一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置，采用生成混沌轨迹；从混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，单条混沌轨迹C覆盖k‑空间；根据预设的磁共振设备允许的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切换率Smax，对截断的单条混沌轨迹进行优化，以获取最短的遍历时间；根据加速比确定进行激励的数目，确保单条混沌轨迹覆盖目标k‑空间；对优化后的单条混沌轨迹围绕k‑空间的原点进行旋转，生成k‑空间数据。本发明专利技术提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置，对原始混沌轨迹进行截断使其满足信号的衰减速度，且轨迹的遍历时间控制在毫秒级内，加速了磁共振采样速度，方便了磁共振设备中的实际应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁共振成像
，特别是涉及一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置。
技术介绍
MRI(MagneticResonanceImaging，磁共振成像)是一种从20世纪80年代开始在医疗机构中投入临床应用的一种影像诊断技术，具有的无创性、软组织高对比度、多参数成像及任意断层成像，为临床医生提供了清晰的人体解剖结构和组织能量代谢研究，成为现代临床医学非常重要的一种影像手段。基于CS压缩感知(CompressedSensing)理论的磁共振成像是目前快速磁共振成像的一个热点问题，其突破香浓(Shannon)采样定理关于采样速率必须高于2倍信号带宽的极限。由于应用压缩感知需要满足信号稀疏、非相干采样及非线性重建三个必要条件，而非相干采样对压缩感知重建效果影响非常大，因此如何设计出一个“好”的测量矩阵，提高磁共振采样模式的非相干性非常重要。在研究测量矩阵方面，目前Candes等人已经指出随机采样矩阵能够产生类似噪声的伪影，能够以高概率准确重建出原始信号，如高斯随机测量矩阵，大多都是随机分布的，与绝大多数稀疏信号不相干；还有确定性测量矩阵，如多项式测量矩阵；结构性随机测量矩阵，如部分傅里叶矩阵，Toeplitz矩阵等；除此之外，NguyenLinh–Trung、YuLei等提出一种既具有类似随机测量矩阵的随机特性，又有特定结构的确定性测量矩阵的混沌系统利用混沌序列来构造压缩感知测量矩阵。已经有的连续混沌系统也有很多种，如著名的Lorenz、Rossler吸引子和蔡氏电路等混沌系统。随机采样矩阵在实际应用过程中存在两个突出问题：1、实际中并不是可以随意选择测量矩阵来测量信号。比如在磁共振成像中，测量域被固定在傅里叶域，而傅里叶域显然是一个有结构的矩阵。2、完全随机测量矩阵本身是一个没有结构的矩阵。设计随机矩阵时存在计算量和存储容量偏大的问题，给实际应用造成不便；确定性测量矩阵的元素是通过多项式来构造的，但该法构造出来的矩阵存在矩阵不能为任意大小的问题；结构性随机测量矩阵的构造方法相对来说简单且存储量小，但由于本身都有一定结构，故随机性相比高斯随机矩阵而言明显逊色；基于离散混沌系统Logistic系统来构造测量矩阵一个一维的离散系统，其复杂程度不如高维系统，特别是不如高维连续系统。现有的混沌系统的轨迹律具有“长周期”的特性即长期不可预测，但短期是可以预测的，因而设计混沌轨迹通常需要很长一段时间(相对于磁共振采集信号的时间而言)，这样就不方便磁共振设备中的实际应用。除外，在磁共振应用中，现有利用压缩感知设计测量矩阵往往只考虑了如何提高采样矩阵的不相干性而忽视磁共振的物理限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置，以解决现有磁共振成像设备中随机矩阵构造的测量矩阵存在存储量大、物理实现不易的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，包括：生成混沌轨迹；从所述混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，所述单条混沌轨迹C覆盖k-空间，且所述单条混沌轨迹的长度满足C(0)＝0以及其中，FOV为视场角；根据预设的磁共振设备允许的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切换率Smax，对截断的所述单条混沌轨迹进行优化，以获取最短的遍历时间；根据加速比确定进行激励的数目，确保所述单条混沌轨迹覆盖目标k-空间；对优化后的所述单条混沌轨迹围绕k-空间的原点进行旋转，生成k-空间数据。可选地，所述生成混沌轨迹包括：生成Rossler混沌轨迹。可选地，Gmax为40mT/m，Smax为150mT/m/ms。可选地，还包括：利用混沌采样轨迹，根据获取的采样数据进行图像重建。可选地，所述利用混沌采样轨迹，根据获取的采样数据进行图像重建包括：将原图像进行傅里叶变换，生成k-空间图像；确定降采样模式；基于压缩感知技术，利用图像重建算法根据获取的采样数据进行图像重建。本专利技术还提供了一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像装置，包括：轨迹生成模块，用于生成混沌轨迹；截取模块，用于从所述混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，所述单条混沌轨迹C覆盖k-空间，且所述单条混沌轨迹的长度满足C(0)＝0以及其中，FOV为视场角；优化模块，用于根据预设的磁共振设备允许的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切换率Smax，对截断的所述单条混沌轨迹进行优化，以获取最短的遍历时间；确定模块，用于根据加速比确定进行激励的数目，确保所述单条混沌轨迹覆盖目标k-空间；生成模块，用于对优化后的所述单条混沌轨迹围绕k-空间的原点进行旋转，生成k-空间数据。