CN103860173A - 磁共振k空间重建方法与装置、磁共振成像方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种磁共振k空间重建方法与装置、磁共振成像方法与装置，所述k空间重建方法，包括：a.在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；b.所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内采集到的数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；c.根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据；d.按照上述步骤计算得到所有帧的完整k空间数据。本发明技术方案能够减少磁共振成像数据采集额外校准数据的时间，减少数据采集，加快成像速度，减弱由于邻近帧数据变化而造成的填补误差。

Description

磁共振k空间重建方法与装置、磁共振成像方法与装置

 

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k空间重建方法与装置、磁共振成像方法与装置。

 

背景技术

磁共振成像（MRI）是一种将人体内部结构可视化的医学成像技术，其主要是利用了人体内原子核的电磁特性来产生图像。磁共振图像对于人体内的不同软组织有很好的图像对比度，因此在脑部、肌肉、心脏，以及癌症细胞的诊断上相比于其他的医学成像技术CT、X光等有更好的成像效果，而且没有电离辐射的危害。然而大部分磁共振成像方法需要较长的扫描时间，例如，一幅经典的自旋回波图像所花时间在15-30秒之间。较慢的成像速度使得磁共振成像在动态成像中图像时间分辨率大大受到限制，同时会在图像中产生严重的运动伪影，降低图像的质量，从而影响临床诊断，这就严重限制了MRI在心脏、冠状动脉等运动器官和神经功能影像等领域中的应用。

心脏电影磁共振成像为动态磁共振成像运用的一种，其过程为在跨越一个心动周期的时间段内依次采集多幅MR图像。心脏电影MRI的结果是图像序列，该图像序列可以形成示出心脏如何泵送血液的电影。随后可以检查心脏电影MRI以评定心室功能。在做心脏电影扫描等动态磁共振成像时，为了提高成像速度，引入并行采集重建方法。并行重建方法是通过多通道采集以及并行成像算法实现的，利用相控阵线圈中单个接收线圈的空间灵敏度差异来编码空间信息，多个接收线圈同时对k空间进行欠采集，结合每个线圈单元采集到的k空间数据和线圈的空间灵敏度信息重建出无混叠的磁共振图像，降低成像所必须的梯度编码步数，缩短了成像时间。

图1所示为现有的磁共振动态扫描成像采集方式（可从文献k-t GRAPPA： A k-space Implementation for Dynamic MRI with High Reduction Factor获得，发表于2005年的Magnetic Resonance in Medicine）。其在进行多帧图像采集时，每帧图像的采集方向均相同。图1a是带有额外校准数据的方式，图1b为不带有额外校准数据的采集方式。图中，以加速因子4为例，空心点表示欠采集数据，实心点表示实际采集数据，※表示校准数据（图1b中无）。这两种方法虽然都可以进行加速计算，但是对于1a的方法，其在k空间中心区域采集了额外校准数据，并利用校准数据以及部分已采集的数据进行线圈合并系数的计算，来对欠采集数据进行恢复。如图1a所示，其表示出了三种分布的线圈合并系数计算方式（图中框所示），每种框为一种分布，也可称为卷积核（Kernal）来计算线圈合并系数，然后利用线圈合并系数以及采集数据来填补欠采集数据，其中箭头尾端的数据点表示用来进行计算的采集数据，箭头顶端指向的数据点为进行填补的欠采集数据。由于要额外采集校准数据，这样会限制加速的倍数，且数据采集量大、成像时间长。对于1b的方法，其计算线圈合并系数的过程有一个假定，就是相隔较近的几帧之间图像近似，并在计算过程中，某一帧中欠采数据要利用其他帧的数据替代，如图1b所示，正方形框的部分表示利用这种假设方式计算三种分布方式的线圈合并系数，再利用线圈合并系数以及采集数据对欠采集位置进行填补。但是由于采集方式的限制，如果加速因子较大的时候，校准的过程可能会涉及相隔较远的帧，如图中加速因子为4则要牵连到相隔为两帧的两个帧数据，即需要假设k空间数据在四帧之间是相同的，这样当相隔较远的帧数据相似性不好的时候，则结果会失真。

