CN104181485B - 磁共振扫描和图像重建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁共振扫描和图像重建方法及其装置，包括以下步骤：使病人保持静止，全采集K空间每一层面的一个区域的数据作为全采集区域数据；使病人自由呼吸，采集若干层面的自由采集K空间数据；将各层面自由采集K空间数据相加作为K0空间数据，将K0空间数据作为迭代计算的初始数据；通过迭代计算从所述K0空间数据中分离出各个层面对应的相位编码线数据，获得最终的各层面的K空间数据；将所述各层面的K空间数据进行变换，得到各层面的磁共振图像。通过本发明提出的方法，可以校正层面间的运动对磁共振成像造成的干扰，从而提高磁共振成像质量。

Description

磁共振扫描和图像重建方法及装置

【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扫描和图像重建方法及装置。

【背景技术】

在磁共振成像技术中，磁共振信号空间称为K空间，即为傅里叶变换空间，将磁共振扫描采集获得的磁共振信号填入到K空间中，将K空间数据经傅里叶逆变换再取模，即可得到磁共振图像。

K空间包括三个维度：频率编码方向、相位编码方向和层面方向。在K空间中，频率编码方向和相位编码方向组成的平面被称为层面；层面内沿频率编码方向的线被称为相位编码线。

在进行磁共振扫描时，发射一组脉冲序列，可以激发成像组织内的氢核产生磁共振现象并对其进行定位(编码)，一组脉冲序列产生一个回波信号(磁共振信号)并将其填入到K空间相应位置的相位编码线中，也就是说，发射一组脉冲序列可以获得K空间中一条相位编码线数据。从开始发射一组脉冲序列至开始发射下一组脉冲序列的时间间隔被称为重复时间(TR)，在现有技术中，一个完整的扫描过程需要的时间为TR*n*s，其中，n为总的层面数，s为层面内相位编码线的总条数。

运动干扰一直以来是制约磁共振成像质量的一个棘手问题，但是在磁共振扫描过程中，某些部位由于生理原因，无法保持长时间静止，例如腹部扫描。

现有的一种方法是希望病人在整个磁共振扫描过程(即前文提到的TR*n*m时间内)中都保持屏气，但是对于病情严重的病人，屏气是很困难的；并且某些情况下扫描时间超过了人体能够保持屏气的极限，因此这种方法的使用有较大限制。

当前另有一些图像重建的方法，可以在一定程度上缓解层面内的运动对成像造成的干扰，但是这些方法都是针对层面内的，对于有些部位的扫描，特别是腹部扫描，干扰成像的主要因素是非层面内的运动(即层面间的运动)，这些方法无能为力。

因此，需要提出一种新的磁共振扫描和图像重建方法及其装置，可以校正层面间的运动对磁共振成像造成的干扰，从而提高磁共振成像质量。

【发明内容】

本发明解决的是现有的磁共振扫描和图像重建方法无法缓解或排除层面间的运动对成像造成干扰的问题。

为了解决上述问题，本发明提出一种磁共振扫描和图像重建方法，包括以下步骤：

1)使病人保持静止，全采集K空间每一层面的一个区域的数据作为全采集区域数据。

2)使病人自由呼吸，采集若干层面的自由采集K空间数据，所述自由采集K空间数据包括若干自由采集相位编码线数据。

3)将步骤2)中采集的各层面自由采集K空间数据相加作为K0空间数据。

4)将所述步骤1)中采集的全采集区域数据作为该层的初始校准数据，将所述步骤3)中获得的K0空间数据作为各层的初始K空间数据。

5)利用所述初始校准数据以及初始K空间数据，通过迭代计算获得最终的各层面的K空间数据。

6)将所述最终的各层面的K空间数据进行变换，得到各层面的磁共振图像。

可选地，所述步骤5)具体包括以下步骤：

51)根据所述校准数据计算出各层面的合并系数，根据所述合并系数计算出各层面的K’空间数据，以各层面的K’空间中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据，将与该层面匹配的相位编码线数据组成该层面的K_temp空间；

