CN103529414B - 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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据；基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。本发明技术方案能省去因为额外采集校准数据而带来的时间损耗，提高磁共振成像的速度。

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。

在实际执行时，由于所述校准数据是额外采集的，这样使得时间上有了额外的损耗，尤其对于高倍数加速的情况，采集校准数据所耗费的时间会大大限制成像速度。

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，以省去因为额外采集校准数据而带来的时间损耗，提高磁共振成像的速度。

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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；

通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据；

基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；

合并系数确定单元，适于通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据；

填补单元，适于基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组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：

通过使采集后的数据至少分为两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同，这样某一个数据组的线圈合并系数，可以通过其他数据组的数据计算得到，从而不必额外采集校准数据，减少了因为额外采集校准数据而带来的时间损耗，由此提高了磁共振成像的速度。

附图说明

图1是现有技术的GRAPPA算法的示意图；

图2是现有技术中第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至图8是本发明实施例一中数据组a的填充过程示意图；

图9至图12是本发明实施例一中数据组b的填充过程示意图；

图13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14是对待填补的数据组内的数据进行区域划分的示意图；

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是本发明实施例三提供的K空间的重建装置的结构示意图；

图18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19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；

图20是本发明实施例五提供的K空间的重建装置的结构示意图。

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。

如背景技术中所述，现有的磁共振并行采集重建K空间的技术方案中，由于额外采集的校准数据所耗费的时间会大大限制成像速度。本发明实施方式中提供的磁共振并行采集重建的技术方案，在采集数据的方式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。本发明实施过程中，不再需要额外采集校准数据，而是在采集K空间的数据时，使得所采集的数据至少分为两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同，如此，可以将某一数据组的数据作为另一数据组计算线圈合并系数的校准数据，即某一个数据组的线圈合并系数，可以通过其他数据组的数据计算得到。利用本实施例提供的技术方案，在采集数据的数量不增加的前提下，不必额外采集校准数据，由此能够减少因为额外采集校准数据而带来的时间损耗，提高磁共振成像的速度。

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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；

步骤S102，通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据；

步骤S103，基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组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

首先，执行步骤S101，采集K空间的数据，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同。需要说明的是，现有技术中，采集的K空间的数据包括应采集数据和校准数据，并且采集校准数据的方向与采集应采集数据的方向是相同的；本实施例中，所采集的数据均为应采集数据，不再需要额外采集校准数据，并且采集的所述应采集数据的数量并未增加，甚至还可能少于现有技术中所采集的应采集数据的数量，而对于应采集数据的采集方式与现有技术有所区别。步骤S101中，采集K空间的数据时，会以至少两个不同的方向采集数据，将同一采集方向的数据归为一个数据组，如此形成至少两个数据组。

本实施例中以采集的数据分为两个数据组为例进行说明。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，黑色的数据点和灰色的数据点都代表实际需要采集的数据，即应采集数据，实线箭头表示黑色数据点的采集序列的读方向Kx，虚线箭头表示灰色数据点的采集序列的读方向Ky，由于黑色数据点和灰色数据点的采集方向不同，因此黑色数据点属于一个数据组，将其记为数据组a（图中未标示），灰色数据点则属于另一个数据组，将其记为数据组b（图中未标示）；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得到。为了方便说明，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，对于K空间的数据采集，有多种序列可以实现，图4所示的间隔一行或间隔一列采集数据只是其中一种方式，数据采集序列可根据实际情况进行设定，例如也可以采用采集两行间隔一行或者采集两列间隔一列等方式。

在本发明的实施方式中，某一采集序列的读方向及其反方向属于同一数据采集方向，由于在采集序列确定的前提下，正、反两个方向采集的数据是相同的，因此并不将某一采集序列的正反两个读方向认为是两个不同的数据采集方向。举例来说，请参阅图4，数据组a内的黑色数据点是沿Kx方向采集的，假设沿Kx方向的反方向采集数据，即沿-Kx方向采集，则仍然能够得到如图4所示的黑色数据点，区别仅在于采集顺序发生了改变，所以在本实施例中，Kx方向和-Kx方向属于相同的数据采集方向。

