一种磁共振成像方法及相关设备

1.本发明实施例涉及成像技术领域，尤其涉及一种磁共振成像方法及相关设备。


背景技术：

2.磁共振由于它的无辐射、多对比度以及可获得多个方位图像的优势，在临床中被广泛使用。定量磁共振成像(mri)成像由于提供了物理量的绝对值，可以作为生物标志物，在临床应用中具有很好的前景，在多中心研究和患者疾病跟踪随访中也非常重要。为了获得定量图像，磁共振技术中经常采用多个翻转角的序列来获取数据，比如采用2个以上的翻转角的数据来获得t1 mapping定量图，结合多回波采集，又可以获得t2 mapping定量图或者t2*mapping。因为不同的翻转角采集都需要单独扫描，这样会翻倍增加扫描时间。压缩感知(compressed sensing:cs)是一种用来加速磁共振扫描速度的有效方法，因为它采用稀疏采样的k空间轨迹，大大减少采样点数。而传统加速方法都是采用每个翻转角采集进行独立加速的方法，并未使用他们之间的依赖关系，易在图像上产生严重卷叠伪影的问题，加速效果不佳。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种磁共振成像方法及相关设备，避免了在采用磁共振成像时，成像速度慢，图像上产生严重卷叠伪影的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种磁共振成像方法，包括：
5.在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据，其中，所述两个预设翻转角包括具有先后顺序的第一翻转角和第二翻转角，所述扫描数据包括对待成像样本上预设中心区域进行全采样获取的中心数据和对待成像样本上预设中心区域外进行稀疏采样获取的边缘数据；
6.基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像；
7.根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像；
8.基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像；
9.根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像。
10.可选的，所述在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据的步骤，包括：
11.通过所述至少两个预设翻转角的梯度回波序列获取待成像样本的至少两个扫描数据。
12.可选的，所述基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像的步骤，包括：
13.构建带有稀疏域约束的目标压缩感知模型；
14.基于所述目标压缩感知模型求得所述第一翻转角图像。
15.可选的，所述根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像的步骤，包括：
16.基于所述第一翻转角的中心数据的复数图像数据求出第一低频相位；
17.基于所述第二翻转角的中心数据的复数图像数据求出第二低频相位；
18.根据所述第一低频相位和所述第二低频相位得到所述低频相位差图像。
19.可选的，基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像的步骤，包括：
20.基于对应所述第二翻转角的扫描数据，构建第二翻转角的相位图像，根据所述低频相位差图像得到两翻转角的相位差图像；
21.基于所述低频相位差图像校正所述目标压缩感知模型，得到校正后的目标压缩感知模型；
22.根据所述校正后的目标压缩感知模型和对应所述第二翻转角的扫描数据生成第二翻转角图像。
23.可选的，所述根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像的步骤，包括：
24.根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像生成所述待成像样本的定量图像；
25.基于所述定量图像构建所述待成像样本的磁共振图像。
26.可选的，所述构建带有稀疏域约束的目标压缩感知模型,基于所述目标压缩感知模型求得所述第一翻转角图像的步骤，包括：
27.构建带有稀疏域约束的目标压缩感知模型为：
[0028][0029][0030]
基于所述目标压缩感知求得所述第一翻转角图像，其中，x为全采样的目标k空间，用来重建生成需要的图像；f为欠采样测量矩阵；y为欠采样的k空间数据，ψ为稀疏变换域；g为spirit的k空间卷积核,由中心满采区域求得；λ1，λ2为正则化因子。
[0031]
可选的，所述基于所述低频相位差图像校正所述目标压缩感知模型，得到校正后的目标压缩感知模型的步骤，包括：
[0032]
基于所述低频相位差图像校正所述目标压缩感知模型，得到校正后的目标压缩感知模型为：
[0033]
[0034][0035]
其中，x为全采样的目标k空间，用来重建生成需要的图像；f为欠采样测量矩阵；y为欠采样的k空间数据，ψ为稀疏变换域，g为spirit的k空间卷积核，由中心满采区域求得；λ1，λ2为正则化因子；为进行校正后的相位图像。
[0036]
第二方面，本技术实施例提供了一种磁共振成像装置，包括：
[0037]
数据获取模块，用于在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据，其中，所述两个预设翻转角包括具有先后顺序的第一翻转角和第二翻转角，所述扫描数据包括对待成像样本上预设中心区域进行全采样获取的中心数据和对待成像样本上预设中心区域外进行稀疏采样获取的边缘数据；
[0038]
转换模块，用于基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像；
[0039]
计算模块，用于根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像；
