CN104635189B - 磁共振多对比度图像重建方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种磁共振多对比度图像重建方法及系统，包括如下步骤：根据所需对比度数量将原始K空间划分成多个子空间；确定原始K空间的公共区间及应填补的回波链位置；确定除所述公共区间之外的各个区间应采集的每个相位编码线所在的回波链位置，根据此位置需求进行数据的分配；计算并行采集时所需的合并系数；根据所述合并系数对各子空间中相对于原始K空间中欠采集的数据进行填补，以获得多个不同的满采样子空间；对所述各个满采样子空间进行图像重建。本发明通过组合回波链在K空间的填充方式，可实现在只采单个K空间的情况下，即可获取多种对比度图像，大大节省了多对比度图像的获取时间，提高诊断效率。

Description

磁共振多对比度图像重建方法及系统

技术领域

本发明涉及磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)技术领域，尤其涉及一种磁共振多对比度图像重建的方法及系统。

背景技术

在磁共振成像技术临床操作中，多种对比度的图像获取对医疗诊断具有十分重大的意义，如T1加权(T1代表纵向弛豫时间)主要反映组织纵向弛豫的差别，具有较好的观察解剖结构，T2加权(T2代表横向弛豫时间)主要反映组织横向弛豫的差别，可较好的显示组织病变情况等。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的标准。通常情况下，采集不同的对比度图像，需要分开进行采集，填充不同的K空间，K空间是指磁共振信号空间(原始数据空间)，即为傅里叶变换空间，K空间采样得到的信号数据经过傅里叶逆变换再取模，即可得到磁共振图像。这样的采集会因为每增加一个对比度而增加一倍的时间，这样会使得诊断效率大大降低。

因此，确有必要提出一种可同时采集多对个比度图像数据进行图像重建的方法。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术中，对于要多对比度的图像时，需要分开进行采集，而不能同时采集多个对比度图像所需数据进行图像重建的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种磁共振多对比度图像重建方法，包括：

将原始K空间划分成多个子空间，所述子空间的数量由所需对比度的数量决定；

确定原始K空间的公共区间及相应填补的回波链位置；

确定除所述公共区间之外的各个区间序列采集时每个相位编码线所在的回波链位置，根据所述回波链的位置需求进行所采集数据的分配填补；

根据磁共振并行采集图像重建的方法，计算并行采集时所需的合并系数；

将所述公共区间的数据作为各子空间的共享数据，分别填补在各子空间相应的相位编码位置，再根据所述合并系数对各子空间中相对于原始K空间中欠采集的数据进行填补，以获得多个不同的满采样子空间；

对所述各个满采样子空间进行图像重建。

可选的，所述公共区间所采集数据的回波链位置满足min∑(EPi-ep)²，其中EPi为子空间有效TE所在的回波链位置，ep为公共区间所采集回波链位置。

可选的，按照对诊断对比度重要性的排列，以最重要对比度下采集所述回波链ep所在位置的区间作为所述公共区间。

可选的，与距离原始K空间中心最近的长度等于原始K空间相位编码长度与所采集回波链长度的比值的区间的相邻区间为所述公共区间。

可选的，所述子空间在所述公共区间处只能填充相同的序列回波位置的数据。

可选的，除所述公共区间之外的每个子空间中各个区间序列采集时每个相位编码线所在的回波链位置的确定通过如下迭代步骤进行：

从除去所述公共区间之外所剩余的K空间K1中，选取离原始K空间中心最近的区间Sn开始分配；

将回波链位置满足min(|En-E|)的回波链数据填补到区间Sn，其中E为当前某个子空间对比度下有效TE所在的回波链位置，En为待选的回波链位置；

从所述K1空间中去除上所述Sn区间，作为当前剩余的K空间，再根据前述步骤从剩余的回波链位置中合适的数据填补进相应的区间，直至所述原始K空间均已进行填补。

可选的，所述子空间的数据采集，遵循第i个相位编码线由第j=mod(i，n)+1个子空间进行数据采集填补的方式，其中n代表所述子空间的个数，mod(i，n)代表i除以n的余数。