在实际实施时，Kx方向具体可以指的是频率编码方向，此时与Kx方向垂直的Ky方向则指的是相位编码方向；Kx方向也可以是相位编码方向，此时Ky方向则指的是频率编码方向；当然，Kx方向还可以既不同于频率编码方向也不同于相位编码方向，Ky方向也可以既不同于频率编码方向也不同于相位编码方向。此外，本实施例中，Kx方向与Ky方向相互垂直，在其他实施例中，数据组之间采集数据的方向也不一定需要相互垂直。

从图4中可以看出，由于数据组a和数据组b采集数据的方向不同，灰色数据点与黑色数据点的分布形式有所区别，其中黑色数据点在Kx方向上是连续的，而灰色数据点在Ky方向上是连续的，利用这样的性质，可以将数据组b内的数据作为计算数据组a的线圈合并系数的校准数据，并将数据组a内的数据作为计算数据组b的线圈合并系数的校准数据，即数据组a和数据组b内的数据互为对方的校准数据，在计算出两个数据组各自的线圈合并系数后，便可以分别对两个数据组中欠采集数据进行填补，从而能够在不额外采集校准数据的情况下实现K空间的重建，提高磁共振成像的速度。

图5至图8是本发明实施例一中数据组a的填充过程示意图，图9至图12是本发明实施例一中数据组b的填充过程示意图。下面结合附图对本实施例中数据组a和数据组b的填充过程进行详细说明。

通过步骤S101采集到所需的数据后，执行步骤S102，通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据。

需要说明的是，由于实现K空间的重建需要对每个数据组中的欠采集数据进行填补，而填补欠采集数据需要确定出每个数据组相应的线圈合并系数，步骤S102正是确定每个数据组线圈合并系数的过程，因为此时数据组仍未进行填补，所以将后续步骤中需要进行填补操作的数据组称为待填补的数据组，将配合所述待填补的数据组确定线圈合并系数的数据组称为其他数据组。待填补的数据组和其他数据组都是相对概念，举例来说，当数据组a作为待填补的数据组时，则数据组b为其他数据组，当数据组b作为待填补的数据组时，则数据组a为其他数据组。

本实施例中，步骤S102又可以分为两个方面：一方面，利用数据组a的数据分布以及数据组b的灰色数据点计算出数据组a的线圈合并系数；另一方面，利用数据组b的数据分布以及数据组a的黑色数据点计算出数据组b的线圈合并系数。当然，对于上述两个方面的执行顺序并无限制。

本实施例中，步骤S102具体可以包括：

步骤S1021，通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，确定所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构；

步骤S1022，基于所述第一计算结构确定待填补的数据组的线圈合并系数。

本实施例中，步骤S1021具体又可以包括：

步骤S1021a，根据待填补的数据组的数据分布确定该数据组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S1021b，对于其他数据组内的数据，按该数据组的数据采集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所述待填补的数据组的数据采集方向拼接，得到所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构。

在实际实施时，所述其他数据组中所采集的数据的数量可能不足以实现对所述待填充的数据组的线圈合并系数的计算，此时还需要对用于计算所述待填充的数据组的线圈合并系数的数据进行扩充。因此，在本实施例中，先通过步骤S1021a构造出用于计算待填补的数据组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，在其他数据组中所采集的数据的基础上，进一步扩充用于计算线圈合并系数的数据的数量，形成能够计算待填补的数据组线圈合并系数的所述第一计算结构，具体可以参考步骤S1021b。

图5是本实施例中确定数据组a线圈合并系数的第二计算结构的示意图。可以结合图4，图5中示出的灰色点为采集的数据组b的数据，虚线箭头表示数据组b的数据采集方向Ky，矩形框表示数据窗口，椭圆形框内的数据为计算数据组a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5中示出的4行灰色点表示的是某一个线圈内所采集的数据，而非4个线圈的数据，并且由于数据组b的数据采集方向Ky与频率编码方向或相位编码方向一致，所以数据窗口的形状为矩形框，在其他实施例中，当某一数据组的数据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5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，数据组a线圈合并系数的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）以及数据组a中的数据分布进行确定。

