CN103529413B - 磁共振成像方法与装置、k空间的重建方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种磁共振成像方法与装置、K空间的重建方法与装置，所述K空间的重建方法，包括：采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；对采集到的数据进行区域划分；分别分离出划分的每个区域中的校准数据，并根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。本发明技术方案能使线圈合并系数的计算更加准确，在不影响成像速度的基础上提高磁共振成像的质量。

Description

磁共振成像方法与装置、K空间的重建方法与装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，特别涉及一种磁共振成像方法与装置、K空间的重建方法与装置。

背景技术

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标准。限制成像速度的很重要因素是数据采集以及K空间填充。一般的数据采集方式要采满K空间数据，然后才能进行重建得到图像。磁共振并行采集重建技术，是利用线圈重组合并的方式，对欠采样的数据进行填补，利用填补完整的K空间数据进行重建。利用这样的方式，可以根据需求，只采集一部分K空间数据，不必采满整个K空间，由此可以大大加快成像的速度。

比较常用的并行重建方法之一是广义自校准并行采集（GRAPPA，GeneRalizedAutocalibratingPartiallyParallelAcquisitions）。传统的GRAPPA算法如图1所示，黑色实点代表为实际采集的K空间数据；白色空点为欠采样需要填补的数据；灰色实点表示为了计算线圈合并系数而适量全采样的数据。GRAPPA算法认为，图1中任意一个白色空点可以表示为周围黑色实点的线性叠加，相当于对多个线圈的数据进行了合并，而线圈合并系数n_ij（第i个线圈，第j个位置）可以通过黑色实点拟合灰色实点来确定。在线圈合并系数n_ij确定后，其他白色空点即可根据求得的线圈合并系数n_ij将线圈合并填补空白数据。

需要说明的是，在传统的方法中，这里的黑色、白色及灰色点指的是某一方向（一般是读方向，即频率编码方向）上的线数据集，如图2所示的第i个线圈的K空间数据分布示意图，其中，虚线代表图1中的白色数据点，黑色粗实线代表图1中的黑色数据点，灰色细实线代表图1中的灰色数据点。按照传统的方法，数据分为三种：应采集数据、欠采集数据和校准数据。应采集数据如图2黑色粗实线所示，欠采集数据如图2虚线所示，校准数据如图2灰色细实线所示，并且每一种数据都应为整条线数据，校准数据至少为一条线数据。由于采集数据所耗费的时间会限制成像速度，这样，为了确保能够以较快的速度实现成像，校准数据一般只能采集相对比较重要的低频的部分，但该数据只能反映K空间部分性质，无法全面反映K空间的特性，如此难免会带来一些去除不干净的卷折伪影干扰成像结果。

相关技术还可参考公开号为US2006184000A1的美国专利申请，该专利申请公开了一种磁共振成像快速广义自校准并行采集图像重建算法。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种磁共振成像方法与装置、K空间的重建方法与装置，以使线圈合并系数的计算更加准确，在不影响成像速度的基础上提高磁共振成像的质量。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种磁共振成像中K空间的重建方法，包括：

采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；

对采集到的数据进行区域划分；

分别分离出划分的每个区域中的校准数据，并根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；

通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；

基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

可选的，所述磁共振成像中K空间的重建方法还包括：在对采集到的数据进行区域划分之前，根据所述应采集数据和校准数据的数据特征，匹配对应的位置关系。

可选的，所述磁共振成像中K空间的重建方法还包括：以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化。

可选的，所述以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化包括：取校准数据以及与其位置相匹配的应采集数据的平均值作为优化后的校准数据。

可选的，所述对采集到的数据进行区域划分是根据相位编码进行的。

可选的，所述根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构包括：

根据所述应采集数据的分布确定线圈合并系数的第二计算结构，并以所述第二计算结构确定数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

对于分离出的所述校准数据，按相位编码方向滑动所述数据窗口，将所述数据窗口中与所述第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接，得到所述第一计算结构。

可选的，采集所述校准数据的方向不同于频率编码方向。

可选的，采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致。

可选的，以过采样的方式采集所述校准数据。

可选的，所述磁共振成像中K空间的重建方法还包括：在以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补的过程中，通过所述校准数据对与其位置相匹配的欠采集数据以及应采集数据进行优化。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供了一种磁共振成像方法，包括：以上述K空间的重建方法对K空间进行重建；将重建之后的K空间变换到图像域以获得图像。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种K空间的重建装置，包括：

