磁共振线圈合并系数计算方法、磁共振成像方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振成像领域，特别涉及一种磁共振线圈合并系数计算方法、磁共 振成像方法及其装置。
【背景技术】
[0002] 在磁共振成像技术中，成像的速度是衡量成像方法的一个很重要标准。限制成像 速度的很重要因素是数据采集，以及k空间填充。一般的数据采集方式要采满k空间数据， 然后才能进行重建得到图像。磁共振并行采集重建技术，是利用线圈重组合并的方式，对欠 采样的数据进行填补，利用填补完整的k空间数据进行重建。利用这样的方式，可以根据需 求，只采集一部分k空间数据，不必采满整个k空间。因此这样的方法可以大大加快成像的 速度。
[0003] 比较常用的并行重建方法之一是GRAPPA。传统的GRAPPA算法如图1所示，黑色 实点代表为实际采集的k空间数据；白色空点为欠采样需要填补的数据；灰色实点表示为 了计算线圈合并参数，而适量全采的校准数据。GRAPPA算法认为，图中任意一个空心点可 以表示为周围黑色实点的线性叠加，相当于对多个线圈的数据进行了合并。而线圈合并系 数Ii ij(第i个线圈，第j个位置，如图1)可以通过黑色的实点拟合灰色点来确定。线圈合 并系数确定后，其他白色空心点即可根据求得的合并系数以及黑色实点计算填补得到，从 而重建得到完整的k空间数据。
[0004] 线圈合并系数又可称为卷积核，在传统方法中，卷积核的计算方向，只加入了相位 编码方向，以及通道方向。为了优化效果，近年来，很多方法引入了其他方向如频率编码方 向，以及k-t中时间方向等。这些维度的引入，使卷积核的信息增加，但是随着过多的引入， 信息会出现冗余，而且由于噪声的影响，使得计算的系数仍然受到影响；而卷积核过大，使 得要拟合的系数增多，也带来计算的不稳定性。而卷积核过小，则数据信息不足，计算过程 不够准确。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是提供一种磁共振并行成像线圈合并系数计算方法、磁共振 并行成像方法及其装置，解决在卷积核选取过程中的由于卷积核选取过大造成信息量增 加，信息冗余，并且噪声过多，拟合系数增多，计算不稳定的影响，以及在卷积核选取过小 时，计算数据不足，结果不准确的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种磁共振并行成像线圈合并系数计算方法， 包括如下步骤：
[0007] a)采集k空间数据，所述k空间数据包括采集数据和校准数据；
[0008] b)对所述采集数据进行数据提炼得到提炼数据，所述采集数据在提炼方向上的维 数为n，所述提炼数据在所述提炼方向上的维数为t，所述t、η均为正整数且t〈n ;
[0009] c)由所述提炼数据和所述校准数据计算得到线圈合并系数。
[0010] 优选的，所述步骤a)中k空间数据的数据方向包括以下任意一种或多种：频率编 码方向、相位编码方向、通道方向、时间方向、3d扫描中的第二相位编码方向或上述多个方 向合并形成的方向。
[0011] 优选的，所述步骤b)中数据提炼方法为矩阵降维法。
[0012] 优选的，所述步骤b)中矩阵降维法包括如下步骤：
[0013] 将所述米集数据的第一方向向量作为基础向量，所述第一方向与提炼方向垂直；
[0014] 计算所述采集数据的协方差矩阵，并选取所述协方差矩阵归一化正交特征矢量中 特征值较大的前t个值，组成提炼系数；
[0015] 由所述提炼系数计算得到提炼数据。
[0016] 优选的，所述步骤b)中矩阵降维法包括如下步骤：
[0017] 将所述采集数据的第一方向向量作为基础向量，所述第一方向与提炼方向垂直；
[0018] 按照相同数据方向将所述采集数据分类得到各类第一方向向量〇bk_Sxl、0bk_ Sx2、…、0bk_Sxi ;