图6是本实施例中确定数据组a线圈合并系数的第一计算结构的示意图。结合图5和图6，通过步骤S1021a确定数据组a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S1021b中，对于数据组b内的数据，按数据组b的数据采集方向Ky滑动所述数据窗口，如图6所示，沿Ky方向滑动图5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6中示出的实线矩形框中实线椭圆形框内的数据沿数据组a的数据采集方向Kx拼接至图6中虚线矩形框中虚线椭圆形框所在的位置，即执行步骤S1021b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所述待填补的数据组的数据采集方向拼接，如此，随着数据窗口在数据组b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数据组a的数据采集方向Kx拼接起来，最终得到可以用于计算数据组a线圈合并系数的第一计算结构。

在确定数据组a线圈合并系数的第一计算结构之后，执行步骤S1022，通过所述第一计算结构确定待填补的数据组a的线圈合并系数。图7是本实施例中计算数据组a线圈合并系数的示意图。如图7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S1021b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。根据所述第一计算结构，可以通过如图1所示的方式确定出数据组a的线圈合并系数，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。

类似地，对于数据组b线圈合并系数的确定，可以参考上述对于数据组a线圈合并系数的计算过程。图9是本实施例中确定数据组b线圈合并系数的第二计算结构的示意图。可以结合图4，图9中示出的黑色点为采集的数据组a的数据，实线箭头表示数据组a的数据采集方向Kx，矩形框表示数据窗口，椭圆形框内的数据为计算数据组b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。在实际实施时，数据组b线圈合并系数的第二计算结构同样需要根据数据采集系统的实际情况（例如采集数据的能力）以及数据组b中的数据分布进行确定。

图10是本实施例中确定数据组b线圈合并系数的第一计算结构的示意图。结合图9和图10，确定数据组b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，对于数据组a内的数据，按数据组a的数据采集方向Kx滑动所述数据窗口，如图10所示，沿Kx方向滑动图9中示出的矩形框，随着矩形框的滑动，将图10中示出的实线矩形框中实线椭圆形框内的数据沿数据组b的数据采集方向Ky拼接至图10中虚线矩形框中虚线椭圆形框所在的位置，如此，最终得到可以用于计算数据组b线圈合并系数的第一计算结构。

在确定数据组b线圈合并系数的第一计算结构之后，同样执行步骤S1022，通过所述第一计算结构确定待填补的数据组b的线圈合并系数。图11是本实施例中计算数据组b线圈合并系数的示意图。如图11所示，仍然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，与各线圈对应的一列黑色正方形点表示通过步骤S1021b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，所以黑色正方形点之间的结构是一样的。根据所述第一计算结构，可以通过如图1所示的方式确定出数据组b的线圈合并系数。

计算出每个待填补的数据组的线圈合并系数之后，执行步骤S103，基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

本实施例中，对应于步骤S102中的两个方面，步骤S103也分为两个方面：一方面，利用步骤S1022计算得到的数据组a的线圈合并系数对数据组a中的欠采集数据进行填补；另一方面，利用步骤S1022计算得到的数据组b的线圈合并系数对数据组b中的欠采集数据进行填补。

图8是本实施例中填补数据组a中欠采集数据的示意图。如图8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，是多个数据点的集合，其中黑色正方形点表示数据组a中的应采集数据，白色正方形点表示数据组a中的欠采集数据，可以根据计算得到的数据组a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。

图11是本实施例中填补数据组b中欠采集数据的示意图。如图11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，是多个数据点的集合，其中灰色正方形点表示数据组b中的应采集数据，白色正方形点表示数据组b中的欠采集数据，可以根据计算得到的数据组b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进行填补。

通过步骤S103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S1021a和步骤S1021b的数据操作是对某一线圈内数据进行的操作，而步骤S1022和步骤S103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，由于通常是按照区分的数据组进行相关数据操作的，即：通常是选取某个待填补的数据组进行确定第一计算结构、计算该数据组的线圈合并系数、填充K空间中该数据组内的欠采集数据等一系列数据操作，然后再选取另一个待填补的数据组重复上述操作，直至完成对所有待填补的数据组的数据操作。因此，实际情况中，需要重复执行步骤S102至步骤S103中的相关操作，以完成对K空间的重建。