采集单元，适于采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；

区域划分单元，适于对采集到的数据进行区域划分；

分离单元，适于分别分离出划分的每个区域中的校准数据；

计算结构确定单元，适于根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；

合并系数确定单元，适于通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；

填补单元，适于基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种磁共振成像装置，包括：上述K空间的重建装置；变换单元，适于将重建之后的K空间变换到图像域以获得图像。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

通过对采集到的数据进行区域划分，并针对每个区域分别进行线圈合并系数的计算和数据填补以实现K空间的重建，由此可以使线圈合并系数计算更加准确，进而能够在不影响成像速度的基础上提高磁共振成像的质量。

采用不同于频率编码方向的方式对校准数据进行采集，可以使得校准数据中含有相位编码方向上高频的数据，从而能够全面反映K空间的特性。

利用过采样的方式采集校准数据，可以扩大校准数据的数据量，进一步使得对于线圈合并系数的计算更为准确；另一方面，由于现有技术中只计算一个线圈合并系数，所以加大校准数据的数据量对于计算影响不大，而本发明技术方案采取局部线圈合并系数的计算，对于过采样数据的利用会更加充分。

附图说明

图1是现有技术的GRAPPA算法的示意图；

图2是第i个线圈的K空间数据分布示意图；

图3是本发明实施方式提供的磁共振成像中K空间的重建方法的流程示意图；

图4是本发明实施例一采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图；

图5是线圈合并系数组中某一线圈合并系数随频率编码位置变化的示意图；

图6至图10是本发明实施例一的磁共振成像中重建K空间的示意图；

图11是本发明实施例一提供的K空间的重建装置的结构示意图；

图12是本发明实施例二采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图；

图13是本发明实施例二中校准数据与应采集数据进行匹配的示意图；

图14是本发明实施例二中以应采集数据对校准数据进行优化的示意图；

图15是本发明实施例二提供的K空间的重建装置的结构示意图；

图16是本发明实施例三采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图；

图17是本发明实施例四采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图；

图18是本发明实施例五采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图3是本发明实施方式提供的磁共振成像中K空间的重建方法的流程示意图。请参阅图3，所述磁共振成像中K空间的重建方法包括：

步骤S101，采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；

步骤S102，对采集到的数据进行区域划分；

步骤S103，分别分离出划分的每个区域中的校准数据，并根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；

步骤S104，通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；

步骤S105，基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

下面以具体实施例对上述磁共振成像中K空间的重建方法作详细说明。

实施例一

如背景技术中所述，为了确保能以较快速度实现磁共振成像，现有的磁共振并行采集重建K空间的技术方案中，校准数据一般只采集相位编码方向上低频的部分，但该数据只能反映K空间部分性质，无法全面反映K空间的特性，从而影响成像效果。本发明实施例中提供的磁共振并行采集重建的技术方案，在自校准数据的采集以及线圈合并系数的计算上有别于以往的GRAPPA并行采集技术。本实施例中，采用新的方法对校准数据进行采集，使得校准数据中含有相位编码方向上高频的数据；同时，对采集到的数据进行区域划分，根据划分的不同区域分别进行线圈合并系数的计算以及对欠采集数据的填补。利用本实施例提供的技术方案，可以使线圈合并系数计算更加准确，进而能够在不影响成像速度的基础上提高磁共振成像的质量。

首先，执行步骤S101，采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据。需要说明的是，现有技术中，采集校准数据的方向与采集所述应采集数据的方向是相同的，即按照频率编码方向采集所述校准数据，而在本实施例中，采集所述校准数据的方向不同于频率编码方向，具体以采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致为例进行说明。

图4是本发明实施例一采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图。如图4所示，黑色点表示实际应该采集的数据（K空间中的一点），简称为应采集数据，实线箭头为采集序列的读方向，即频率编码方向；灰色点表示采集的校准数据，其采集方向与应采集数据的采集方向不同，即校准数据的采集方向不同于频率编码方向，以下为了说明方便，采用采集方向与应采集数据方向垂直来进行说明，即采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致，其他采集方向将在其他实施例中作出说明；白色点表示实际不需要采集的数据，即欠采集数据，此类数据可以在后续计算出对应的线圈合并系数后进行填充。为了说明方便，图4中所示的K空间为实际数据的一部分，图4中的省略号表示省略掉的相同分布规律的数据。需要说明的是，图4中的每一行灰色点（校准数据）不必相邻，也可以出现间隔，为了说明方便，本实施例中以相邻为例进行说明。