 

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种磁共振k空间重建方法与装置、磁共振成像方法与装置，去除在现有技术中额外校准数据的采集，进一步减少数据的采集，加快成像速度。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种磁共振k空间采集重建方法，包括以下步骤：

a. 在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；

b. 所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内采集到的数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；

c. 根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据；

d. 按照上述步骤计算得到所有帧的完整k空间数据。

优选的，所述步骤a中，任意一帧数据的数据采集方向与其相邻帧中至少一帧的数据采集方向相互垂直。

优选的，所述步骤a中，所有奇数帧数据为同一采集方向，所有偶数帧数据为同一采集方向，所述奇数帧与偶数帧的数据采集方向垂直。

优选的，所述奇数帧数据采集方向为ky方向，所述偶数帧数据采集方向为kx方向；

优选的，所述步骤b中，由所述待填补帧内数据和与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数。

优选的，所述步骤b包括以下步骤：

通过所述待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧内的数据，确定所述待填补帧的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帧的线圈合并系数。

优选的，所述通过待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧内的数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构包括：

根据所述待填补帧的数据分布确定该帧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一个数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

对于其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构。

优选的，所述步骤b包括以下步骤：

利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复；

由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。

本发明还提供一种磁共振图像重建方法，包括以上所述的磁共振k空间重建方法，并在完成k空间重建后，将k空间数据变换到图像域以获得图像。

优选的，所述变换为傅里叶变换。

为解决上述问题，本发明还提供一种磁共振k空间重建装置，包括：

采集单元，适于在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；

计算单元，适于在所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；

填补单元，适于根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据。

优选的，所述采集单元采集的多帧k空间数据，其中任意一帧数据的数据采集方向与其相邻帧中至少一帧的数据采集方向相互垂直。

优选的，所述采集单元采集的多帧k空间数据，所有奇数帧数据为同一采集方向，所有偶数帧数据为同一采集方向，所述奇数帧与偶数帧的数据采集方向垂直。

优选的，所述采集单元采集的多帧k空间数据，所述奇数帧数据采集方向为ky方向，所述偶数帧数据采集方向为kx方向。

优选的，所述计算单元，适于由待填补帧内数据和与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数。

优选的，所述计算单元包括：

第一确定单元，适于通过待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他数据帧内的数据，确定所述待填补帧的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帧的线圈合并系数。

优选的，所述第一确定单元包括：

第二计算结构确定单元，适于根据待填补帧的数据分布确定该帧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，适于对于所述其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构。

优选的，所述计算单元包括：

数据恢复单元，适于利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复；

计算子单元，由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。

本发明还提供一种磁共振成像装置，包括：上述磁共振k空间-时间域采集重建装置，由所述磁共振k空间重建装置计算得到所有帧的完整k空间数据；变换单元，适于将重建后的k空间变换到图像域以获得图像。

与现有技术相比，本发明技术方案能够对心脏周期电影采集进行并行采集加速，去除额外校准数据的采集，进一步减少数据的采集，加快成像速度，同时利用本方法可以减弱由于邻近帧数据变化而造成的填补误差，更进一步，本方法可以用于多帧成像（时间相关），磁共振数据采集及重建，并加快扫描。

 

附图说明

图1是现有技术心脏电影扫描并行采集数据的示意图；

图2是本发明磁共振k空间重建方法流程图；

图3是本发明一种优选的多帧k空间采集示意图；

图4是本发明一种优选的k空间重建、填补流程图；

图5是实施例一第一帧k空间数据分布示意图；

图6是实施例一确定线圈合并系数第二计算结构示意图；

图7是实施例一确定线圈合并系数第一计算结构示意图；

图8是实施例一计算线圈合并系数的示意图；

图9至图11是实施例一第二帧数据计算线圈合并系数示意图；

图12是实施例一填补第二帧欠采集数据示意图；

图13是实施例一填补第一帧欠采集数据示意图；

图14是实施例一k空间重建装置结构示意图；

图15是本发明另一种多帧k空间采集示意图；

图16是本发明一种k空间非均匀采集示意图；

图17是实施例二k空间数据恢复示意图；

图18是实施例二中由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数的流程图；

图19是实施例二k空间重建装置示意图。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图2是本发明提供的磁共振k空间重建方法流程示意图。请参阅图2，所述磁共振k空间重建方法包括以下步骤：