本实施例中，步骤S102中所述其他数据组内的数据除了包括采集得到的该数据组的数据，还可以包括对该数据组中欠采集数据进行填补后得到的数据。如前所述，实际实施时通常完成一个数据组内欠采集数据的填补后，再对另一个数据组内欠采集数据进行填补，此时，可以将对所述待填补的数据组中欠采集数据进行填补后得到的数据，参与到其他待填补的数据组的线圈合并系数的计算中去。举例来说，确定数据组a的线圈合并系数并完成对数据组a内欠采集数据的填补之后，在确定数据组b的线圈合并系数的计算过程中，除了利用数据组a内的应采集数据，也可以结合此前对数据组a内欠采集数据进行填补之后得到的数据。

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13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，如图13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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；合并系数确定单元102，与所述采集单元101相连，适于通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据；填补单元103，与所述合并系数确定单元102、采集单元101相连，适于基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

本实施例中，所述合并系数确定单元102可以包括：

第一确定单元1021，适于通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，确定所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构；

第二确定单元1022，与所述第一确定单元1021相连，适于基于所述第一计算结构确定待填补的数据组的线圈合并系数。

本实施例中，所述第一确定单元1021又可以包括：

第二计算结构确定单元（图中未示出），适于根据待填补的数据组的数据分布确定该数据组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；

第一计算结构确定单元（图中未示出），与所述第二计算结构确定单元相连，适于对于其他数据组内的数据，按该数据组的数据采集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所述待填补的数据组的数据采集方向拼接，得到所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构。

本实施例中，所述合并系数确定单元102确定所述线圈合并系数的过程中，利用的所述其他数据组内的数据除了包括采集得到的该数据组的数据，还可以包括对该数据组中欠采集数据进行填补后得到的数据。

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，所述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

本实施例中，在实施例一提供的技术方案的基础上，步骤S102还包括：对待填补的数据组内的数据进行区域划分，分别确定出每个区域内的线圈合并系数。

在实施例一中，采集得到K空间的数据后，便可以对每个待填补的数据组的线圈合并系数进行计算，并根据计算出的所述线圈合并系数，以实际采集的数据填充每个数据组内的欠采集数据，从而重建K空间。然而，实施例一中计算获得的线圈合并系数，对于同一个K空间内的每个待填补的数据组都只有一组，每个待填补的数据组的线圈合并系数是整个K空间中该数据组所在区域的一个折中值。发明人研究发现，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。由此可知，线圈合并系数在同一K空间内是变化的，如果对于每个待填补的数据组只用一组线圈合并系数来计算K空间中整个数据组内的关系则显得不够准确。因此，本实施例中，对于每个待填补的数据组内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14是对待填补的数据组内的数据进行区域划分的示意图。图14示出的水平方向的箭头表示Ky方向，竖直方向的箭头表示Kx方向，粗实线矩形框表示数据组a，粗虚线矩形框表示数据组b，数据组a和数据组b内的数据分布可以参考图4；数据组a中的三个矩形框分别表示划分的区域1、区域2和区域3，数据组b中的三个矩形框同样分别表示划分的区域1、区域2和区域3。具体实施时，对于数据组a中划分的每一个区域，均可以通过待填补的所述区域内的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个区域的线圈合并系数，再以计算出的线圈合并系数对每个区域内欠采集数据进行填补，当数据组a中的所有区域均完成欠采集数据的填补操作，则表明数据组a中的欠采集数据已完成填补，此后可以再进行数据组b中划分的每一个区域的相关操作。关于确定每个区域的线圈合并系数以及填充每个区域内的欠采集数据的具体实施，与实施例一中确定待填补的数据组的线圈合并系数以及填补每个数据组内的欠采集数据的实施过程相类似，因此可以参考实施例一中的相关描述，在此不再赘述。

在对每个数据组划分区域时，可以将采集的相位编码或频率编码较为接近的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。

需要说明的是，图14中示出的数据组中划分的区域只是为了举例说明，在实际实施时，数据组中划分的区域的大小、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、频率编码情况、所采集的数据的分布情况等。此外，数据组a中划分的区域并不一定与数据组b中划分的区域存在对应关系，由于确定数据组a中任意一个区域的线圈合并系数时，需要结合该区域内的数据分布情况以及数据组b内的数据，此时可以选取数据组b内的部分数据，例如某个划分的区域内的数据，也可以选取数据组b内的所有数据。