本实施例中，由于校准数据的采集方向与应采集数据的采集方向不同，采集到的灰色点（校准数据）和黑色点（应采集数据）会出现交叉，即可能会出现在同一K空间的位置上，黑色点和灰色点分别采集了一次（如图4中，带有黑色边界的灰色点所代表的数据位置），利用这样的特性，可以校准灰色数据点在K空间的位置，并将其填补在相应的位置上，进一步加强成像质量；当然，在实际情况中，在上述交叉处，灰色点的位置与黑色点的位置也可能存在一定的偏差，本实施例为了说明方便，以交叉处黑色点和灰色点重合进行说明，而对于所述交叉处黑色点和灰色点存在偏差的情况将在其他实施例中进行说明。

当采用某一序列，采集得到了如图4所示的K空间后，便可以对线圈合并系数进行计算，并根据计算出的线圈合并系数，以实际采集的数据填充欠采集数据，从而重建K空间。通过本实施例中提供的校准数据的采集方式采集校准数据，并利用采集到的校准数据来计算线圈合并系数，相对于传统的并行采集重建的技术方案来说，由于采集的校准数据中含有相位编码方向上高频的数据，并能够以所述应采集数据对相应的校准数据进行优化（具体优化的过程可参考本发明实施例二），因此可以获得更好的效果。然而，以采集得到的如图4所示的K空间计算获得的线圈合并系数，与现有技术相同的是，在同一个K空间内都只有一组，该线圈合并系数是整个K空间的一个折中值。而发明人在实验中发现，对于满采样的数据，对K空间不同位置进行线圈合并系数的计算，得到的结果会有所不同。图5是线圈合并系数组中某一线圈合并系数随频率编码位置变化的示意图。如图5所示，该图反映了线圈合并系数组中某一线圈合并系数随频率编码位置变化的关系，由此可以看出，线圈合并系数在同一K空间内是变化的，如果只用一组线圈合并系数来计算整个K空间的关系是不够准确的。因此，本实施例中，对采集到的数据进行区域划分，根据划分的不同区域分别进行线圈合并系数的计算以及对欠采集数据的填补。

图6至图10是本发明实施例一的磁共振成像中重建K空间的示意图。请参阅图6至图10，下面对本实施例中基于采集的数据重建K空间的过程进行详细说明。

执行步骤S102，对采集到的数据进行区域划分。图6是对采集到的数据进行区域划分的示意图。图6示出的水平方向的箭头表示相位编码方向，竖直方向的箭头表示频率编码方向，三个矩形框分别表示划分的区域1、区域2和区域3。从图6中可以看出，本实施例中，步骤S102中所述对采集到的数据进行区域划分是根据相位编码进行的。如前所述，采集校准数据的方向是与相位编码方向一致的，因此在根据相位编码划分区域时，可以将采集的相位编码较为接近的数据（包括应采集数据和校准数据）划分在同一个区域中，这样能够使相互间具有相同或相似特性的数据被归在一起进行分析，后续根据某个区域中采集的数据计算出的线圈合并系数能准确反映出该区域中的数据之间的关系，由此可以基于计算出的线圈合并系数对该区域中的欠采集数据进行填充，能够使更为准确的数据填充进去，进而使磁共振成像的效果更好。当然，图6中示出的3个划分的区域只是为了举例说明，在实际实施时，划分的区域的大小、位置和数量需要根据实际情况进行确定，例如相位编码情况、所采集的数据的分布情况等。需要说明的是，划分的区域之间可以出现部分重叠的情况，即某部分数据可以同时划分在两个区域之中分别计算对应区域中的线圈合并系数，例如图6中示出的区域1和区域2之间存在部分重叠。

对采集到的数据划分出区域之后，执行步骤S103，分别分离出划分的每个区域中的校准数据，并根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构。步骤S103中，需要对划分出的每个区域中的校准数据单独进行考察，确定出每个区域内用于计算线圈合并系数的计算结构，从而在后续步骤中能够基于确定出的计算结构计算出线圈合并系数。

本实施例中，步骤S103具体可以包括：

步骤S103a，根据所述应采集数据的分布确定线圈合并系数的第二计算结构，并以所述第二计算结构确定数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