[0019] 由所述各类第一方向向量计算各类样本第一方向向量均值〇bk_Sml、0bk_Sm2、…、 0bk_Smi和总样本第一方向向量均值0bk_Sm，并进而计算得到样本类内离散度矩阵0bk_ Ssl、0bk_Ss2、...、0bk_Ssi 以及样本间离散度矩阵 0bk_Ssb ;
[0020] Obk^SsrkObk^Ssb的前t个最大特征值对应的特征向量分别为wil、wi2、…、wit, 将wil、wi2至wit组合成一个矩阵作为所述提炼数据。
[0021] 进一步的，所述第一方向为所述采集数据的列向量方向或行向量方向。
[0022] 本发明还提供了一种磁共振并行成像方法，包括在所述的磁共振并行成像线圈合 并系数计算方法计算得到线圈合并系数后，根据所述线圈合并系数和所述采集数据，填补 得到完整的k空间数据，将所述完整的k空间数据变换到图像域得到图像。
[0023] 本发明还提供了一种磁共振并行成像装置，包括：
[0024] 采集单元，适于采集k空间数据，所述k空间数据包括采集数据和校准数据，所述 k空间数据至少包含一个数据方向；
[0025] 计算单元，适于对所述采集数据进行数据提炼得到提炼数据，所述采集数据在提 炼方向上的维数为n，所述提炼数据在所述提炼方向上的维数为t，所述t、η均为正整数且 t〈n，并由所述提炼数据和所述校准数据计算得到线圈合并系数；
[0026] 填补单元，适于根据所述线圈合并系数和所述采集数据，填补得到完整的k空间 数据；
[0027] 成像单元，适于将所述完整的k空间数据变换到图像域得到图像。
[0028] 优选的，所述计算单元适于：将所述采集数据的第一方向向量作为基础向量，所述 第一方向与提炼方向垂直；计算所述采集数据的协方差矩阵，并选取所述协方差矩阵归一 化正交特征矢量中特征值较大的前t个值，组成提炼系数；由所述提炼系数计算得到提炼 数据。
[0029] 优选的，所述计算单元适于：将所述采集数据的第一方向向量作为基础向量，所述 第一方向与提炼方向垂直；按照相同数据方向将所述采集数据分类得到各类第一方向向量 0bk_Sxl、0bk_Sx2、…、0bk_Sxi ;由所述各类第一方向向量计算各类样本第一方向向量均 值0bk_Sml、0bk_Sm2、...、0bk_Smi和总样本第一方向向量均值0bk_Sm，并进而计算得到样 本类内离散度矩阵〇bk_Ssl、Obk_Ss2、…、Obk_Ssi以及样本间离散度矩阵Obk_Ssb ;Obk_ Ssr1=I=Obk^Ssb的前t个最大特征值对应的特征向量分别为wiI、wi2、…、wit,将wiI、wi2 至wit组合成一个矩阵作为所述提炼数据。
[0030] 通过本发明所提供的技术方案，针对磁共振并行采集重建过程中选取的卷积核， 进行数据重提炼，使得提炼后的数据量减小，信号特征得到增强，利用提炼后的卷积核，进 行数据填补，得到新的卷积核比原有的得到了优化。这样一方面可以一定程度去除噪声的 影响，使得信号特征强化，优化系数计算的准确性，稳定性；更进一步，可以使得卷积核的选 取更加容易。
【附图说明】
[0031] 图1为现有技术线圈合并系数计算示意图；
[0032] 图2为本发明磁共振并行成像线圈合并系数计算方法流程图。
【具体实施方式】
[0033] 为了使本发明的上述目的、特征、优点能够更为显而易懂，下面结合附图和实施例 对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。
[0034] 本发明提供了一种磁共振并行成像线圈合并系数计算方法，图2为其流程图，请 参见图2,所述方法包括如下步骤：
[0035] S101，采集k空间数据，所述k空间数据包括采集数据和校准数据；
[0036] S102,对所述采集数据进行数据提炼得到提炼数据，所述采集数据在