可选的，在计算所述合并系数时，以所述各子空间在所述公共区间的数据作为校准数据。

为解决上述问题，本发明还提供一种磁共振多对比度图像重建系统，包括：

子空间划分单元，用于根据所需对比度数量将原始K空间划分成多个子空间；

数据采集单元，用于采集原始K空间的数据信号；

数据分配单元，用于确定各子空间所需分配的数据及分配方式，将所述数据采集单元采集到的相应数据分配至各子空间的对应位置；

系数计算单元，用于计算并行采集时所需的合并系数，根据所得合并系数，利用所述数据采集单元对各子空间所数据缺失的位置进行并行采集填补，获得满采样子空间；

图像重建单元，用于将各个满采样子空间所得到的数据分别进行重建处理，变换至图像域，得到各对比度的重建图像。

可选的，所述数据分配单元还包括：

第一确定单元，用于确定所述公共区间所在位置；

第二确定单元，用于在除去所述公共区间外，根据各子空间的对比度需求，分别确定其余各相位编码线所在的回波链位置，将各数据分配至相应位置。

与现有技术相比，本发明通过组合回波链在K空间的填充方式，在只采集单个K空间的情况下，即可获取两种甚至更多种对比度图像，使得多对比度图像获取的时间大大加快，提高医疗诊断效率。

附图说明

图1是本发明磁共振多对比度图像重建方法流程图；

图2是本发明实施例中两个对比度下K空间的填补、重建示意图；

图3是本发明实施例中磁共振多对比度图像重建系统结构图；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作详细的说明。显然，所述的实施例仅仅是本发明可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，所述磁共振多对比度图像重建方法包括：

步骤S101，将原始K空间划分成多个子空间，所述子空间的数量由所需对比度的数量决定；

步骤S102，确定原始K空间的公共区间及相应填补的回波链位置；

步骤S103，根据各子空间的对比度需求，确定除所述公共区间之外的各个区间序列采集时每个相位编码线所在的回波链位置，根据所述回波链的位置需求进行所采集数据的分配填补；

步骤S104，根据磁共振并行采集图像重建的方法，计算并行采集时所需的合并系数；

步骤S105，将所述公共区间的数据作为各子空间的共享数据，分别填补在各子空间相应的相位编码位置，再根据所述合并系数对各子空间中相对于原始K空间中欠采集的数据进行填补，以获得多个不同的满采样子空间；

步骤S106，对所述各个满采样子空间进行图像重建。

下面以具体实施例对上述磁共振多对比度图像重建方法做详细说明。

本实施例以对回波链长度为5的快速自选回波(Fast Spin Echo，FSE)序列采集两种对比度T1加权和T2加权的图像为例，对本发明所述图像重建方法进行详细说明。参照图1和图2所示：

首先，执行步骤S101，将原始K空间1划分为2个子空间。填充时，原始K空间1中第i个相位编码线由第j个子空间进行采集填充，其中：

j=mod(i，n)+1

其中：n为子空间个数。

本实施例两个子空间，对于第一个子空间11的mod=0，则第一个子空间11只先采集相位编码奇数线，对于第二个子空间12的mod=1，则第二个子空间12只先采集相位编码偶数线，所述第一子空间11对应T1加权，所述第二子空间对应T2加权。

接着，执行步骤S102，确定原始K空间1的公共区间所采集回波链ep的位置。所述回波链ep的确定方法可通过，假定子空间有效回波时间(echedelaytime，以下简称TE)所在的回波链位置为EPi，则满足min∑(EPi-ep)²的ep即为所要选择的回波链位置。在此实施例中，假定第一子空间11的有效TE所在回波链位置为第1个回波链211，第二子空间12的有效TE所在回波链位置为第5个回波链215，按照前述方法得知第3个回波链213为所述公共区间的回波链位置。所述公共区间201的确定可通过将与距离原始K空间1中心最近的长度等于原始K空间1相位编码长度与所采集回波链长度的比值(即p1／5，p1代表相位编码长度，5为回波链长度，即将所述原始K空间进行五等分，如图2所示)的区间的相邻区间为所述公共区间。在此与所述原始K空间最近的区间为区间202，因此可以选择所述区间201或区间203作为公共区间，在此，本实施例选择以区间201为所述公共区间。所述公共区间201在第一子空间11和第二子空间12的相应位置处只能填充相同的序列回波位置。