步骤S103b，对于分离出的所述校准数据，按相位编码方向滑动所述数据窗口，将所述数据窗口中与所述第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接，得到所述第一计算结构。

由于在实际实施时，为了确保磁共振成像的速度，一般不会去采集过多的校准数据，那么在每个区域中的校准数据的数量是十分有限的，通过这些数据还不足以实现对线圈合并系数的计算。因此，在本实施例中，先通过步骤S103a构造出用于计算线圈合并系数的基本结构，即所述第二计算结构，该计算结构中包括数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置，再以所述第二计算结构作为模板，扩充校准数据的数量，形成能够计算线圈合并系数的所述第一计算结构，具体可以参考步骤S103b。

图7是本实施例中确定线圈合并系数的第二计算结构的示意图。图7中所示的灰色点为采集的校准数据，虚线箭头表示本实施例中所述校准数据的采集方向，即相位编码方向，矩形框表示数据窗口，椭圆形框内的数据为计算线圈合并系数的相关数据，确定这些数据所在的位置即确定所述与第二计算结构相关的数据的位置。数据窗口以及与第二计算结构相关的数据的位置共同构成了所述第二计算结构。需要说明的是，图7中示出的4行灰色点表示的是某一个线圈内所采集的校准数据，而非4个线圈的校准数据，并且由于校准数据的采集方向与相位编码方向一致，所以数据窗口的形状为矩形框，在其他实施例中，当校准数据的采集方向既不与相位编码方向相同也不与频率编码方向相同时，数据窗口的形状则可能为平行四边形。当然，图7所示的矩形框的大小以及椭圆形框所在的位置只是举例说明，在实际实施时，所述第二计算结构需要根据数据采集系统的实际情况（例如采集数据的能力）以及所述应采集数据的分布进行确定。

图8是本实施例中确定线圈合并系数的第一计算结构的示意图。结合图7和图8，通过步骤S103a确定线圈合并系数的第二计算结构，并由此确定出数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置后，在步骤S103b中，对于分离出的所述校准数据，按相位编码方向滑动所述数据窗口，如图8所示，沿相位编码方向滑动图7中示出的矩形框，随着矩形框的滑动，椭圆形框也相应进行滑动，与第二计算结构相关的数据的位置也发生相应的变化，当滑动一个单位距离（指两列相邻数据之间的距离）后，将图8中示出的实线矩形框中实线椭圆形框内的数据沿频率编码方向拼接至图8中虚线矩形框中虚线椭圆形框所在的位置，即执行步骤S103b中所述的将所述数据窗口中与所述第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接，如此，随着数据窗口在其所属区域内不断滑动，也会不断地将滑动过程中与第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接起来，最终得到可以用于计算线圈合并系数的计算结构，即所述第一计算结构。

在确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构之后，执行步骤S104，通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数。图9是本实施例中计算某个区域内线圈合并系数的示意图。如图9所示，本实施例中以四组线圈为例进行说明，分别为线圈1、线圈2、线圈3和线圈4，与各线圈对应的一行灰色正方形点表示通过步骤S103b拼接得到的一组数据，由于每个线圈采集的数据采用同样的方式进行处理，所以灰色正方形点之间的结构是一样的。根据第一计算结构，可以通过如图1所示的方式确定出线圈合并系数，由于具体计算线圈合并系数的方式为本领域技术人员所知晓，在此不再赘述。

需要说明的是，图9只是示出了某一区域内线圈合并系数的计算，对于其他划分的区域，虽然各个区域确定出的第一计算结构可能有所区别，但仍然可以按照图9所示的方式进行计算。

计算出每个区域的线圈合并系数之后，执行步骤S105，基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。图10是本实施例中填补某个区域中欠采集数据的示意图。如图10所示，仍然以四组线圈为例进行说明，正方形点表示一组数据，其中黑色正方形点表示应采集数据，白色正方形点表示欠采集数据，可以根据计算得到的该区域的线圈合并系数以及之前确定的第一计算结构，利用应采集数据对欠采集数据所属区域进行填补。由于利用应采集数据对欠采集数据的填补方式同样为本领域技术人员所知晓，在此也不再赘述。

需要说明的是，白色正方形点中包含有一部分校准数据（如图4中的灰色点），这部分数据点的数值，可以选用校准数据（灰色点）进行填补而不再需要计算，或者将计算值以及校准数据取权重求优化值。