52)判断是否停止迭代计算，若是，则执行所述步骤6)，若否，则执行步骤53)；

53)利用所述K_temp空间数据，计算出新的合并系数以及K空间数据，将新的合并系数和K空间数据用于下一次的迭代计算，执行步骤51)。

可选地，步骤51)中，所述以其中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据，具体可通过以下方法实现：

固定每一层面的K’空间数据，对于K’空间中的一条K’空间相位编码线，从自由采集K空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与其最接近的自由采集相位编码线数据，则所述与其最接近的自由采集相位编码线数据与所述该条K’空间相位编码线所在的层面相匹配。

可选地，步骤51)中，所述以其中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据，具体可通过以下方法实现：

固定每一层面的自由采集K空间数据，对于自由采集K空间中的一条自由采集相位编码线，从K’空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与其最接近的K’空间相位编码线数据，则所述该条自由采集K空间相位编码线数据与与其最接近的K’空间相位编码线所在的层面相匹配。

可选地，所述最接近具体为两者之间的标准差最小或相似度最大。

可选地，所述步骤52)中判断是否停止迭代计算具体可通过如下方式实现：

预设迭代次数，当达到迭代次数时，则停止扫描。

可选地，所述步骤52)中判断是否停止迭代计算具体可通过如下方式实现：

预设两次迭代的K空间数据的差值的阈值，当该次迭代获得的K空间数据和上一次迭代获得的K空间数据的差值小于所述阈值，则停止迭代。

可选地，所述步骤53)中计算出新的合并系数的方法具体为：

搜索全采集区域临近位置处的K空间相位编码线，寻找与K’空间相位编码线数据的相似度优于阈值的K空间相位编码线数据加入原来的校准数据作为新的校准数据，根据所述新的校准数据计算新的合并系数。

可选地，所述步骤53)中计算出新的K空间数据的方法具体为：

寻找与K空间相位编码线数据的相似度优于阈值的K_temp空间相位编码线数据替代原来K空间相应位置的相位编码线数据作为新的K空间数据。

可选地，所述步骤1)中，采集每一层面K空间的中间区域数据作为全采集区域。

可选地，所述步骤2)中，实际采集的自由采集K空间数据的层面数大于该扫描区域内预设的层面数。

本发明还提出一种磁共振扫描和图像重建装置，包括：

采集单元，用于采集全采集区域数据以及自由采集K空间数据；

初始值计算单元，与所述采集单元相连，用于获得迭代计算的初始值；

迭代计算单元，与所述初始值计算单元相连，用于迭代计算获得最终的各层面的K空间数据；

转换单元，与所述迭代计算单元相连，用于将所述最终的各层面的K空间数据进行变换，得到各层面的磁共振图像。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：通过迭代计算可以从自由采集(可以呼吸)获得的自由采集相位编码线混叠而成的K0空间数据中分离出各个层面对应的相位编码线数据，获得一个最终的各层面的K空间数据，并将其重建成各层面的磁共振图像，从而校正层面间的运动对磁共振成像造成的干扰，提高磁共振成像质量。

【附图说明】

图1是本发明的磁共振扫描和图像重建方法的流程图；

图2是本发明的磁共振扫描和图像重建方法中迭代过程的示意图；

图3是本发明的磁共振扫描和图像重建装置的示意图；

图4是本发明的可行性实验的示意图；

图5是可行性实验中通过本发明的方法分离得到的正确的相位编码线的个数与迭代次数的关系。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1是本发明的磁共振扫描和图像重建方法的一个实施例的流程图，如图1所示，本实施例的磁共振扫描和图像重建方法包括以下步骤：