另外，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14中示出的数据组b中的区域1和区域2之间存在部分重叠。

对应本实施例所述磁共振成像中的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空间的重建装置包括：采集单元101、合并系数确定单元102’和填补单元103，合并系数确定单元102’与所述采集单元101、填补单元103相连。与实施例一提供的K空间的重建装置有所区别的是，本实施例中所述合并系数确定单元102’包括：区域划分单元1023，适于对所述待填补的数据组内的数据进行区域划分；第三确定单元1024，与所述区域划分单元1023相连，适于分别确定出每个区域内的线圈合并系数。

实际实施时，可以将实施例一中所述的第一确定单元和第二确定单元集成于所述第三确定单元1024，虽然所述第一确定单元和第二确定单元是针对每个数据组进行的数据操作，第三确定单元1024是针对数据组中每个划分的区域进行的数据操作，但是进行的数据操作和实现的功能都是相同的，只不过第三确定单元1024是对数据组内的局部数据进行的数据操作。

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

在实施例一或实施例二的基础上，本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法还包括：在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，或者在对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补的过程中，对非网格化对齐的数据组在K空间进行网格化处理。

在理想的情况下，数据组与数据组之间应该是网格化对齐的（可以参阅图4），但在实际情况中，由于各种因素，例如受到数据采集系统的限制，在完成K空间数据的采集后，同一K空间内数据组之间可能存在非网格化对齐的情况，若数据组之间非网格化对齐，则可以通过相应的网格化处理技术实现数据组的网格化对齐，然后利用实施例一或实施例二提供的磁共振成像中K空间的重建方法实现数据组的线圈合并系数的计算以及数据组内欠采集数据的填补。所述网格化处理的方法可以使用一些比较成熟的技术，例如PROPELLER、SPIRAL等。

需要说明的是，对非网格化对齐的数据组在K空间进行网格化处理，可以选择在采集到K空间的数据之后，确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前进行，也可以选择先确定出待填补的数据组的线圈合并系数，然后在对每个待填补的数据组内欠采集数据进行填补的过程中进行。

本实施例中，在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，还可以通过数据组之间重叠部分的数据校准所述数据组之间的位置关系，以实现相互重叠的数据组之间的网格化对齐。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。本实施例中仍然以采集的数据分为两个数据组为例进行说明，请参阅图16，黑色数据点属于数据组a，灰色数据点属于数据组b，数据组a的数据采集方向与数据组b的数据采集方向不同，可能会发生两个数据组之间存在重叠的情况，此时采集到的黑色数据点和灰色数据点会出现部分重叠，即可能会出现在同一K空间的位置上，黑色数据点和灰色数据点分别采集了一次。图16中的矩形框示出了数据组a和数据组b存在重叠的部分，其中带有黑色边界的灰色点所代表的数据位置（黑色数据点的采集序列与灰色数据点的采集序列之间的交叉处）便是黑色数据点和灰色数据点重复采集的位置。

如果数据组之间存在重叠，此时完全可以利用重叠部分的数据校准所述数据组之间的位置关系，达到使相互重叠的数据组之间网格化对齐的目的。本实施例中，若相互间重叠的数据组a和数据组b之间非网格化对齐，则数据组a采集的黑色数据点和数据组b采集的灰色数据点在交叉处并非如图4中示出的那样重叠在一起，而是两者的位置存在一定程度的偏差，或者说实际采集的数据不在理想的网格中，此时可以根据在交叉处的黑色数据点和灰色数据点的数据特征，匹配对应的位置关系，从而能够使数据组a和数据组b之间网格化对齐。相对于传统的网格化处理技术，利用数据组之间重叠部分的数据能够以更快的速度实现数据组间的网格化对齐，从而既能够加快磁共振成像速度，又能够提高磁共振成像质量。

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以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。

对应本实施例中所述的磁共振成像中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17是本发明实施例三提供的K空间的重建装置的结构示意图，如图17所示，所述K空间的重建装置除了包括实施例一中所述K空间的重建装置的采集单元101、合并系数确定单元102（或者由实施例二中所述合并系数确定单元102’替代）以及填补单元103之外，还包括：网格化处理单元104，与所述采集单元101、填补单元103相连，适于在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，或者在对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补的过程中，对非网格化对齐的数据组在K空间进行网格化处理；校准单元105，与所述采集单元101相连，适于在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，通过数据组之间重叠部分的数据校准所述数据组之间的位置关系。