通过步骤S105对K空间中欠采集数据填补完整后，已经实现了对K空间的重建，当然，对填补完整的K空间进行某一变换（如傅里叶变换等），变换到图像域，便可以实现磁共振成像。

本实施例中，步骤S101至步骤S103的数据操作是对某一线圈内数据进行的操作，而步骤S104至步骤S105的数据操作则扩大至线圈间的数据操作。另外，在实际实施时，由于通常是按划分的区域进行相关数据操作的，即：通常是选取某个区域进行确定第一计算结构、计算该区域的线圈合并系数、填充K空间中该区域内的欠采集数据等一系列数据操作，然后再选取一个区域重复上述操作，直至完成对所有区域的数据操作。因此，实际情况中，需要重复执行步骤S103至步骤S105中的相关操作，以完成对K空间的重建。

此外，本实施例还提供了一种磁共振成像方法，包括：以上述K空间的重建方法对K空间进行重建；将重建之后的K空间变换到图像域以获得图像。本实施例中，所述变换为傅里叶变换，本领域技术人员知晓，在其他实施例中，所述变换也可以采用其他向图像域进行变换的方式。

对应上述磁共振成像中K空间的重建方法，本实施例还提供了一种K空间的重建装置。图11是实施例一提供的K空间的重建装置的结构示意图，如图11所示，所述K空间的重建装置包括：采集单元101，适于采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；区域划分单元102，与所述采集单元101相连，适于对采集到的数据进行区域划分；分离单元103，与所述区域划分单元102相连，适于分别分离出划分的每个区域中的校准数据；计算结构确定单元104，与所述区域划分单元102和分离单元103相连，适于根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；合并系数确定单元105，与所述计算结构确定单元104相连，适于通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；填补单元106，与所述计算结构确定单元104、合并系数确定单元105、区域划分单元102和采集单元101相连，适于基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

具体实施时，所述区域划分单元102对采集到的数据进行区域划分是根据相位编码进行的。

本实施例中，所述计算结构确定单元104可以包括：

第一确定单元（图中未示出），适于根据所述应采集数据的分布确定线圈合并系数的第二计算结构，并以所述第二计算结构确定数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

第二确定单元（图中未示出），适于对于所述分离单元103分离出的所述校准数据，按相位编码方向滑动所述数据窗口，将所述数据窗口中与所述第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接，得到所述第一计算结构。

本实施例中，所述采集单元101采集所述校准数据的方向不同于频率编码方向。具体实施时，所述采集单元101采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致。

基于上述K空间的重建装置，本实施例还提供了一种包括上述的K空间的重建装置的磁共振成像装置，还包括：变换单元，与所述K空间的重建装置相连，适于将重建之后的K空间变换到图像域以获得图像。

所述磁共振成像装置及其K空间的重建装置的具体实施可参考所述磁共振成像中的K空间的重建方法的实施，在此不再赘述。

实施例二

在实施例一提供的技术方案的基础上，本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法还包括：在对采集到的数据进行区域划分之前，根据所述应采集数据和校准数据的数据特征，匹配对应的位置关系。在实施例一中提到，当校准数据的采集方向与应采集数据的采集方向不同时，可参阅图4，校准数据的采集方向与相位编码方向一致的情况下，采集到的灰色点（校准数据）和黑色点（应采集数据）会出现交叉，即可能会出现在同一K空间的位置上，黑色点和灰色点分别采集了一次。然而，在实际情况中，由于各种因素，例如受到数据采集系统的限制，在上述交叉处，灰色点的位置与黑色点的位置也可能存在一定的偏差。

图12是本发明实施例二采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图。如图12所示，采集的灰色点（校准数据）和黑色点（应采集数据）在交叉处并非如图4中示出的那样重合在一起，而是两者的位置存在一定程度的偏差，或者说采集的校准数据不在理想的网格中。当然，图12示出了一种较为极端的情况，一般偏差的程度可能较小，此时可以根据所述应采集数据和校准数据的数据特征，匹配对应的位置关系。图13是本发明实施例二中校准数据与应采集数据进行匹配的示意图。图13中示出了采集到的部分应采集数据和校准数据，其中，应采集数据仍然以黑色点表示，校准数据以灰色点表示，白色点表示欠采集数据。图13中由某些灰色点指向黑色点的箭头表示根据应采集数据和校准数据的数据特征，匹配校准数据与应采集数据对应的位置关系，该步骤是为校准数据寻找最佳的位置，即优化灰色点实际在该K空间的位置，从而可以使后续的计算更为准确。将图13所示的第二行数据点中的灰色点分别与第一行数据点中的黑色点和第三行数据点中的黑色点进行匹配，若其结果为与第一行数据点中的黑色点更为匹配，则将第二行数据点中的一些灰色点所在的位置分别调整至与其匹配的黑色点的位置上，而第二行数据点中的其他灰色点所在的位置则调整至相应的欠采集数据的位置上。