[0040]
校正模块，用于基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像；
[0041]
成像模块，用于根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像。
[0042]
第三方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的磁共振成像方法。
[0043]
上述发明中的实施例具有如下优点或有益效果：
[0044]
通过在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据，其中，所述两个预设翻转角包括具有先后顺序的第一翻转角和第二翻转角，所述扫描数据包括对待成像样本上预设中心区域进行全采样获取的中心数据和对待成像样本上预设中心区域外进行稀疏采样获取的边缘数据；基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像；根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像；基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像；根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像。利用不同翻转角间信号相位一致性的特性，在压缩感知模型中引入相位约束来提高多翻转角成像的扫描速度，其它翻转角采集数据时可以加大欠采样的倍数，进而减少采样时间，在相位约束条件下获得更高的加速倍数，从而提高多翻转角成像的扫描速度。
附图说明
[0045]
图1是本技术实施例提供的一种磁共振成像方法的流程图；
[0046]
图2是本技术实施例提供的一种磁共振成像装置的结构示意图；
[0047]
图3是本技术实施例提供的一种存储介质的结构示意图；
[0048]
图4是本技术实施例提供的一种磁共振成像的运用场景图。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0050]
图1为本技术实施例提供的一种磁共振成像方法的流程图，本实施例提供的磁共振成像方法可适用于同te不同翻转角扫描的其它场景中，比如射频功率发射图的采集中。该方法可以由磁共振成像装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，通常集成于磁共振成像设备。
[0051]
如图1所示，本发明实施例提供了一种磁共振成像方法，包括：
[0052]
s101、在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据，其中，所述两个预设翻转角包括具有先后顺序的第一翻转角和第二翻转角，所述扫描数据包括对待成像样本上预设中心区域进行全采样获取的中心数据和对待成像样本上预设中心区域外进行稀疏采样获取的边缘数据，所述构建过程为重建过程；
[0053]
在一种可能的实施方式中，所述在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据的步骤，包括：
[0054]
通过所述至少两个预设翻转角的梯度回波序列获取待成像样本的至少两个扫描数据。
[0055]
示例性的，分别采用至少两个翻转角的梯度回波序列采集数据，每个翻转角的序列可以是单回波或多回波。以2个翻转角为例进行说明，对应翻转角分别是fa1和fa2。采样轨迹采用稀疏采样的方式，其中心区域要进行全采样。典型的采样轨迹是possion disk的采样方式。
[0056]
s102、基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像；
[0057]
在一种可能的实施方式中，所述基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像的步骤，包括：
[0058]
构建带有稀疏域约束的目标压缩感知模型；
[0059]
基于所述目标压缩感知模型求得所述第一翻转角图像。
[0060]
在一种可能的实施方式中，所述构建带有稀疏域约束的目标压缩感知模型,基于所述目标压缩感知模型求得所述第一翻转角图像的步骤，包括：
[0061]
构建带有稀疏域约束的目标压缩感知模型为：
[0062][0063][0064]
基于所述目标压缩感知求得所述第一翻转角图像，其中，x为全采样的目标k空间，用来重建生成需要的图像；f为欠采样测量矩阵；y为欠采样的k空间数据，ψ为稀疏变换域，比如tv变换，小波变换等；g为spirit的k空间卷积核,由中心满采区域求得；λ1，λ2为正则化因子。
[0065]
示例性的，第一翻转角fa1采集数据的重建采用的重建模型为：
[0066][0067]
或者
[0068][0069]
模型
[0070][0071]
可以用来重建单通道数据，或者对于多通道数据可以逐个重建每个通道的数据然后进行基于相位的通道合成，进而求得的相位图像为ph1。
[0072]
s103、根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像；
[0073]
示例性的，计算fa1的低频相位图像phl1时，phl1可以对中心全采样区域的数据进行傅里叶变换得到复数数据，取数据的相位得到。也可以用对fa1重建的相位图像进行低通滤波得到。
[0074]
s104、基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像；
[0075]
在一种可能的实施方式中，所述根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像的步骤，包括：
[0076]
基于所述第一翻转角的中心数据的复数图像数据求出第一低频相位；
[0077]
基于所述第二翻转角的中心数据的复数图像数据求出第二低频相位；