执行步骤S01，使病人保持静止，全采集K空间每一层面的一个区域的数据作为全采集区域数据。

优选的，对每一层面K空间的中间区域进行全采集，使K空间的中间区域为全采集区域。

执行步骤S01的过程被称为屏气采集(扫描)阶段，在此阶段的扫描过程中，由于只需要全采集层面内的几条相位编码线(一般情况下，需要采集的条数远小于层面内总的相位编码线的条数)，扫描的时间很短，病人只要在这很短的时间内保持屏气即可；或者可以采用某种快速序列，例如fse序列进行扫描，这些快速序列的重复时间(TR)极短，使用这些快速序列可以在极短的时间内采集获得需要的全采集区域数据，在这段极短的时间内，病人的运动可忽略不计。总之，在屏气采集阶段，采集获得的全采集区域数据可以视为不受到运动干扰。

执行步骤S02，使病人自由呼吸，采集若干层面的自由采集K空间数据，所述自由采集K空间数据包括若干自由采集相位编码线数据。

将所述自由采集相位编码线数据记为Dmj，其中，m为自由采集的层面标号，1≤m≤N，N为在步骤S02中实际采集的层面数；

优选地，N≥n，n为该扫描区域内预设的层面数(即进行磁共振扫描的区域内实际包含的层面数)，也就是说在执行步骤S02的扫描过程中，最好能实际采集多于扫描区域内预设的层面数的自由采集K空间数据，这样就可以有更多的数据为后续计算过程中选择使用，以提高准确度；j为相位编码线的编号，代表第j条相位编码线；Dmj代表在步骤S02的自由采集过程中，被标记为第m个层面中第j条自由采集相位编码线数据。

需要注意的是，采集的这条自由采集相位编码线数据虽然被标记为第m个层面中第j条自由采集相位编码线，但是由于在步骤S02中病人不需要保持静止，所以该条自由采集相位编码线数据并不一定实际是第m个层面中第j条相位编码线数据。例如，由于病人的呼吸产生的移动，在采集该条自由采集相位编码线数据时，第m-1个层面移动到原本第m个层面的位置，那么采集的这条被标记为Dmj的自由采集相位编码线数据实际上是第m-1个层面中第j条相位编码线数据。本发明的一个重要构思就是：通过下文所述的计算过程(步骤S03～S05)，将本步骤中获得的自由采集相位编码线数据进行分离，使其置于正确的层面上(即将初始标记为Dmj的自由采集相位编码线数据置于第m-1个层面中第j条相位编码线的位置上)，再重建成磁共振图像，从而校正层面间的运动对磁共振成像造成的干扰。

执行步骤S02的过程被称为自由采集(扫描)阶段，在此阶段的扫描过程中，病人可以自由呼吸。

执行步骤S03，将步骤S02中采集的各层面自由采集K空间数据相加作为K0空间数据。

具体地是将自由采集K空间中相位编码的编号相同的自由采集相位编码数据全部相加作为K0空间中相应相位编码位置的数据。

执行步骤S04，将所述步骤S01中采集的全采集区域数据作为该层的初始校准数据，将所述步骤S03中获得的K0空间数据作为各层的初始K空间数据。

将所述校准数据记为Ai，其中，i为层面编号，Ai代表第i个层面的校准数据。

在初始时刻，所述校准数据Ai为步骤S01中采集的各层面的全采集区域数据。

利用所述校准数据，可以计算获得各层面的合并系数Ci。

具体地，所述合并系数可通过如下公式获得：

x＝CiAi    (1)

其中，x为校准数据中的一条相位编码线数据，Ai为第i个层面的校准数据，Ci为第i个层面的合并系数。

即合并系数Ci为该层面内通过全部校准数据对其中一条相位编码线数据进行拟合计算获得的系数的集合。

在初始时刻，将各层面的K空间数据Ki都设定为K0，其中i为层面编号，Ki代表第i个层面的K空间数据。

关于具体是如何计算获得合并系数Ci的，在后文中会做详细说明。

执行步骤S05，利用所述初始校准数据以及初始K空间数据，通过迭代计算获得最终的K空间数据。

具体可通过如下的子步骤实现：

执行步骤S051，根据所述校准数据计算出合并系数，根据所述合并系数算出K’空间数据，以其中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据，将所述匹配的相位编码线数据组成该层面的K_temp空间。

