一种磁共振图像重建方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种磁共振重建方法和装置，该方法在利用各通道的残余k‑空间数据

【技术实现步骤摘要】
一种磁共振图像重建方法和装置
本申请涉及磁共振成像
，尤其涉及一种磁共振图像重建方法和装置。
技术介绍
磁共振成像(MagneticResonanceImaging，简称MRI)由于具有较高的软组织对比度和空间分辨率，可同时获得检查部位的形态信息和功能信息，并能够根据需要灵活地选择成像参数与成像层面，成为当今医学影像检查的重要手段。然而受奈奎斯特采样定理和主磁场强度等因素的制约，磁共振的扫描速度非常慢，大大地限制了磁共振在临床中的应用。为了提高磁共振的扫描速度，部分采样技术，例如并行成像和半傅里叶成像，是被广泛采用的磁共振加速扫描的技术。然而，部分采样技术实现加速扫描速度的代价是信噪比的降低以及伪影的增加。另外，磁共振信号经常需要多次采集，每次采集采用多种序列，因此，在重建磁共振图像时，往往存在一些先验图像，这些先验图像可以用来提高部分采样技术的图像重建效果，例如降低噪声和/或伪影。在磁共振图像重建过程中，先验图像的来源很多，例如：在动态采集中，前后两个时间点的图像很接近，因此前一时间点的图像可以作为后一时间点的先验图像，或者并行成像中用于计算线圈敏感度的图像可以用作将要重建图像的先验图像，在迭代重建中，前面的重建图像可以作为后续重建图像的先验图像。在现有的利用先验图像的重建磁共振图像的方法中，先验图像往往被用作约束条件来改进重建效果。然而，现有的利用先验图像的重建磁共振图像的方法中，其重建速度较慢。另外，先验图像均在图像域，因而利用先验图像重建磁共振图像的方法目前仅能应用在图像域的并行成像方法中，目前，还没有一种有效的方法能够使得先验图像应用于除图像域并行成像方法以外的其它快速成像方法中，例如基于数据拟合的并行成像方法或者半傅里叶方法中。
技术实现思路
为了提高利用先验图像重建磁共振图像的重建速度以及将先验图像能够应用于除图像域以外的其它快速成像方法中，本申请提供了一种磁共振图像重建方法和装置。为了达到上述专利技术目的，本申请采用了如下技术方案：一种磁共振图像重建方法，包括：获取先验图像Io以及通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k-空间数据Kj，其中，j∈{1,2,3,...,J}，J为磁共振系统接收通道数；将所述先验图像Io映射到各通道k-空间中，生成先验图像Io的各通道k-空间数据将所述通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k-空间数据Kj减去所述先验图像Io的各个通道的k-空间数据得到各通道残余k-空间数据以残余图像的稀疏性为约束项，以残余图像与残余k-空间数据的关系为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像将所述先验图像Io与所述残余图像相加，得到的图像之和为最终重建的磁共振图像。可选地，所述以残余图像的稀疏性为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像具体包括：求解目标函数达到最小值时对应的残余图像该求解得到的残余图像作为重建得到的残余图像其中，目标函数的公式如公式(I)所示：在公式(I)中，E为磁共振信号编码运算符，为数据吻合项，为能量约束项，α是非负参数，用于平衡数据吻合项和能量约束项。可选地，所述以残余图像为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像具体包括：基于图像域并行成像方法、基于k-空间数据拟合的方法或者基于半傅里叶方法以残余图像为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像可选地，所述图像域并行成像方法包括SENSE并行成像方法。可选地，所述基于k-空间数据拟合的方法为GRAPPA或SPIRiT并行成像方法。可选地，将所述先验图像Io映射到各通道k-空间中，生成先验图像Io的各通道k-空间数据具体包括：根据公式(II)将所述先验图像Io映射到各通道k-空间中，生成先验图像Io的各通道k-空间数据其中，公式(II)的表达式如下：其中，FFT()为傅里叶变换；Sj为第j通道的线圈敏感度，j∈{1,2,3,...,J}；可选地，所述部分采样方式为等距离部分采样方式。一种磁共振图像重建装置，包括：获取单元，用于获取先验图像Io以及通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k-空间数据Kj，其中，j∈{1,2,3,...,J}，J为磁共振系统接收通道数；映射单元，用于将所述先验图像Io映射到各通道k-空间中，生成先验图像Io的各通道k-空间数据减法单元，用于将所述通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k-空间数据Kj减去所述先验图像Io的各个通道的k-空间数据得到各通道残余k-空间数据重建单元，用于以残余图像的稀疏性为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像加法单元，用于将所述先验图像Io与所述残余图像相加，得到的图像之和为最终重建的磁共振图像。