在实际实施时，采集的K空间的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网格化处理单元104和校准单元105完成相应的操作后，采集单元101可以通知合并系数确定单元102基于经过网格化处理后的相关数据进行操作。

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K空间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K空间的数据采集，有多种序列可以实现，图4所示的间隔一行或间隔一列采集数据只是其中一种方式，数据采集序列可根据实际情况进行设定，下面对以其他序列采集K空间的数据进行简要说明。

在实际实施时，数据组内采集的一行数据与一行数据之间或者一列数据与一列数据之间可以出现间隔，并且所述间隔可以不必相等。图18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18所示，仍然以采集的数据分为两个数据组为例进行说明，黑色数据点属于数据组a，灰色数据点属于数据组b，数据组a的数据采集方向Kx与数据组b的数据采集方向Ky不同，其中，数据组a内可以在采集一列黑色数据点后，间隔三列欠采集数据，然后再采集一列黑色数据点，间隔一列欠采集数据，再采集一列黑色数据点；数据组b内可以在采集一行灰色数据点后，间隔一行欠采集数据，然后连续采集三行灰色数据点（行与行之间不存在欠采集数据），之后间隔一行欠采集数据，再采集一行灰色数据点。

需要说明的是，本实施例中，图18示出的数据组b中存在与数据组a的数据分布结构相对应的数据分布结构，在其他实施例中，数据组之间不一定需要具有相互对应的数据分布结构，例如：若数据组b的数据分布结构仍然如图18所示，而数据组a的数据分布结构可以是采集一列黑色数据点后，间隔一列欠采集数据，此时，依然可以通过本发明实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法确定每个待填补的数据组的线圈合并系数，并以所述线圈合并系数完成对数据组内欠采集数据的填补，从而实现K空间的重建。

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以参考实施例一至实施例三中任一实施例所述的磁共振成像中的K空间的重建方法的实施，在此不再赘述。

实施例五

实施例一至实施例四中，均以采集的数据分为两个数据组举例说明，而本实施例提供的磁共振成像中K空间的重建方法中，区分的数据组的数量为两个以上。

图19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19所示，本实施例中通过三个方向采集K空间的数据，其中，竖直方向实线箭头表示黑色数据点的采集序列的读方向Kx，水平方向虚线箭头表示灰色数据点的采集序列的读方向Ky，斜向实线箭头表示斜线填充数据点的采集序列的读方向，由于上述三个采集序列的读方向各不相同，因此可以将采集的数据分为三个数据组：将黑色数据点所属的数据组记为数据组a，灰色数据点所属的数据组记为数据组b，斜线填充数据点所属的数据组记为数据组c。

从图19中可以看出，任意两个数据组之间的数据采集方向都不相同，则某个数据组的线圈合并系数可以通过其他数据组中的任意一个数据组内的数据进行计算，因此在具体实施时，若数据组的数量为两个以上，可以从其他数据组中选取一个数据组内的数据以确定所述待填补的数据组的线圈合并系数。举例来说，参阅图19，若需要确定数据组a的线圈合并系数，那么数据组b、数据组c中任意一个数据组内的数据都能够作为数据组a计算数据组a的线圈合并系数的校准数据，可以从中选择一个数据组内的数据参与到数据组a的线圈合并系数的计算中，如果选择数据组b内数据以确定数据组a的线圈合并系数，则具体实施过程如实施例一所述，如果选择数据组c内数据以确定数据组a的线圈合并系数，仍然可以参考实施例一中的相关描述。需要指出的是，当利用数据组c内数据确定数据组a的线圈合并系数时，由于数据组c的数据采集方向既不同于Kx方向也不同于Ky方向，因此在执行实施例一中所述步骤S1021a的过程中，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。

在其他实施例中，当数据组的数量为两个以上时，还可以通过其他数据组中每个数据组内的数据分别确定所述待填补的数据组的一个线圈合并系数，再对确定出的多个线圈合并系数求平均值，基于求平均值后得到的线圈合并系数对待填补的数据组内的欠采集数据进行填补。