如前所述，在迭代的初始时刻，所述校准数据Ai为步骤S01中采集的各层面的全采集区域数据；将各层面的K空间数据Ki都为K0，其中i为层面编号。

下面对计算合并系数以及利用合并系数计算获得新的K’空间数据的原理和过程做具体说明：

图2是本发明的磁共振扫描和图像重建方法的迭代过程的示意图，如图2所示，以一个层面为例进行说明。

000表示的是K空间中的一个层面Ki的数据，其中i为层面编号，001表示K’空间中的一个层面Ki’的数据；在Ki空间中，101，102，103三条相位编码数据是该次迭代计算的校准数据(初始时刻，校准数据设为屏气采集的全采集区域)，根据该层面的校准数据，可以计算得出该层面的合并系数Ci，具体地，该层面的合并系数Ci可以视为通过相位编码线数据101和102进行拟合计算得到相位编码线数据103的关系式，即图中箭头104，105所指的关系。

利用前面计算获得的合并系数Ci，可以通过Ki空间数据计算获得Ki’空间数据。如前文所述，合并系数Ci可以视为通过相位编码线数据101和102进行拟合计算得到相位编码线数据103的关系式，现在合并系数Ci已知，Ki空间中的相位编码线数据201、202也已知，通过同样的拟合计算关系，可以根据合并系数Ci以及Ki空间中已知的相位编码线数据201、202得到Ki’空间中的相位编码线数据203；同样地，可以根据Ki空间中的已知的相位编码线数据301、302以及合并系数Ci得到Ki’空间中的相位编码线数据303。通过上述方法可以计算获得Ki’空间中的每一条相位编码线数据，从而得到Ki’空间数据。

所述从自由采集阶段采集的K空间数据中找到与该层面匹配的相位编码线数据Dmj具体可以由以下两种方法之一或者其结合实现：

方法W11，固定每一层面的K’空间数据，对于K’空间中的一条K’空间相位编码线Kij’，从自由采集K空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线D₁j～D_Nj中找出一条与其最接近的自由采集相位编码线数据Dmj，则所述与其最接近的自由采集相位编码线数据Dmj与所述该条K’空间相位编码线Kij’所在的层面(第i个层面)相匹配。

将所述与该层面匹配的相位编码线数据组成该层面的K_temp空间，例如，自由采集K空间中相位编码线数据Dmj与第i个层面相匹配，则将其填入第i个层面的K_temp空间中。

方法W12，固定每一层面的自由采集K空间数据，对于自由采集K空间中的一条自由采集相位编码线Dmj，从K’空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线K₁j’～K_Nj’中找出一条与其最接近的K’空间相位编码线数据Kij’，则所述该条自由采集K空间相位编码线数据Dmj与与其最接近的K’空间相位编码线Kij’所在的层面(第i个层面)相匹配。

在具体实施中，可以通过但不限于上述方法(W11，W12)之一或其结合寻找与各个层面匹配的相位编码线，本发明对此不作限制。

在步骤S051中提到的“最接近”具体可以为两者之间的标准差最小，或者两者之间的相似度(correlation)最大。

具体地，所述两者之间的标准差最小，可通过如下公式获得：

$\min {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{(x_{\mathrm{ij}}-y_{\mathrm{ij}}^m)}^2---\left(2\right)$

其中，为自由采集相位编码线数据，x_ij为K’空间相位编码线数据，i为读出方向的序号，j为通道序号，RO为读出方向数据点的个数，CH为总的通道数，m为自由采集相位编码线的层面序号，满足如上公式寻找最接近的自由采集相位编码线数据或最接近的K’空间相位编码线数据。