此外，所述公共区间201的确定方式还可以按照对诊断对比度重要性的排列，以最重要对比度下采集所述回波链ep(本实施例中为回波链213)所在位置的区间作为所述公共区间201。在本实施例中，我们以T1加权为最重要对比度，然后对所述五个回波链在五等分的原始K空间1中进行预编排，本领域技术人员很容易得出第3个回波链213可填补到区间203或区间201，在此我们选择将所述回波链213填入区间201，即以所述区间201为所述公共区间。在此，本领域技术人员应该清楚，此时对回波链的预编排填补方式仅为确定所述公共区间201，对于除所述回波链213之外的其他四个回波链此时的编排并不一定是其最终应填补的位置，所述其余四个回波链的具体填补位置还需作进一步的确定才能作为最终结果。

需要说明的是，由于回波链数据的强度大小有所差异，为了区别，本实施例中以不同的粗细线条表示不同的回波链，回波链越线条越粗，代表其强度越大。

再执行步骤S103，根据第一子空间11和第二子空间12的对比度需求，确定除所述公共区间201之外的各个区间序列采集时每个相位编码线所在的回波链位置。确定方法可通过如下迭代步骤进行：

(a)从除去所述公共区间之外所剩余的K空间K1中，选取离原始K空间中心最近的区间Sn开始分配；

(b)将回波链位置满足min(En-E)的回波链数据填补到区间Sn，其中E为当前对比度下有效TE所在的回波链位置，En为待确定的回波链位置；

(c)从所述K1空间中去除上所述Sn区间，作为当前剩余的K空间，再根据前述步骤从剩余的回波链位置中合适的数据填补进相应的区间，直至所述原始K空间均已进行填补。

在本实施例中，将除去所述公共区间201之后的原始K空间1记为K1，将所述K1等分为4份(等分份数是以原回波链长度5减去一个公共区间获得)，从距离原始K空间1中心最近的区间202开始分配。对于第一子空间11，其有效TE所在回波链位置为第1个回波链211，在当前剩余的4个回波链位置中，根据上述确定方法，|1-1|<|2-1|<|4-1|<|5-1|，因此，所述区间202位置处应填补回波链位置为第1个的回波链211；对于第二子空间12，其有效TE所在回波链位置为第5个回波链215，在当前剩余的4个回波链位置中，根据上述确定方法，|5-5|<|4-E|<|2-5|<|1-5|所述区间202位置处应填补回波链位置为第5个的回波链215。依次类推，对于第一子空间11，区间203位置处应填补回波链位置为第2个的回波链212，此时碰巧区间204与区间205距离原始K空间1的中心距离一样，因此，所述区间204与所述区间205填补的先后顺序可随意决定，在本实施例中，我们先就所述区间204进行填补，而后对所述区间205进行填补，因此，所述区间204位置处应填补回波链位置为第4个的回波链214，所述区间205位置处应填补回波链位置为第5个的回波链215；对于第二子空间12，区间203位置处应填补回波链位置为第4个的回波链214，对于区间204和区间205，在第二子空间12中，我们仍然先就所述区间204进行填补，而后对所述区间205进行填补，因此，所述区间204位置处应填补回波链位置为第2个的回波链212，所述区间205位置处应填补回波链位置为第1个的回波链211。

根据上述确定好的回波链位置需求，进行数据的采集填补，如此可获得各子空间序列数据。

然后再执行步骤S104，以所述公共区间201的数据为校准数据，利用磁共振并行采集K空间数据的方法，计算出并行采集2倍(此处的倍数为所需对比度的个数)加速时所需的合并系数。由于并行采集重建方法非本专利所要求保护范围，且已有不少并行采集重建相关现有技术，因此，此处不再对并行采集方法进行赘述。

进而再执行步骤S105，将所述公共区间201的数据作为第一子空间11和第二子空间12的共享数据，分别填补在第一子空间11和第二子空间12相应的相位编码位置处，再根据所述合并系数对第一子空间11和第二子空间12中相对于原始K空间1中欠采集的数据进行填补，以分别获得满采样的第一子空间11和第二子空间12。

最后，执行步骤S106，对所述满采样的第一子空间11和第二子空间12进行图像重建。此处的重建图像重建方法为常规方法，故也不在赘述。

对应于上述磁共振多对比度图像重建方法，本实施例还提供了一种多对比度图像重建系统。图3是本实施例提供的多对比度图像重建系统的结构示意图，如图3所示，所述磁共振多对比度图像重建系统包括：

