專利名稱：磁共振動態成像方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及磁共振技術，特別是涉及一種磁共振動態成像方法和系統。
背景技術：
磁共振成像作為醫學檢查的重要手段之一，為臨床醫學提供了非常有價值的診斷信息，與其它醫學影像技術相比，磁共振成像具有無輻射危害、多方位和多參數成像等優點，對軟組織的檢查非常敏感，不僅能夠顯示有人體解剖結構的形態信息，而且還能反映人體組織的某些生理生化信息。磁共振成像過程中由于受到物理和時間的限制，在較短時間內獲取磁共振信號時，往往只能獲取到有限的一部分磁共振信號，所獲取到的磁共振信號是不完整的，在成像 過程中將會導致傅里葉截斷偽影，例如，在腦功能和心臟成像等動態成像方面顯得尤為突出。磁共振的成像速度緩慢，磁共振成像過程中被檢者身體的不經意移動、呼吸、心跳等都可能導致影像模糊，失真，無法滿足高分辨動態成像的要求。部分可分離函數模型是一種動態成像模型，該模型通過將動態磁共振信號分解成時間和空間相關的函數，可有效解決動態磁共振成像中時間和空間分辨此消彼長的制約關系。然而，傳統部分可分離函數模型需要采集足夠多的預掃描數據才能對模型中的相關參數進行估計，存在預掃描時間過程的缺陷，導致臨床中難以得到應用。

發明內容
基于此，有必要針對磁共振的成像速度慢的問題，提供一種高分辨動態成像的磁共振動態成像方法。此外，還有必要提供一種高分辨動態成像的磁共振動態成像系統。一種磁共振動態成像方法，包括如下步驟對K空間低頻數據進行反復采樣得到導航數據集；根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集；對所述導航數據集和圖像數據集進行重建生成動態磁共振圖像。在其中一個實施例中，所述對K空間低頻數據進行反復采樣得到導航數據集的步驟為在采集每一條圖像數據相位線前或后采集一條或多條導航數據相位線。在其中一個實施例中，所述根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集的步驟為首先對視野進行一次全掃描，后續掃描則只采集K空間中間低頻數據，兩邊的高頻數據由第一次全掃描的相應高頻數據填充；在其中一個實施例中，所述對所述導航數據集和成像數據集進行重建生成磁共振圖像的步驟為根據所述導航數據集和圖像數據集進行部分可分離函數成像模型中的參數進行估算，從而反推出各個時刻欠采樣磁共振信號，對得到的磁共振信號進行傅里葉逆變換生成磁共振圖像。一種磁共振動態成像系統，包括導航數據采樣模塊，用于對K空間低頻數據進行反復采樣得到導航數據集；圖像數據采樣模塊，用于根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集；重建模塊，用于對所述導航數據集和圖像數據集進行重建生成動態磁共振圖像。在其中一個實施例中，所述導航數據采樣模塊還用于在采集每一條圖像數據相位線前或后采集一條或多條導航數據相位線。
在其中一個實施例中，所述圖像數據采樣模塊包括掃描單元，用于對視野進行一次全掃描，后續掃描則只采集K空間中間低頻數據；填充單元，用于將第一次全掃描的相應高頻數據填充兩邊高頻數據；在其中一個實施例中，所述重建模塊還用于根據所述導航數據集和圖像數據集進行部分可分離函數模型參數估算，從而反推出各個時刻欠采樣磁共振信號，對得到的磁共振信號進行傅里葉逆變換生成磁共振圖像。上述磁共振動態成像方法和系統，將鑰孔成像原理應用于部分可分離函數成像模型中，通過鑰孔成像的作用在保證空間分辨率的前提下大幅減少了模型計算所需的數據量，從而實現高分辨動態磁共振成像。


圖I為一個實施例中磁共振動態成像方法的流程圖；圖2為圖I中根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集；圖3為一個實施例中基于部分可分離函數的填充示意圖；圖4為一個實施例中磁共振動態成像系統的結構示意圖；圖5為圖4中圖像數據采樣模塊的結構示意圖；圖6為一個實施例中運動小球的磁共振圖像；圖7為一個實施例中運動小球的K-t空間示意圖；圖8為圖7中的導航數據和圖像數據示意圖；圖9為本發明的數據采樣示意圖；圖10為一個實施例中運動小球的圖像；圖11為對圖6中的圖像進行重建得到的磁共振圖像；圖12為應用本發明重建得到的動態磁共振圖像；圖13為應用本發明進行重建所對應的信噪比曲線圖。