所述两者之间的相似度最大，可通过如下公式获得：

$\max \frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{x}_{\mathrm{ij}}{y}_{\mathrm{ij}}^m}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{\left(x_{\mathrm{ij}}\right)}^2}\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{\left(y_{\mathrm{ij}}^m\right)}^2}}---\left(3\right)$

其中，为自由采集相位编码线数据，x_ij为K’空间相位编码线数据，i为读出方向的序号，j为通道序号，RO为读出方向数据点的个数，CH为总的通道数，m为自由采集相位编码线的层面序号，满足如上公式寻找最接近的自由采集相位编码线数据或最接近的K’空间相位编码线数据。

执行步骤S052，判断是否终止迭代计算，若是，则执行步骤S06；若否，则执行步骤S053。

判断是否终止迭代计算的方法可以有以下两种：

方法W21，预设迭代次数，当达到迭代次数时，则停止迭代；

方法W22，预设阈值，当该次迭代获得的K空间的所有数据数据和上一次迭代获得的K空间相同位置的数据的差值的绝对值的和小于所述阈值，则停止迭代。

具体地，所述阈值可以为第一次迭代获得的K空间的所有数据和K0空间相同位置的数据的差值的绝对值之和的50％。

在具体实施中，可以通过但不限于上述方法(W21，W22)之一或者其中几种的结合判断是否终止迭代计算，本发明对此不作限制。

执行步骤S053，利用所述K_temp空间数据，计算出新的合并系数以及K空间数据，将新的合并系数和K空间数据用于下一次的迭代计算，回到步骤51)。

对于各层面合并系数Ci的更新，具体可通过如下方式获得：利用某种衡量标准，如标准差或者相似度(correlation)，预先设定某个阈值，搜索全采集区域临近位置处的K空间相位编码线(例如搜索全采集区域左右各8条相位编码先数据)，寻找与K’空间相位编码线数据Kij’的相似度优于阈值的K空间相位编码线数据Kij加入原来的校准数据Ai作为新的校准数据，根据所述新的校准数据计算新的合并系数Ci。

对于K空间数据Ki的更新，具体可通过如下方式获得：寻找与K空间相位编码线数据Kij的相似度优于阈值的K_temp空间相位编码线数据替代原来K空间相应位置的相位编码线数据作为新的K空间数据。

执行步骤S06，将通过迭代计算最终得到的K空间数据进行变换，得到磁共振图像。

具体地，可以将所述K空间数据各层面的数据Ki进行从K空间域转换至图像域的傅里叶逆变换，得到各层面的磁共振图像。

图3是本发明的磁共振扫描和图像重建装置的示意图，如图3所示，所述磁共振扫描和图像重建装置400包括：

采集单元401，用于采集全采集区域数据以及自由采集K空间数据；

初始值计算单元402，与所述采集单元相连401，用于获得迭代计算的初始值；

迭代计算单元403，与所述初始值计算单元相连402，用于迭代计算获得最终的各层面的K空间数据；

转换单元404，与所述迭代计算单元405相连，用于将所述最终的各层面的K空间数据进行变换，得到各层面的磁共振图像。

为了说明本发明提出的磁共振扫描和图像重建方法的可行性，进行了如下的实验。

图4是本发明的可行性实验的示意图，其中，图4(d)和图4(e)为现有技术中保持病人严格屏气标准采集获得的数据直接重建而成的图像，在本实验中共采集两个层面的数据重建成两个层面的图像，分别为S1和S2，图4(d)层面S1的图像，图4(e)为层面S2的图像。

将标准采集获得的两个层面的数据通过步骤S03的方法进行混叠，混叠后的数据为K0空间数据，将K0空间数据的数据进行转换重建出的图像如图4(a)所示，此时已经无法区分采集获得的所有相位编码数据线属于哪一个层面，通过本发明提出的迭代计算方法从混叠后获得的K0分离出S1和S2层面的相位编码线，即将所述相位编码线数据从混叠的数据中分离出来，并尽量使其处于正确的层面上，通过本发明的方法分离得到的两个层面的图像分别为图4(b)和图4(c)。如图4所示，经过本发明的方法获得的图像与病人在整个扫描过程中保持严格屏气获得的图像几乎无差别