步骤a，在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；

步骤b，所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内采集到的数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；

步骤c，据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据；

步骤d，按照上述步骤计算得到所有帧的完整k空间数据。

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，执行如步骤a所述的磁共振k空间数据采集工作，这里采用了多线圈并行成像采集技术，在一连续时间段内（如一个心脏运动周期），采集成像区域的多帧k空间数据。其中每帧k空间数据均由多个线圈并行采集得到，每个线圈数据对应一个k空间。由于所采用的为并行成像采集技术，因此在每个k空间中，其k空间数据分为应采集数据和欠采集数据，应采集数据表示由采集得到的磁共振数据，欠采集数据表示未采集的空白数据。

图3为本发明一种优选的多帧k空间采集示意图。图中只表示出了前4帧k空间数据以作举例说明，之后帧的k空间数据以省略号省略，其省略帧数据分布形式和前4帧相同。实际过程中，采集帧数根据具体情况而定，帧数并不限定于4帧。图3中t表示时间维度，kx、ky表示k空间内的空间维度，RO表示频率编码方向（也可称为采集方向），PE表示相位编码方向，上述符号名称及意义为本领域技术人员通用标准。本实施例在k空间数据采集时，采用了相邻帧数据在采集时频率编码方向和相位编码方向互换进行采集，且各奇数帧数据采集方向均为kx方向，偶数帧数据采集方向均为ky方向的方式进行采集，各帧并行成像加速因子均为4，各帧中实线表示应采集数据，虚线表示欠采集数据。其磁共振数据采集方式并不限定于以上介绍的方式，之后还会说明如何在数据采集方式为不均匀采集以及采集方向不同于kx或ky方向的采集方式等情况下进行本发明方法的实施。

之后执行步骤b，所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内采集到的数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数。以及步骤c，根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据。

在计算线圈合并系数时，由于在成像过程中层的位置没有发生变化，所以线圈的空间敏感度没有发生变化。针对这个性质，可以利用奇数帧的k空间数据估计纵向（即图3中每一帧的kx方向）线圈合并系数，利用偶数帧的数据估计横向（即图3中每一帧的ky方向）线圈合并系数。其具体方法可参考本发明人另一篇申请号为201210230786.7的中国专利，以下只做简要介绍。

这里以第一帧与第二帧为例，两者可以互相求解线圈合并系数，并利用待填补帧内已采集的数据对待填补帧的欠采集数据进行填补（这里也可以将第一帧与第二帧称为互校准组）。图4为本发明优选的一种k空间重建、填补的流程示意图。所述k空间重建、填补的方法，包括以下步骤：

步骤S401，通过所述待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧内的数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构；

步骤S402，基于所述第一计算结构确定待填补帧的线圈合并系数；

其中步骤S401还可以分为：

步骤S401a，根据所述待填补帧的数据分布确定该帧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一个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S401b，对于其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构；

图5至图9为本实施例的k空间重建示意图。请参阅图5至图9。

以利用第一帧数据计算线圈合并系数来填补第二帧的欠采集数据为例。这里，第二帧即为待填补帧，第一帧为其他帧（第一帧和第二帧数据在进行线圈合并系数计算以及欠采集数据填补时并没有特定顺序，也可先用第二帧数据计算线圈合并系数并填补第一帧的欠采集数据）。

图5为第一帧k空间数据分布示意图，这里表示为第i个线圈的k空间分布示意图，黑色数据点为应采集数据点，白色数据点为欠采集数据点，其沿kx方向上的每列数据点对应图3第一帧中的一整列数据，黑色数据点的一列和白色数据点的一列分别对应图3中第一帧的实线部分和虚线部分（这里为说明方便，图5中k空间数据所取加速因子为2，并非图3中的加速因子4，但其并不影响本发明的实施），这里只表示出了部分数据，省略部分的数据分布与已示意出数据分布相同。