本实施例中，在匹配校准数据和应采集数据对应的位置关系后，还可以通过与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化。图14是本发明实施例二中以应采集数据对校准数据进行优化的示意图。结合图13和图14，假设图13的第二行数据点中的灰色点与第一行数据点中的黑色点更为匹配，将各个灰色点调整至相应的位置后，有的位置上灰色点与黑色点重合，即两者相匹配，此时可以利用黑色点优化灰色点的数据。

具体实施时，以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化可以采取如下的方式：取校准数据以及与其位置相匹配的应采集数据的平均值作为优化后的校准数据。如果图14中带有黑色边界的灰色点表示经过优化后的校准数据，其数值可以为两次采集的平均值，即灰色点数据的值以及与其匹配的黑色点数据的值的平均值。当然，也可以对校准数据以及与其位置相匹配的应采集数据分别设置权重，将两者取权重后求得的值作为优化后的校准数据。

需要说明的是，本实施例中，对匹配校准数据和应采集数据对应的位置关系后，通过与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化。在其他实施例中，匹配校准数据和应采集数据对应的位置关系之后也可以不进行对校准数据优化的步骤，仍然以采集到的校准数据进行后续处理与计算。

本实施例中，对于采集的校准数据不在理想的网格中的情况，可以先对其选取最佳位置并网格化（即本实施例中所述的匹配校准数据和应采集数据对应的位置关系的步骤），并进行对校准数据优化的步骤，然后执行实施例一中所述的步骤S102至步骤S105以实现K空间的重建。在其他实施例中，对于采集的校准数据不在理想的网格中的情况，也可以先跳过匹配校准数据和应采集数据对应的位置关系的步骤以及对校准数据优化的步骤，直接对校准数据进行分析，执行步骤S102至步骤S104求得线圈合并系数，在步骤S105的执行过程中，此时可以选择将校准数据网格化填充至K空间，进行数据的优化，所优化的数据包括在填充过程中计算得到的数据点以及所述应采集数据点。因此，在其他实施例中，所述磁共振成像中K空间的重建方法还可以包括：在以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补的过程中，通过所述校准数据对与其位置相匹配的欠采集数据以及应采集数据进行优化。

本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法的具体实施可参考实施例一中所述磁共振成像中的K空间的重建方法的实施，在此不再赘述。

对应于本实施例中所述的磁共振成像中K空间的重建方法，还提供了一种K空间的重建装置。图15是本发明实施例二提供的K空间的重建装置的结构示意图。如图15所示，所述K空间的重建装置除了包括实施例一中所述K空间的重建装置的各个单元（采集单元101、区域划分单元102、分离单元103、计算结构确定单元104、合并系数确定单元105和填补单元106）之外，还包括匹配单元107，与所述采集单元101相连，适于在所述区域划分单元102对采集到的数据进行区域划分之前，根据所述应采集数据和校准数据的数据特征，匹配对应的位置关系。

本实施例中，所述K空间的重建装置还包括第一优化单元108，与所述匹配单元107和采集单元101相连，适于以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化。具体实施时，所述第一优化单元108取校准数据以及与其位置相匹配的应采集数据的平均值作为优化后的校准数据。

实际实施时，采集的应采集数据和校准数据一般都暂存于所述采集单元101中，当所述K空间的重建装置包括的匹配单元107和第一优化单元108完成匹配和优化的操作后，采集单元101可以通知区域划分单元102对匹配以及优化后的相关数据进行区域划分的操作。

在其他实施例中，所述K空间的重建装置也可以在包括实施例一中所述K空间的重建装置的各个单元的基础上，还包括第二优化单元，与填补单元和采集单元相连，适于在所述填补单元以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补的过程中，通过所述校准数据对与其位置相匹配的欠采集数据以及应采集数据进行优化。