图5是本实验中分离得到的正确的相位编码线的个数与迭代次数的关系，将严格屏气标准采集的K空间数据中的相位编码线所在的层面视为正确的，将混叠后再分离获得的各层面的相位编码线数据与其相比，得到相位编码线经过分离是否处于正确的层面上。

如图5所示，在该次实验中，一个层面内相位编码线的条数总共为448条；进行5次迭代计算后，有440条相位编码线处于正确的层面上，8条相位编码线分离错误，处于错误的层面上；进行10次迭代计算后，有442条相位编码线处于正确的层面上，6条相位编码线分离错误。

图5表明经过了数次迭代后，大多数相位编码线数据置于正确的层面上，从而能够排除层面间的运动对磁共振成像造成的干扰，并且迭代次数与正确的相位编码线条数正向相关，因此能够将迭代次数作为判断是否终止迭代的依据。

上述实验表明，使用本发明的方法，可以将自由采集(扫描过程中可以自由呼吸)获得的大多数相位编码线数据通过迭代计算分离将其置于正确的层面上，从而排除层面间的运动对磁共振成像造成的干扰；在本方法的扫描过程中，病人在自由采集阶段不需要保持屏气，并且经过本发明的方法获得的图像与病人在整个扫描过程中保持屏气获得的图像几乎无差别，从而可以在不降低磁共振成像质量的同时提高病人在扫描过程中的舒适度。

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)

1.一种磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使病人保持静止，全采集K空间每一层面的一个区域的数据作为全采集区域数据；

2)使病人自由呼吸，采集若干层面的自由采集K空间数据，所述自由采集K空间数据包括若干自由采集相位编码线数据；

3)将步骤2)中采集的各层面自由采集K空间数据相加作为K0空间数据；

4)将所述步骤1)中采集的全采集区域数据作为该层的初始校准数据，将所述步骤3)中获得的K0空间数据作为各层的初始K空间数据；

5)利用所述初始校准数据以及初始K空间数据，通过迭代计算获得最终的各层面的K空间数据；

6)将所述最终的各层面的K空间数据进行变换，得到各层面的磁共振图像。

2.如权利要求1所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤5)具体包括以下步骤：

51)根据所述校准数据计算出各层面的合并系数，根据所述合并系数计算出各层面的K’空间数据，以各层面的K’空间中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据,将与该层面匹配的相位编码线数据组成该层面的K_temp空间；

52)判断是否停止迭代计算，若是，则执行所述步骤6),若否，则执行步骤53)；

53)利用所述K_temp空间数据，计算出新的合并系数以及K空间数据，将新的合并系数和K空间数据用于下一次的迭代计算，执行步骤51)。

3.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述合并系数可通过如下公式获得：

x＝CiAi

其中，x为校准数据中的一条相位编码线数据，Ai为第i个层面的校准数据，Ci为第i个层面的合并系数。

4.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，步骤51)中，所述以其中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据，具体可通过如下方法实现：

固定每一层面的K’空间数据，对于K’空间中的一条K’空间相位编码线，从自由采集K空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与该条K’空间相位编码线数据最接近的自由采集相位编码线数据，则所述最接近的自由采集相位编码线数据与所述该条K’空间相位编码线所在的层面相匹配。

5.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，步骤51)中，所述以其中的相位编码线数据为参考，从所述步骤2)中获得的自由采集K空间数据中找到与每一层面相匹配的自由采集相位编码线数据，具体可通过以下方法实现：