在实际实施过程中，所述其他帧中（第一帧的数据）采集数据的数量可能不足以实现对待填补帧的线圈合并系数计算，此时还需要对用于计算所述待填补帧的线圈合并系数的数据进行扩充。如加入与第一帧相同采集方向（即kx方向）的第三帧、第五帧数据。同时，引入多帧的好处在于矫正数据量较大，使得噪声等因素的影响变小。

执行步骤S401：

步骤S401a，根据所述待填补帧的数据分布确定该帧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一个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S401b，对于其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构；

图6是本实施例中确定线圈合并系数的第二计算结构示意图。可以结合图5，箭头表示出kx和ky方向，矩形框表示数据窗口，椭圆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的第二计算结构。需要说明的是，图6中示出的四列黑色数据为线圈i内所采集的数据，并且由于数据的采集方向为kx方向所以数据窗口的形状为矩形，在之后的说明中，当某一数据采集方向既不为kx方向也不为ky方向时，数据的窗口形状则可能为平行四边形。在实际实施时，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以及数据分布进行确定。

图7是本实施例中确定线圈合并系数第一计算结构的示意图。结合图6和图7，通过步骤S401a确定第一帧的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位置后，在步骤S401b中，对于第一帧数据，按第一帧数据的采集方向（即kx方向）滑动所述窗口，如图7所示，沿kx方向滑动图6所示的矩形窗，随着矩形窗的滑动，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滑动，当滑动一个单位距离（指两行相邻数据之间的距离）后，将图7中示出的实线矩形框中实线椭圆形框内的数据沿第二帧数据采集方向（ky方向）拼接至图7中虚线矩形框中虚线椭圆形框所在的位置，即执行步骤S401b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帧的数据采集方向拼接，如此，随着数据窗口在其他数据组内不断滑动，也会不断地将滑动过程中与第二计算结构相关的数据沿待填补帧的采集方向（ky方向）拼接起来，最终得到可以用于待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构。

执行步骤S402，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。

图8是本实施例中计算待填补数据的线圈合并系数示意图。如图8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，与各线圈对应的一列黑色方形数据点表示通过步骤S403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，所以黑色方形点之间的结构是一样的。根据所述第一计算结构，可以计算得到待填补帧的线圈合并系数（根据数据分布，此时计算出的线圈合并系数为kx方向，即纵向线圈合并系数），其计算过程为本领域技术人员所知晓，在此不再赘述。

以上述类似的方法，根据第二帧的磁共振数据，可以计算得到第一帧线圈合并系数（此时为横向线圈合并系数）。此时，第一帧数据为待填补数据，第二帧数据为其他帧。参见图9至图11，其为由第二帧数据计算线圈合并系数示意图。与第一帧数据计算线圈合并系数类似，只是此时数据的采集方向变为ky方向，数据相位编码方向变为kx方向。其中，图9为第二帧k空间数据的第二计算结构示意图，图中矩形框为数据窗口，椭圆形框内的数据为计算线圈合并系数相关数据。图10为由第二计算结构确定第一计算结构示意图，其数据窗口滑动方向为kx方向，数据在ky方向上拼接形成如图11所示的第一计算结构。这里对具体情况不再一一赘述，可参考前述过程。

计算出每个待填补帧的线圈合并系数之后，基于所述线圈合并系数，对每个待填补帧中欠采集数据进行填补，实现k空间的重建。

图12是本实施例中填补第二帧欠采集数据的示意图。如图12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，其是多个数据点的集合，其中，灰色方形点表示第二帧k空间的应采集数据，白色正方形点表示第二帧欠采集数据，可以根据计算得到的第二帧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。同理，如图13是本实施例中填补第一帧欠采集数据的示意图。

与采集了校准数据的现有技术相比，本发明在采集方式上只采集了应采集数据部分，不需采集额外的校准数据，并且采集的所述应采集数据的数量并未增加，k空间欠采集数据同样得到完整恢复。与未采集校准数据的现有技术相比，现有技术中当加速因子较大时，如加速因子为8，需要假设8帧之内数据近似，利用较远帧的数据近似得到欠采集数据，进而计算得到线圈合并系数，对欠采集数据进行计算填补得到完整k空间。本发明未采用相邻帧数据近似的假设，本发明能够利用相邻帧数据对k空间欠采集数据进行恢复，因此未限制加速因子的倍数，能够在加速因子较大时保证数据的准确性。