对应本实施例中所述的磁共振成像中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20是本发明实施例五提供的K空间的重建装置的结构示意图，如图20所示，所述K空间的重建装置除了包括实施例一中所述K空间的重建装置的采集单元101、合并系数确定单元102（或者由实施例二中所述合并系数确定单元102’替代）以及填补单元103之外，还包括：选取单元106，与所述采集单元101、合并系数确定单元102相连，适于当数据组的数量为两个以上时，从其他数据组中选取一个数据组内的数据以确定所述待填补的数据组的线圈合并系数。

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。

本领域技术人员可以理解，实现本发明上述实施例中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：

通过使采集后的数据至少分为两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同，这样某一个数据组的线圈合并系数，可以通过将其他数据组的数据作为校准数据来计算得到，从而不必额外采集校准数据，减少了因为额外采集校准数据而带来的时间损耗，由此提高了磁共振成像的速度。

通过对所述待填补的数据组内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，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。

通过数据组之间重叠部分的数据校准所述数据组之间的位置关系，以实现相互重叠的数据组之间的网格化对齐，既能够加快磁共振成像速度，又能够提高磁共振成像质量。

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 (15)

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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；

通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数,具体地包括：通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，确定所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构；基于所述第一计算结构确定待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据，若数据组的数量为两个以上，则从其他数据组中选取一个数据组内的数据以确定所述待填补的数据组的线圈合并系数；

基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组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，所述通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，确定所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构包括：

根据待填补的数据组的数据分布确定该数据组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；

对于从所述其他数据组中选取的一个数据组内的数据，按该数据组的数据采集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所述待填补的数据组的数据采集方向拼接，得到所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构。

3.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，所述通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数包括：对所述待填补的数据组内的数据进行区域划分，分别确定出每个区域内的线圈合并系数。

4.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：在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，通过数据组之间重叠部分的数据校准所述数据组之间的位置关系。

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，所述其他数据组内的数据还包括对该数据组中欠采集数据进行填补后得到的数据。

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，还包括：在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，或者在对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补的过程中，对非网格化对齐的数据组在K空间进行网格化处理。

7.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：以权利要求1至6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。

8.根据权利要求7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。

9.一种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，使所采集的数据分为至少两个数据组，数据组之间的数据采集方向不同；

合并系数确定单元，适于通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，分别确定每个待填补的数据组的线圈合并系数，具体地：所述合并系数确定单元包括第一确定单元，适于通过待填补的数据组的数据分布以及其他数据组内的数据，确定所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构；第二确定单元，适于基于所述第一计算结构确定待填补的数据组的线圈合并系数；选取单元，适于当数据组的数量为两个以上时，从其他数据组中选取一个数据组内的数据以确定所述待填补的数据组的线圈合并系数；所述其他数据组内的数据包括采集得到的该数据组的数据；

填补单元，适于基于所述线圈合并系数，对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补，实现K空间的重建。

10.根据权利要求9所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述第一确定单元包括：

第二计算结构确定单元，适于根据待填补的数据组的数据分布确定该数据组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；

第一计算结构确定单元，适于对于从所述其他数据组中选取的一个数据组内的数据，按该数据组的数据采集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所述待填补的数据组的数据采集方向拼接，得到所述待填补的数据组线圈合并系数的第一计算结构。

11.根据权利要求9所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述合并系数确定单元包括：

区域划分单元，适于对所述待填补的数据组内的数据进行区域划分；

第三确定单元，适于分别确定出每个区域内的线圈合并系数。

12.根据权利要求9所述的K空间的重建装置，其特征在于，还包括校准单元，适于在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，通过数据组之间重叠部分的数据校准所述数据组之间的位置关系。

13.根据权利要求9所述的K空间的重建装置，其特征在于，所述其他数据组内的数据还包括对该数据组中欠采集数据进行填补后得到的数据。

14.根据权利要求9所述的K空间的重建装置，其特征在于，还包括网格化处理单元，适于在确定每个待填补的数据组的线圈合并系数之前，或者在对每个待填补的数据组中欠采集数据进行填补的过程中，对非网格化对齐的数据组在K空间进行网格化处理。

15.一种磁共振成像装置，其特征在于，包括：

权利要求9至14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。