[0078]
根据所述第一低频相位和所述第二低频相位得到所述低频相位差图像。
[0079]
在一种可能的实施方式中，所述基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像的步骤，包括：
[0080]
基于所述低频相位差图像校正所述目标压缩感知模型，得到校正后的目标压缩感知模型；
[0081]
根据所述校正后的目标压缩感知模型和对应所述第二翻转角的扫描数据生成第二翻转角图像。
[0082]
在一种可能的实施方式中，所述基于所述低频相位差图像校正所述目标压缩感知模型，得到校正后的目标压缩感知模型的步骤，包括：
[0083]
基于所述低频相位差图像校正所述目标压缩感知模型，得到校正后的目标压缩感知模型为：
[0084][0085]
[0086]
其中，x为全采样的目标k空间，用来重建生成需要的图像；f为欠采样测量矩阵；y为欠采样的k空间数据，ψ为稀疏变换域，g为spirit的k空间卷积核，由中心满采区域求得；λ1，λ2为正则化因子；为进行校正后的相位图像。
[0087]
示例性的，采用同上述计算phl1的方法计算fa2的低频相位图像phl2，计算phl2与phl1的差图像phc，如图4所示，用phc校正ph1得到校正后的相位，ph1和校正后的，以及ph2：
[0088][0089]
将相位作为约束项对第二翻转角fa2的数据进行重建，得到：
[0090][0091][0092]
fa2的低频相位图像phl2。
[0093]
示例性的，采用一阶原始对偶方法将原模型分解为光滑项和非光滑项进行求解。其中l1范数项时非平滑项。假定e＝|.|1表示l1范数，并且e
*
为e的共轭函数，v1，v2分别是上述模型中两个l1范数的对偶变量。将上述模型转换成一个原始对偶问题，如下所示：
[0094][0095]
s105、根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像。
[0096]
在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像的步骤，包括：
[0097]
根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像生成所述待成像样本的定量图像；
[0098]
基于所述定量图像构建所述待成像样本的磁共振图像。
[0099]
通过在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据，其中，所述两个预设翻转角包括具有先后顺序的第一翻转角和第二翻转角，所述扫描数据包括对待成像样本上预设中心区域进行全采样获取的中心数据和对待成像样本上预设中心区域外进行稀疏采样获取的边缘数据；基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像；根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像；基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像；根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像。利用不同翻转角间信号相位一致性的特性，在压缩感知模型中引入相位约束来提高多翻转角成像的扫描速度，其它翻转角采集数据时可以加大欠采样的倍数，进而减少采样时间，在相位
约束条件下获得更高的加速倍数，从而提高多翻转角成像的扫描速度，增加了先验的相位约束项，在高加速倍下仍然能够保证较好的图像质量。
[0100]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供了一种磁共振成像装置，包括：
[0101]
数据获取模块201，用于在至少两个预设翻转角下获取待成像样本的至少两个扫描数据，其中，所述两个预设翻转角包括具有先后顺序的第一翻转角和第二翻转角，所述扫描数据包括对待成像样本上预设中心区域进行全采样获取的中心数据和对待成像样本上预设中心区域外进行稀疏采样获取的边缘数据；
[0102]
转换模块202，用于基于对应所述第一翻转角的扫描数据构建第一翻转角图像；
[0103]
计算模块203，用于根据对应所述第一翻转角的中心数据和对应所述第二翻转角的中心数据构建低频相位差图像；
[0104]
校正模块204，用于基于所述低频相位差图像和对应所述第二翻转角的扫描数据构建第二翻转角图像；
[0105]
成像模块205，用于根据所述第一翻转角图像和所述第二翻转角图像构建所述待成像样本的磁共振图像。
[0106]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质400，其上存储有计算机程序411，其特征在于：所述计算机程序411被处理器执行时实现如上述的磁共振成像方法。
[0107]
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0108]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0109]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0110]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网
(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0111]
本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
[0112]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里上述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。