本实施例中所述K空间的重建装置的具体实施可参考本实施例中所述磁共振成像中的K空间的重建方法以及实施例一中所述磁共振成像中的K空间的重建方法与装置的实施，在此不再赘述。

实施例三

本实施例与实施例一或实施例二的区别在于，提供的磁共振成像中K空间的重建方法中是以过采样的方式采集所述校准数据的。

图16是本发明实施例三采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图。图16示出了以过采样的方式采集所述校准数据后K空间数据分布情况，与图4所示的K空间数据分布有所区别的是，图16中还存在由于过采样而得到的数据，以斜线填充的圆点表示，另外，图16中以虚线边界的白色点表示因过采样而产生的可扩充的数据点。至于图16中的灰色点、白色点以及黑色点与图4中各点的意义相同，在此不再赘述。

具体实施时，在校准数据的采集过程中，可以利用ADC进行过采样，扩大校准数据的数据量。这些数据一方面可以使线圈合并系数的计算更加准确；另一方面，也可以计算出虚线边界的白色点数据位置对应的线圈合并系数，将其填充，从而能够扩充K空间，提高磁共振成像质量。当然，对于由虚线边界的白色点构成的可扩充区域，也可以选择不对其进行填充，以减少计算量。

由于校准数据的采集方向沿ADC采集方向，可以利用ADC过采样加大校准数据的数据量。现有技术的磁共振成像中K空间的重建方法由于只计算一个合并系数，所以加大的校准数据的数据量对于计算影响不大；由于本技术方案采取局部线圈合并系数的计算，对于过采样数据的利用会更加充分。

对应于本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法，本实施例还提供一种K空间的重建装置，所述K空间的重建装置的结构可以相同于实施例一、实施例二或实施例三中所述K空间的重建装置，不过在具体实施时，本实施例中所述K空间的重建装置的采集单元以过采样的方式采集所述校准数据。

本实施例中所述K空间的重建方法与装置的具体实施可参考实施例一至实施例三中所述磁共振成像中的K空间的重建方法与装置的实施，在此不再赘述。

实施例四

本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法中，采集校准数据的方式与实施例一略有不同。

在实施例一中已提及，对于校准数据的采集方向与应采集数据的采集方向不同，即校准数据的采集方向不同于频率编码方向，实施例一以校准数据的采集方向与应采集数据方向垂直来进行说明的，即采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致。然而，对于校准数据的采集方向并不局限于与相位编码方向一致，也可以既不同于频率编码方向又不同于相位编码方向。

图17是本发明实施例四采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图。如图17所示，水平方向实线箭头表示相位编码方向，竖直方向实线箭头表示频率编码方向，而虚线箭头表示校准数据的采集方向，可以看出，校准数据的采集方向既不同于频率编码方向又不同于相位编码方向。

以本实施例中提供的采集校准数据的方式，对于本发明实施方式所述的磁共振成像中K空间的重建方法的具体实施并不影响。需要指出的是，在执行步骤S103的过程中，具体实施时，可参考实施例一，步骤S103a中以所述第二计算结构确定的数据窗口的形状应该为平行四边形，而不再是矩形了。

实施例五

本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法中，采集校准数据的方式也与实施例一略有不同。

在实施例一中已提及，图4中的每一行灰色点（校准数据）不必相邻，也可以出现间隔，本实施例对以间隔方式采集所述校准数据进行简要说明。

图18是本发明实施例五采集的第i个线圈的K空间数据分布示意图。如图18所示，每一列黑色点表示采集的应采集数据，每一列白色点表示欠采集数据，每一行灰色点表示采集的校准数据，对于校准数据的采集可以出现任意间隔。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中K空间的重建装置的全部或部分是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质可以是ROM、RAM、磁碟、光盘等。

综上，本发明实施方式提供的磁共振成像方法与装置、K空间的重建方法与装置，至少具有如下有益效果：

通过对采集到的数据进行区域划分，并针对每个区域分别进行线圈合并系数的计算和数据填补以实现K空间的重建，由此可以使线圈合并系数计算更加准确，进而能够在不影响成像速度的基础上提高磁共振成像的质量。