可选地，所述轨迹生成模块具体为：生成Rossler混沌轨迹的模块。可选地，Gmax为40mT/m，Smax为150mT/m/ms。可选地，还包括：重建模块，用于利用混沌采样轨迹，根据获取的采样数据进行图像重建。可选地，所述重建模块包括：变换单元，用于将原图像进行傅里叶变换，生成k-空间图像；确定单元，用于确定降采样模式；重建单元，用于基于压缩感知技术，利用图像重建算法根据获取的采样数据进行图像重建。本专利技术所提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置，采用生成混沌轨迹；从混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，单条混沌轨迹C覆盖k-空间，且单条混沌轨迹的长度满足C(0)＝0以及其中，FOV为视场角；根据预设的磁共振设备允许的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切换率Smax，对截断的单条混沌轨迹进行优化，以获取最短的遍历时间；根据加速比确定进行激励的数目，确保单条混沌轨迹覆盖目标k-空间；对优化后的单条混沌轨迹围绕k-空间的原点进行旋转，生成k-空间数据。本专利技术提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法及装置，对原始混沌轨迹进行截断使其满足信号的衰减速度，且轨迹的遍历时间控制在毫秒级内，加速了磁共振采样速度，方便了磁共振设备中的实际应用。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法的一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术所提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法的另一种具体实施方式中设计类混沌采样轨迹的流程图；图3为本专利技术所提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法的另一种具体实施方式中进行图像重建的流程图；图4为本专利技术实施例提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像装置的结构框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术所提供的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法的一种具体实施方式的流程图如图1所示，该方法包括：步骤S101：生成混沌轨迹；具体地，本步骤可以为生成Rossler混沌轨迹。步骤S102：从所述混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，所述单条混沌轨迹C覆盖k-空间，且所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，其特征在于，包括：生成混沌轨迹；从所述混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，所述单条混沌轨迹C覆盖k‑空间，且所述单条混沌轨迹的长度满足C(0)＝0以及其中，FOV为视场角；根据预设的磁共振设备允许的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切换率Smax，对截断的所述单条混沌轨迹进行优化，以获取最短的遍历时间；根据加速比确定进行激励的数目，确保所述单条混沌轨迹覆盖目标k‑空间；对优化后的所述单条混沌轨迹围绕k‑空间的原点进行旋转，生成k‑空间数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，其特征在于，包括：生成混沌轨迹；从所述混沌轨迹中截取单条混沌轨迹C，所述单条混沌轨迹C覆盖k-空间，且所述单条混沌轨迹的长度满足C(0)＝0以及其中，FOV为视场角；根据预设的磁共振设备允许的最大梯度幅度Gmax以及最大的梯度切换率Smax，对截断的所述单条混沌轨迹进行优化，以获取最短的遍历时间；根据加速比确定进行激励的数目，确保所述单条混沌轨迹覆盖目标k-空间；对优化后的所述单条混沌轨迹围绕k-空间的原点进行旋转，生成k-空间数据。2.如权利要求1所述的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，其特征在于，所述生成混沌轨迹包括：生成Rossler混沌轨迹。3.如权利要求1所述的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，其特征在于，Gmax为40mT/m，Smax为150mT/m/ms。4.如权利要求1至3任一项所述的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，其特征在于，还包括：利用混沌采样轨迹，根据获取的采样数据进行图像重建。5.如权利要求4所述的基于混沌采样轨迹的磁共振成像方法，其特征在于，所述利用混沌采样轨迹，根据获取的采样数据进行图像重建包括：将原图像进行傅里叶变换，生成k-空间图像；确定降采样模式；基于压缩感知技术，利用图像重建算法根据获取的采样数据进行图像重建。6.一种基于混沌采样轨迹的磁共振成像装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚，刘庆，凌永权，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44