具體實施例方式如圖I所示，在一個實施例中，一種磁共振動態成像方法，包括如下步驟步驟S110，對K空間中心低頻部分進行反復掃描得到導航數據集。本實施例中，導航數據集為高時間分辨率、低空間分辨率的采樣數據。通過對視野K空間的低頻部分數據進行反復掃描得到。導航數據集的采樣應當滿足如下三個條件(I)脈沖重復時間TR必須滿足導航數據的時間奈奎斯特速率；(2)相位編碼方向的采樣間隔A ky必須滿足圖像數據集的空間奈奎斯特速率；(3)從圖像數據集獲取的采樣幀數N必須大于或者等于階數L。具體的，上述步驟SllO的具體過程為在采集圖像數據的每一條相位編碼線前或后采集一條或多條導航數據相位編碼線。采集得到的導航數據相位編碼線將構成了導航數據集。由于在磁共振的采樣過程中視野的某一平面數據將包含了來自物體各個不同運動部位的信息，采樣時間越長，運動信息的混疊越多，因此，需對采集導航數據集以提取部分可分離函數模型中的時間基和階數信息，而且最終圖像的時間分辨由導航數據集的周期時間決定，一般為廣5個射頻周期。步驟S130，根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集。本實施例中，鑰孔成像原理是基于中心部分采集的成像技術，用于表明組織結構 的動態變化。通過鑰孔成像進行數據掃描得到與導航數據集對應的圖像數據集，該圖像數據決定了最終重建圖像的空間分辨率。由于第一次圖像數據的掃描為全K空間掃描，后續圖像數據的K空間高頻部分由第一次掃描得到的相應高頻數據，即參考數據填充，因此利用鑰孔成像原理采集圖像數據并不降低最終重建圖像的空間分辨率，而且掃描時間比傳統全K空間掃描方法大幅減少。上述步驟S130的過程為首先對視野進行一次全掃描，后續掃描則只采集K空間中間低頻數據，兩邊的高頻數據由第一次全掃描的相應高頻數據填充。K空間中間低頻數據即為中心數據。上述導航數據集的重復采樣和圖像數據集通過鑰孔成像原理進行的數據掃描是同時進行的，即同時在采集每一條圖像數據的相位編碼線前或后采集導航數據的一條或幾條相位編碼線。如圖2所示，在一個實施例中，上述步驟S130的具體過程為步驟S131，首先對視野進行完整K空間掃描，后續圖像數據僅掃描K空間中心低頻部分數據。本實施例中，對磁共振信號使用鑰孔成像原理采集得到圖像數據。具體地，在同一層面不同時間的掃描過程中，首先通過磁共振信號中的成像信號對視野進行一次完整的K空間數據掃描得到高頻數據，在完成了完整的數據掃描之后，余下所進行的掃描均只采集視野中K空間中心低頻部分的數據，兩邊未掃描的高頻數據使用相應高頻數據填充，從而不需要進行完整的掃描，大幅縮短掃描時間。步驟S133，從完整K空間掃描得到的高頻數據中提取兩邊的高頻數據，并將兩邊的高頻數據填充到中心數據得到圖像數據集。本實施例中，從高頻數據中提取對應于后續掃描中未采集的高頻部分數據，進而將提取得到的高頻數據填充到后續采樣得到的圖像數據，以保證數據的完整性，在不進行完整掃描的情況下也能夠得到非常完整的圖像數據集。步驟S150，對導航數據集和圖像數據集進行重建生成動態磁共振圖像。本實施例中，對得到的導航數據集和圖像數據集進行圖像重建，高時間分辨率、低空間分辨率的導航數據集和高空間分辨率、低時間分辨率的成像數據集相結合，應用于磁共振圖像的重建，使得磁共振動態成像中在實現高時間分辨率的同時不必以犧牲高空間分辨率為代價，而且使用的鑰孔成像采集圖像數據的方式，保留了部分可分離函數成像的優點，同時又克服其預掃描時間過長的不足，提高了數據采集的速度。在一個實施例中，上述步驟S150的具體過程為根據導航數據集和圖像數據集進行部分可分離函數成像模型中的參數估算，從而反推出估算得到各個時刻欠采樣磁共振信號，對得到的磁共振信號進行傅里葉逆變換生成磁共振圖像。本實施例中，在應用部分可分離函數的圖像重建中，通常認為圖像函數的空間變化和時間變化是L階分離的，將圖像數據集表示為空間和時間上兩個獨立的變量函數{ c,(k) }和{ (p,H) }，進而利用空間和時間上的信號相關來重建任意時刻的數據。