可选地，所述重建单元具体包括：求解目标函数达到最小值时对应的残余图像该求解得到的残余图像作为重建得到的残余图像其中，目标函数的表达式如公式(I)所示：在公式(I)中，E为磁共振信号编码运算符，为数据吻合项，为能量约束项，α是非负参数，用于平衡数据吻合项和能量约束项。可选地，所述重建单元具体包括：基于图像域并行成像方法、基于k-空间数据拟合的方法或者基于半傅里叶方法以残余图像为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：通过以上技术方案可知，本申请实施例提供的磁共振图像重建方法中，在利用各通道的残余k-空间数据重建残余图像时，因获取到的先验图像Io与待重建图像I非常接近，所以，(I-Io)的差值就不再有先验图像空间信息，可以仅通过能量约束实现I和I0的接近，如此，利用先验图像约束重建图像过程中的约束项就变成了能量约束项，如此，传统的图像域的并行成像方法例如SENSE方法可以利用使用低分辨率小矩阵的方法快速重建，因此，该方法能够提高以先验图像为约束的磁共振图像的重建速度。另外，因获取到的先验图像Io与待重建图像I非常接近，所以，(I-Io)在图像域为稀疏图像，基于数据拟合的并行成像方法例如GRAPPA方法能够自动利用该稀疏性，从而得到低噪声和/或低伪影的残余图像其它快速成像方法例如半傅里叶方法也会输入较低的k-空间数据能量，从而能够降低残余图像的噪声和/或伪影。因而，本申请实施例提供的磁共振重建方法能够使得非图像域的并行成像方法，例如基于数据拟合的并行成像方法或者半傅里叶方法可以很便利地利用先验图像得到低噪声和/或低伪影的重建图像。附图说明为了清楚地理解本申请的具体实施方式，下面将描述本申请具体实施方式时用到的附图做一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本申请的部分实施例。图1是本申请实施例提供的磁共振图像重建方法流程示意图；图2是本申请实施例提供的执行磁共振图像重建方法的控制设备的结构示意图；图3是本申请实施例提供的磁共振图像重建装置结构示意图。具体实施方式现有的利用先验图像重建磁共振图像的方法中，其对应的目标函数如公式(1)：f(I)＝l||EI-K||2+α||I-Io||2(1)其中，I为待重建图像，Io为先验图像，E为磁共振信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁共振图像重建方法，其特征在于，包括：获取先验图像Io以及通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k‑空间数据Kj，其中，j∈{1,2,3,...,J}，J为磁共振系统接收通道数；将所述先验图像Io映射到各通道k‑空间中，生成先验图像Io的各通道k‑空间数据

【技术特征摘要】
1.一种磁共振图像重建方法，其特征在于，包括：获取先验图像Io以及通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k-空间数据Kj，其中，j∈{1,2,3,...,J}，J为磁共振系统接收通道数；将所述先验图像Io映射到各通道k-空间中，生成先验图像Io的各通道k-空间数据将所述通过部分采样方式采集到的各通道磁共振k-空间数据Kj减去所述先验图像Io的各个通道的k-空间数据得到各通道残余k-空间数据以残余图像的稀疏性为约束项，以残余图像与残余k-空间数据的关系为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像将所述先验图像Io与所述残余图像相加，得到的图像之和为最终重建的磁共振图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以残余图像的稀疏性为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像具体包括：求解目标函数达到最小值时对应的残余图像该求解得到的残余图像作为重建得到的残余图像其中，目标函数的公式如公式(I)所示：在公式(I)中，E为磁共振信号编码运算符，为数据吻合项，为能量约束项，α是非负参数，用于平衡数据吻合项和能量约束项。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述以残余图像为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像具体包括：基于图像域并行成像方法、基于k-空间数据拟合的方法或者基于半傅里叶方法以残余图像为约束项，以残余图像与残余k-空间数据为数据吻合项，利用所述各通道的残余k-空间数据重建残余图像4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述图像域并行成像方法包括SENSE并行成像方法。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于k-空间数据拟合的方法为GRAPPA或SPIRiT并行成像方法。6.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄峰，
申请(专利权)人：上海东软医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31