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，为本领域技术人员所知晓，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k空间重建方法，本实施例还提供了一种k空间重建装置。图14是本发明实施例一提供的k空间重建装置的结构示意图，如图14所示，所述k空间重建装置包括：采集单元101，适于在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；计算单元102，与所述采集单元101相连，适于在所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；填补单元103，与所述计算单元102相连，适于根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据。

本实施例中，所述计算单元102可以包括：

第一确定单元1021，适于通过待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他数据帧内的数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构；

第二确定单元1022，适于基于所述第一计算结构确定待填补帧的线圈合并系数。

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），适于根据待填补帧的数据分布确定该帧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，适于对于所述其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构。

基于上述磁共振k空间重建装置，本实施例还提供了一种包括上述磁共振k空间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，与所述磁共振k空间重建装置相连，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磁共振k空间重建装置的具体实施可参考所述磁共振k空间重建方法的实施，在此不再赘述。

以上为了说明方便，以奇数帧k空间数据采集方向为kx方向，偶数帧k空间数据采集方向均为ky方向，加速因子均为4的情况来说明的。实际实施中，其采集方向不必限定为kx方向或ky方向。如图15所示，其为另一种多帧k空间采集示意图。图15只表示了前四帧的k空间数据，其中，第一帧和第二帧数据的采集方向分别为kx和ky方向，第三帧和第四帧k空间数据采集方向则为其他方向，且第三帧和第四帧采集方向互相垂直。这种情况对于本发明实施方式所述的计算线圈合并系数以及欠采集数据填补方法的具体实施并不影响，其可将第一帧、第二帧作为互校准组，第三帧、第四帧作为互校准组。第一帧和第二帧之间数据的线圈合并系数计算以及欠采集数据填补按照之前所述的方式。第三帧与第四帧数据在进行线圈合并系数计算及欠采集数据填补时需要指出的是，在确定所述线圈合并系数第二计算结构时，其数据窗口的形状应该为平行四边形，而不再是矩形了。同时，互校准组不必限定于相邻帧，也可以取相隔几帧的两帧数据作为互校准组，其并不影响本实施例的实施。

在实际实施中，相邻帧两帧数据并不必须采集方向互相垂直，在此情况下，也可以用类似方式互相计算线圈合并系数并填补欠采集数据，只是在确定线圈合并系数的第二计算结构时，其两帧数据的数据窗口均为平行四边形，对于本实施例中计算线圈合并系数及填补欠采集数据并无实质影响。

在实际实施中，其k空间中数据分布也不必为均匀分布，其数据分布情况可如图16所示，在进行计算线圈合并系数时，同样为根据一帧内应采集数据分布和其他帧数据采集方向分离得到第二计算结构。各帧的并行采集加速因子也不必相同，其均不影响本实施例的实施。

实施例二

本实施例为本发明另一种优选方式。在本实施例中，执行步骤b：所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内采集到的数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数，其具体实施过程与实施例一有所区别。在实施例一中，为至少取两组编码方向不同帧的数据进行线圈合并系数计算，根据各帧k空间数据线圈合并系数相同，采用一帧数据计算另一帧数据的线圈合并系数，再利用线圈合并系数和待填补帧的应采集数据分布结构，对欠采集数据进行填补。本实施例则是利用已采集数据对单帧内沿相位编码方向上的部分数据进行填补，其填补方式为利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复，由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。不同于现有技术在加速因子较大时，所取数据间隔较远，本发明在采集数据时相邻帧数据采集方向不同，因此可选用相邻帧数据进行恢复，不会产生如现有技术在高加速因子下的数据失真。恢复的方法与现有技术相同。