子空间划分单元301，用于根据所需对比度数量将原始K空间1划分成多个子空间；

数据采集单元302，用于采集原始K空间1的数据信号；

数据分配单元303，用于确定各子空问所需分配的数据及分配方式，将所述数据采集单元302采集到的数据按前述确定好的分配方式分配至各子空间的对应位置；

系数计算单元304，用于计算并行采集时所需的合并系数；根据所得合并系数，利用数据采集单元302对各子空间中数据缺失的位置进行并行采集填补，获得满采样子空间；

图像重建单元305，用于将各个满采样子空间所得到的数据分别进行重建处理，变换至图像域，得到各对比度的重建图像。

本实施例中，所述数据分配单元303还包括：

第一确定单元(图中未示出)，用于确定公共区间所在位置；

第二确定单元(图中未示出)，用于在除去公共区间外，根据各子空间的对比度需求，分别确定其余各相位编码线所在的回波链位置，将各数据分配至相应位置。

本发明虽然已以较佳的实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于，包括：

将原始K空间划分成多个子空间，所述子空间的数量由所需对比度的数量决定；

确定原始K空间的公共区间及相应填补的回波链位置；

确定除所述公共区间之外的各个区间序列采集时每个相位编码线所在的回波链位置，根据所述回波链的位置需求进行所采集数据的分配填补；

根据磁共振并行采集图像重建的方法，计算并行采集时所需的合并系数；

将所述公共区间的数据作为各子空间的共享数据，分别填补在各子空间相应的相位编码位置，再根据所述合并系数对各子空间中相对于原始K空间中欠采集的数据进行填补，以获得多个不同的满采样子空间；

对所述各个满采样子空间进行图像重建。

2.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：所述公共区间所采集数据的回波链位置满足min∑(EPi-ep)²，其中EPi为子空间有效TE所在的回波链位置，ep为公共区间所采集回波链位置。

3.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：按照对诊断对比度重要性的排列，以最重要对比度下采集所述回波链ep所在位置的区间作为所述公共区间。

4.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：与距离原始K空间中心最近的长度等于原始K空间相位编码长度与所采集回波链长度的比值的区间的相邻区间为所述公共区间。

5.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：所述子空间在所述公共区间处只能填充相同的序列回波位置的数据。

6.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：除所述公共区间之外的每个子空间中各个区间序列采集时每个相位编码线所在的回波链位置的确定通过如下迭代步骤进行：

从除去所述公共区间之外所剩余的K空间K1中，选取离原始K空间中心最近的区间Sn开始分配；

将回波链位置满足min(|En-E|)的回波链数据填补到区间Sn，其中E为当前某个子空间对比度下有效TE所在的回波链位置，En为待选的回波链位置；

从所述K1空间中去除上所述Sn区间，作为当前剩余的K空间，再根据前述步骤从剩余的回波链位置中合适的数据填补进相应的区间，直至所述原始K空间均已进行填补。

7.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：所述子空间的数据采集，遵循第i个相位编码线由第j＝mod(i,n)+1个子空间进行数据采集填补的方式，其中n代表所述子空间的个数，mod(i,n)代表i除以n的余数。

8.根据权利要求1所述的磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于：在计算所述合并系数时，以所述各子空间在所述公共区间的数据作为校准数据。

9.一种磁共振多对比度图像重建系统，其特征在于，包括：

子空间划分单元，用于根据所需对比度数量将原始K空间划分成多个子空间；

数据采集单元，用于采集原始K空间的数据信号；

数据分配单元，用于确定各子空间所需分配的数据及分配方式，将所述数据采集单元采集到的相应数据分配至各子空间的对应位置；

系数计算单元，用于计算并行采集时所需的合并系数，根据所得合并系数，利用所述数据采集单元对各子空间所数据缺失的位置进行并行采集填补，获得满采样子空间；

图像重建单元，用于将各个满采样子空间所得到的数据分别进行重建处理，变换至图像域，得到各对比度的重建图像；

所述数据分配单元还包括：

第一确定单元，用于确定所述原始K空间的公共区间所在位置；

第二确定单元，用于在除去所述公共区间外，根据各子空间的对比度需求，分别确定其余各相位编码线所在的回波链位置，将各数据分配至相应位置。