固定每一层面的自由采集K空间数据，对于自由采集K空间中的一条自由采集相位编码线，从K’空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与该条自由采集相位编码线最接近的K’空间相位编码线数据，则所述该条自由采集K空间相位编码线数据与与其最接近的K’空间相位编码线所在的层面相匹配。

6.如权利要求4或5所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述从自由采集K空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与该条K’空间相位编码线数据最接近的自由采集相位编码线数据或者所述从K’空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与该条自由采集K空间数据最接近的K’空间相位编码线数据具体可通过如下公式获得：

$\min {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{(x_{\mathrm{ij}}-y_{\mathrm{ij}}^m)}^2$

其中，为自由采集相位编码线数据，x_ij为K’空间相位编码线数据，i为读出方向的序号，j为通道序号，RO为读出方向数据点的个数，CH为总的通道数，m为自由采集相位编码线的层面序号，满足如上公式寻找最接近的自由采集相位编码线数据或最接近的K’空间相位编码线数据。

7.如权利要求4或5所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述从自由采集K空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与该条K’空间相位编码线数据最接近的自由采集相位编码线数据或者所述从K’空间中与其相位编码位置相同的若干条相位编码线中找出一条与该条自由采集K空间数据最接近的K’空间相位编码线数据具体可通过如下公式获得：

$\max \frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{x}_{\mathrm{ij}}{y}_{\mathrm{ij}}^m}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{\left(x_{\mathrm{ij}}\right)}^2}\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{RO}}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\mathrm{CH}}{\left(y_{\mathrm{ij}}^m\right)}^2}}$

其中，为自由采集相位编码线数据，x_ij为K’空间相位编码线数据，i为读出方向的序号，j为通道序号，RO为读出方向数据点的个数，CH为总的通道数，m为自由采集相位编码线的层面序号，满足如上公式寻找最接近的自由采集相位编码线数据或最接近的K’空间相位编码线数据。

8.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤52)中判断是否停止迭代计算具体可通过如下方式实现：

预设迭代次数，当达到迭代次数时，则停止迭代。

9.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤52)中判断是否停止迭代计算具体可通过如下方式实现：

预设阈值，当该次迭代获得的K空间的所有数据和上一次迭代获得的K空间相同位置的数据的差值的绝对值之和小于所述阈值，则停止迭代。

10.如权利要求9所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述阈值为第一次迭代获得的K空间的所有数据和K0空间相同位置的数据的差值的绝对值之和的50％。

11.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤53)中计算出新的合并系数的方法具体为：

搜索全采集区域临近位置处的K空间相位编码线，寻找与K’空间相位编码线数据的相似度优于阈值的K空间相位编码线数据加入原来的校准数据作为新的校准数据，根据所述新的校准数据计算新的合并系数。

12.如权利要求2所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤53)中计算出新的K空间数据的方法具体为：

寻找与K空间相位编码线数据的相似度优于阈值的K_temp空间相位编码线数据替代原来K空间相应位置的相位编码线数据作为新的K空间数据。

13.如权利要求1所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤1)中，全采集每一层面K空间的中间区域数据作为全采集区域。

14.如权利要求1所述的磁共振扫描和图像重建方法，其特征在于，所述步骤2)中，实际采集的自由采集K空间数据的层面数大于该扫描区域内预设的层面数。

15.一种磁共振扫描和图像重建装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于全采集K空间每一层面的一个区域的数据作为全采集区域数据，以及采集若干层面的自由采集K空间数据，所述自由采集K空间数据包括若干自由采集相位编码线数据；

初始值计算单元，与所述采集单元相连，用于将所述各层面的自由采集K空间数据相加作为K0空间数据，采集的全采集区域数据作为该层的初始校准数据，将所述K0空间数据作为各层的初始K空间数据；

迭代计算单元，与所述初始值计算单元相连，用于迭代计算获得最终的各层面的K空间数据；

转换单元，与所述迭代计算单元相连，用于将所述最终的各层面的K空间数据进行变换，得到各层面的磁共振图像。