参见图17，其中17（a）和17（b）分别为各帧之间和一帧之内k空间数据分布示意图。图17中的一个点表示为一个数据点，黑色点表示实际应采集的数据，灰色点与白色点表示为欠采集的数据，其中灰色点为通过黑色实际应采集数据恢复得到的数据点。为了解释方便，图17中的（a）和（b）在数据采集时采用了如实施例一的采集方式，即如图3所示的方式，取图中的两维进行说明。

图17（a）中选取ky和t两个维度，如图17（a）所示，同样只表示出了前四帧数据。其利用的应采集黑色数据点以及恢复的灰色数据点之间的计算关系如图中实线箭头所示，图中利用了第二帧和第四帧的应采集数据以及第三帧的部分应采集数据来恢复第三帧中的欠采集数据，其中利用了四个应采集数据点来计算恢复一个灰色的数据点。计算过程也可以加入其它相邻帧的数据点，如虚线箭头所示的计算方式，加入了另外四个来自相邻帧的应采集数据。当灰色数据恢复完毕后，如图17（b）所示。图17（b）为第三帧内k空间数据恢复示意图，恢复的数据为灰色点所示，因为其加速因子为4，第三帧相邻的第二帧和第四帧数据采集方向为ky方向，所以恢复得到的灰色数据点在ky方向上连续，每四行恢复一行数据。其他奇数帧按照同样的方法进行恢复，恢复完成的k空间数据同样如图17（b）第三帧k空间数据分布，所以在所有的奇数帧中均存在如图17（b）中虚线框所示的结构。其利用相邻帧数据恢复单帧内数据的具体过程为本领域技术人员知晓，这里不再赘述。在奇数帧内利用数据恢复之后这样的结构可以计算出奇数帧的线圈合并系数，然后利用这个合并系数，即可恢复白色空点的数据，偶数帧计算过程同理。

本实施例中，在利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复之后，执行由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。图18为实施例二中由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数的流程示意图。其包括以下步骤：

步骤S1801，将单帧数据分离为两个数据组，数据组之间数据采集方向不同；

步骤S1802，通过所述待填补数据组的数据分布和与所述待填补数据组采集方向不同的其他数据组内的数据，确定所述待填补数据组的线圈合并系数的第一计算结构；

步骤S1803，基于所述第一计算结构确定待填补数据组的线圈合并系数；

其步骤S1802还包括：

步骤S1802a，根据所述待填补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一个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S1802b，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数据组的数据采集方向拼接，得到所述待填补数据组的线圈合并系数的第一计算结构。

上述步骤与实施例一中步骤S401、S402类似，区别之处主要在于步骤S1801，这里是将一帧数据中存在的两个采集方向不同的数据分离成两个数据组，而实施例一中由于待填补帧和其他帧数据采集方向不同，因此待填补帧和其他帧相当于各为一组，不需要另外分组。之后的计算过程可参见实施例一，本实施例在步骤S1802和S1803中与实施例一的步骤S401和S402区别之处在于用数据组的概念替换了帧的概念，所以本实施例可以由一帧k空间中的数据同时计算得到横向和纵向的线圈合并系数，进而用于计算填补本帧内欠采集数据，或其他帧欠采集数据。

与实施例一类似，数据采集时其采集方向不必为kx或ky方向，各帧数据加速因子不必相同，且单帧内数据可为不均匀分布。当各帧k空间数据在采集时存在多个采集方向且采集方向不为kx或ky方向，此时在单帧内恢复后的k空间数据采集方向同样不为kx或ky方向，则同样按照采集方向不同，分成各数据组，计算线圈合并系数以及欠采集数据并进行欠采集数据填补，其具体方法与实施例一类似，在此不再赘述。本实施例基于上述方法，还提供了一种磁共振k空间重建装置，如图19所示，其在实施例一提供的磁共振k空间重建装置基础上，该磁共振k空间装置的计算单元102部分还包括了数据恢复单元1023，适于利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复；计算子单元1024，由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。其计算子单元的工作方式与实施例一中的计算单元工作方式类似，只是由数据组的概念替换了帧的概念，在此不再赘述。

本实施例还提供了一种磁共振成像装置，包括上述的磁共振k空间重建装置，由所述磁共振k空间重建装置计算得到所有帧的k空间数据后，还包括变换单元，与所述磁共振k空间重建装置相连，适于将重建后的k空间变换到图像域以获得图像。

