发采集图 像，有效减少成像需要采集的数据量，提高成像速度。
[0031] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0032] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0033] 图1为根据本发明一个实施例的基于多层同时激发的多次激发的磁共振扩散成像 方法的流程图；
[0034] 图2为根据本发明的一个具体实施例的采集序列原理示意图；
[0035] 图3为根据本发明一个实施例的