采用不同于频率编码方向的方式对校准数据进行采集，可以使得校准数据中含有相位编码方向上高频的数据，从而能够全面反映K空间的特性。

利用过采样的方式采集校准数据，可以扩大校准数据的数据量，进一步使得对于线圈合并系数的计算更为准确；也可以计算出过采样后相关可扩充区域的数据位置对应的线圈合并系数，将这些数据区域填充以扩充K空间，得到更佳的成像质量；此外，由于现有技术中只计算K空间上的一个线圈合并系数，所以加大校准数据的数据量对于计算影响不大，而本发明技术方案采取局部线圈合并系数的计算，对于过采样数据的利用会更加充分。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，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做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 (23)

1.一种磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，包括：

采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；

对采集到的数据进行区域划分；

分别分离出划分的每个区域中的校准数据，并根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；

通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；

基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，还包括：在对采集到的数据进行区域划分之前，根据所述应采集数据和校准数据的数据特征，匹配对应的位置关系。

3.根据权利要求2所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，还包括：以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化。

4.根据权利要求3所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，所述以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化包括：取校准数据以及与其位置相匹配的应采集数据的平均值作为优化后的校准数据。

5.根据权利要求1所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，所述对采集到的数据进行区域划分是根据相位编码进行的。

6.根据权利要求1所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，所述根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构包括：

根据所述应采集数据的分布确定线圈合并系数的第二计算结构，并以所述第二计算结构确定数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

对于分离出的所述校准数据，按相位编码方向滑动所述数据窗口，将所述数据窗口中与所述第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接，得到所述第一计算结构。

7.根据权利要求1所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，采集所述校准数据的方向不同于频率编码方向。

8.根据权利要求7所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致。

9.根据权利要求1所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，以过采样的方式采集所述校准数据。

10.根据权利要求1所述的磁共振成像中K空间的重建方法，其特征在于，还包括：在以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补的过程中，所述校准数据与欠采集数据以及应采集数据位置匹配，通过所述校准数据对欠采集数据以及应采集数据进行优化。

11.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：以权利要求1至10任一项所述的K空间的重建方法对K空间进行重建；将重建之后的K空间变换到图像域以获得图像。

12.根据权利要求11所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述变换为傅里叶变换。

13.一种K空间的重建装置，其特征在于，包括：

采集单元，适于采集K空间的数据，所采集的数据包括应采集数据和校准数据；

区域划分单元，适于对采集到的数据进行区域划分；

分离单元，适于分别分离出划分的每个区域中的校准数据；

计算结构确定单元，适于根据分离出的所述校准数据确定每个区域内线圈合并系数的第一计算结构；

合并系数确定单元，适于通过所述第一计算结构确定每个区域内的线圈合并系数；

填补单元，适于基于所述线圈合并系数以及第一计算结构，以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

14.根据权利要求13所述的K空间的重建装置，其特征在于，还包括匹配单元，适于在所述区域划分单元对采集到的数据进行区域划分之前，根据所述应采集数据和校准数据的数据特征，匹配对应的位置关系。

15.根据权利要求14所述的K空间的重建装置，其特征在于，还包括第一优化单元，适于以与校准数据的位置相匹配的应采集数据，对相应的校准数据进行优化。

16.根据权利要求15所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述第一优化单元取校准数据以及与其位置相匹配的应采集数据的平均值作为优化后的校准数据。

17.根据权利要求13所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述区域划分单元对采集到的数据进行区域划分是根据相位编码进行的。

18.根据权利要求13所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述计算结构确定单元包括：

第一确定单元，适于根据所述应采集数据的分布确定线圈合并系数的第二计算结构，并以所述第二计算结构确定数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

第二确定单元，适于对于所述分离单元分离出的所述校准数据，按相位编码方向滑动所述数据窗口，将所述数据窗口中与所述第二计算结构相关的数据沿频率编码方向拼接，得到所述第一计算结构。

19.根据权利要求13所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述采集单元采集所述校准数据的方向不同于频率编码方向。

20.根据权利要求19所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述采集单元采集所述校准数据的方向与相位编码方向一致。

21.根据权利要求13所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述采集单元以过采样的方式采集所述校准数据。

22.根据权利要求13所述的K空间的重建装置，其特征在于，还包括第二优化单元，适于在所述填补单元以所述应采集数据对每个区域中欠采集数据进行填补的过程中，所述校准数据与欠采集数据以及应采集数据位置匹配，通过所述校准数据对欠采集数据以及应采集数据进行优化。

23.一种磁共振成像装置，其特征在于，包括：

权利要求13至22任一项所述的K空间的重建装置；

变换单元，适于将重建之后的K空间变换到图像域以获得图像。