根據部分可分離函數對導航數據集和圖像數據集進行估算得到部分可分離函數成像模型中的參數，進而通過估算得到的參數反求出各個時刻的磁共振信號，并填充K-t空間，如圖3所示，在K-t空間中，每一行代表了某一時刻的K空間的磁共振信號，此時，利用傅里葉逆變換對各個時刻的磁共振信號進行計算即可得到各個時刻高時間分辨率高空間分辨率的動態磁共振圖像。具體地，將圖像數據集表示為和時間上兩個獨立的變量函數{ C7(F) }和{ fPl(t) },根據所采樣得到的導航數據集得到時間基函數和頻率成分參數，由圖像數據集得到空間基函數，然后通過時間基函數和空間基函數重建出完整的磁共振信號。在磁共振動態成像中，磁共振信號與自旋質子密度實際上是空間F和時間t的函數，即如以下公式所示
權利要求
1.ー種磁共振動態成像方法，包括如下步驟 對K空間低頻數據進行反復采樣得到導航數據集； 根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集； 對所述導航數據集和圖像數據集進行重建生成動態磁共振圖像。
2.根據權利要求I所述的磁共動態速成像方法，其特征在于，所述對K空間低頻數據進行反復采樣得到導航數據集的步驟為 在采集每一條圖像數據相位線前或后采集一條或多條導航數據相位線。
3.根據權利要求I所述的磁共振動態成像方法，其特征在于，所述根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集的步驟為 首先對視野進行一次全掃描，后續掃描則只采集K空間中間低頻數據，兩邊的高頻數據由第一次全掃描的相應高頻數據填充。
4.根據權利要求I所述的磁共振動態成像方法，其特征在于，所述對所述導航數據集和成像數據集進行重建生成磁共振圖像的步驟為 根據所述導航數據集和圖像數據集進行部分可分離函數成像模型中的參數進行估算，從而反推出各個時刻欠采樣磁共振信號，對得到的磁共振信號進行傅里葉逆變換生成磁共振圖像。
5.—種磁共振動態成像系統，其特征在于，包括 導航數據采樣模塊，用于對K空間低頻數據進行反復采樣得到導航數據集； 圖像數據采樣模塊，用于根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集； 重建模塊，用于對所述導航數據集和圖像數據集進行重建生成動態磁共振圖像。
6.根據權利要求5所述的磁共振動態成像方系統，其特征在干，所述導航數據采樣模塊還用于在采集每一條圖像數據相位線前或后采集一條或多條導航數據相位線。
7.根據權利要求5所述的磁共振動態成像系統，其特征在于，所述圖像數據采樣模塊包括 掃描單元，用于對視野進行一次全掃描，后續掃描則只采集K空間中間低頻數據； 填充單元，用于將第一次全掃描的相應高頻數據填充兩邊高頻數據。
8.根據權利要求5所述的磁共振動態成像系統，其特征在于，所述重建模塊還用于根據所述導航數據集和圖像數據集進行部分可分離函數模型參數估算，從而反推出各個時刻欠采樣磁共振信號，對得到的磁共振信號進行傅里葉逆變換生成磁共振圖像。
全文摘要
本發明提供了一種磁共振動態成像方法和系統。所述方法，包括如下步驟對K空間低頻數據進行反復掃描獲得導航數據集；根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集；對所述導航數據集和圖像數據集進行重建生成磁共振圖像。所述系統包括導航數據采樣模塊，用于對K空間低頻數據進行反復掃描得到導航數據集；圖像數據采樣模塊，用于根據鑰孔成像原理進行數據掃描得到圖像數據集；重建模塊，用于對所述導航數據集和圖像數據集進行重建生成動態磁共振圖像。采用本發明提高了部分可分離函數成像模型的磁共振采樣速度，可實現高空間分辨動態磁共振成像。
文檔編號A61B5/055GK102973272SQ201210505538
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優先權日2011年12月12日
發明者謝國喜, 翁卓, 劉新, 鄭海榮, 邱本勝, 鄒超 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院