本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (19)

1.一种磁共振k空间重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；

b. 所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内采集到的数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；

c. 根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据；

d. 按照上述步骤计算得到所有帧的完整k空间数据。

2.如权利要求1所述的磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述步骤a中，任意一帧数据的数据采集方向与其相邻帧中至少一帧的数据采集方向相互垂直。

3.如权利要求1所述的磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述步骤a中，所有奇数帧数据为同一采集方向，所有偶数帧数据为同一采集方向，所述奇数帧与偶数帧的数据采集方向垂直。

4.如权利要求3所述的磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述奇数帧数据采集方向为ky方向，所述偶数帧数据采集方向为kx方向。

5.如权利要求3所述磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述步骤b中，由所述待填补帧内数据和与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数。

6.如权利要求1至5任一项所述的磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

通过所述待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧内的数据，确定所述待填补帧的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帧的线圈合并系数。

7.如权利要求6所述的磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述通过待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧内的数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构包括：

根据所述待填补帧的数据分布确定该帧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一个数据窗口以及与所述第二计算结构相关的数据的位置；

对于其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构。

8.如权利要求3所述的磁共振k空间重建方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复；

由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。

9.一种磁共振图像重建方法，其特征在于，包括权利要求1-8所述的磁共振k空间重建方法，并在完成k空间重建后，将k空间数据变换到图像域以获得图像。

10.如权利要求9所述的磁共振图像重建方法，其特征在于，所述变换为傅里叶变换。

11.一种磁共振k空间重建装置，其特征在于，包括：

采集单元，适于在成像区域连续采集多帧k空间数据，其中至少有两帧数据采集方向不同；

计算单元，适于在所述多帧数据中，将任意一帧作为待填补帧，由待填补帧内数据和与所述待填补帧采集方向不同的其他帧采集到的数据确定所述待填补帧的线圈合并系数；

填补单元，适于根据所述线圈合并系数计算所述待填补帧中的欠采集数据并进行填补，得到所述待填补帧的完整k空间数据。

12.如权利要求11所述的磁共振k空间重建装置，其特征在于，所述采集单元采集的多帧k空间数据，其中任意一帧数据的数据采集方向与其相邻帧中至少一帧的数据采集方向相互垂直。

13.如权利要求11所述的磁共振k空间重建装置，其特征在于，所述采集单元采集的多帧k空间数据，所有奇数帧数据为同一采集方向，所有偶数帧数据为同一采集方向，所述奇数帧与偶数帧的数据采集方向垂直。

14.如权利要求13所述的磁共振k空间重建装置，其特征在于，所述采集单元采集的多帧k空间数据，所述奇数帧数据采集方向为ky方向，所述偶数帧数据采集方向为kx方向。

15.如权利要求13所述的磁共振k空间重建装置，其特征在于，所述计算单元，适于由待填补帧内数据和与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据，确定所述待填补帧的线圈合并系数。

16.如权利要求11至15任一项所述的磁共振k空间重建装置，其特征在于，所述计算单元包括：

第一确定单元，适于通过待填补帧的数据分布和与所述待填补帧采集方向不同的其他数据帧内的数据，确定所述待填补帧的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帧的线圈合并系数。

17.如权利要求16所述的磁共振k空间重建装置，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，适于根据待填补帧的数据分布确定该帧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，适于对于所述其他帧内的数据，按该帧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帧的数据采集方向拼接，得到所述待填补帧的线圈合并系数的第一计算结构。

18.如权利要求13所述的磁共振k空间重建装置，其特征在于，所述计算单元包括：

数据恢复单元，适于利用与待填补帧数据采集方向垂直的相邻帧数据对待填补帧的欠采集数据进行恢复；

计算子单元，由恢复后的待填补帧数据计算线圈合并系数。

19.一种磁共振成像装置，其特征在于，包括：

如权利要求11-18所述的磁共振k空间重建装置，由所述磁共振k空间重建装置计算得到所有帧的完整k空间数据；

变换单元，适于将重建后的k空间数据变换到图像域以获得图像。

Images