CN104799859A - 一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法和装置。方法包括：基于一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，对一弥散加权成像图像图像进行校正，其中该发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，该接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性。本发明实施方式对弥散加权成像图像成像序列和相应的弥散加权成像图像图像重建进行改进，无需测量发射场B1⁺的强度即可改进弥散加权成像图像图像的均匀性，显著降低了校正工作量，而且易于自动化实施。

Description

一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法和装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法和装置。

背景技术

磁共振弥散加权成像(DWI)能够检测活体组织内水分子扩散运动。通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化，以检测组织中水分子扩散状态(自由度及方向)，检测结果可间接反映组织微观结构特点及其变化。

DWI技术可以广泛用于识别梗塞形成及其它病理状况。然而，旋转磁场B1不均匀导致了DWI图像信号强度不均匀，从而降低图像质量并且容易造成误诊断，这种缺陷在强场时尤为突出。DWI图像信号强度不均匀主要归因于两个因素。一个因素是发射场B1⁺的非均匀性，这主要由射频(RF)场和人体之间交互所引起；另一个因素是接收场B1^-的非均匀性，其对应于由接收线圈所引入且通常随空间改变的信号强度。

在现有技术中，为了对DWI图像的非均匀性进行校正，通常需要测量发射场B1⁺的强度，然后再基于发射场B1⁺的强度对DWI图像进行校正。

然而，测量发射场B1⁺的强度会带来繁重工作量，因此这种校正方法难以实施，而且自动化程度不高。

发明内容

本发明实施方式提出一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法，可以便利实施。

本发明实施方式提出一种磁共振弥散加权成像图像的校正装置，可以便利实施。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法，包括：

基于一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，对一DWI图像进行校正，其中所述发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，所述接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性。

进一步包括，基于所述DWI图像的一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值确定所述发射场校正因子；和／或

基于一脉冲翻转角度校正因子计算所述接收场校正因子。

所述基于脉冲翻转角度校正因子计算接收场校正因子包括：

计算所述脉冲翻转角度校正因子的倒数，并将所述倒数确定为所述接收场校正因子。

进一步包括，

基于所述脉冲翻转角度校正因子计算所述激发脉冲翻转角度实际值和所述回聚脉冲翻转角度实际值。

进一步包括，

根据一第一和一第二DWI扫描的图像信号强度以及一第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算一第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值与所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，确定所述脉冲翻转角度校正因子。

所述预设关系为：对应于相同的扩散敏感因子，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的N倍，其中N为正数，根据一第一通式确定所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值α_actual，所述第一通式是

$\frac{\mathrm{Sin}(N*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}})}{{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{actual}}}=\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}};$

其中S_1，measured是所述第一DWI扫描的图像信号强度，S_2，measured是所述第二DWI扫描的图像信号强度。

所述N为2。

所述第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度。

基于一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值，根据一第二通式，确定所述发射场校正因子，其中，所述第二通式是

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)};$

其中，C⁺是所述发射场校正因子，θ_1,actual是所述激发脉冲翻转角度实际值，θ_2,actual是与θ_1,actual相应的回聚脉冲翻转角度实际值，θ_1，nominal是与θ_1,actual相应的激发脉冲翻转角度设置值，θ_2,nominal是与θ_1，nominal相应的回聚脉冲翻转角度实际值。

所述扩散敏感因子为零。

一种磁共振弥散加权成像图像的校正装置，包括一校正因子获取单元和一校正单元，其中：

该校正因子获取单元，用于获取一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，其中所述发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，所述接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性；

该校正单元，用于基于所述发射场校正因子和／或接收场校正因子，对一DWI图像进行校正。

该校正因子获取单元，用于基于所述DWI图像的一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值确定所述发射场校正因子；和／或

基于一脉冲翻转角度校正因子计算所述接收场校正因子。

该校正因子获取单元，用于计算所述脉冲翻转角度校正因子的倒数，并将所述倒数确定为所述接收场校正因子。

该校正因子获取单元，用于基于所述脉冲翻转角度校正因子计算所述激发脉冲翻转角度实际值和所述回聚脉冲翻转角度实际值。

该校正因子获取单元，用于根据一第一和一第二DWI扫描的图像信号强度以及一第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算一第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值与所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，确定所述脉冲翻转角度校正因子。

所述预设关系为：对应于相同的扩散敏感因子，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的N倍，其中N为正数，根据一第一通式确定所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值α_actual，所述第一通式是

$\frac{\sin (N*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}})}{{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{actual}}}=\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}};$

其中S_1，measured是所述第一DWI扫描的图像信号强度，S_2，measured是所述第二DWI扫描的图像信号强度。

所述N为2。

所述第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度。

该校正因子获取单元，用于基于一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值，根据一第二通式，确定所述发射场校正因子，其中，所述第二通式是

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)};$

其中，C⁺是所述发射场校正因子，θ_1,actual是所述激发脉冲翻转角度实际值，θ_2,actual是与θ_1,actual相应的回聚脉冲翻转角度实际值，θ_1，nominal是与θ_1,actual相应的激发脉冲翻转角度设置值，θ_2,nominal是与θ_1，nominal相应的回聚脉冲翻转角度实际值。

扩散敏感因子为零。

从上述技术方案可以看出，本发明的磁共振弥散加权成像图像的校正方法，包括：基于一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，对一DWI图像进行校正，其中该发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，该接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性。由此可见，应用本发明实施方式之后，对DWI成像序列和相应的DWI图像重建进行改进，无需测量发射场B1⁺的强度，即可改进DWI图像的均匀性，从而显著降低了校正工作量，而且易于自动化实施。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的磁共振弥散加权成像图像校正方法流程图。

图2为根据本发明实施方式的射频脉冲翻转角度示意图。

图3为本发明实施方式的磁共振弥散加权成像图像校正方法的示范性流程图。

图4为本发明实施方式的磁共振弥散加权成像图像装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

在本发明实施方式中，对DWI成像序列和相应的DWI图像重建进行改进，无需测量发射场B1⁺的强度，即可改进DWI图像的均匀性。

在传统的DWI成像序列中：

在第一扫描(repetition1)时，当扩散敏感因子b=0时，激发脉冲的翻转角度设置为90度，对应于其余b值的扫描，激发脉冲的翻转角度同样为90度。

在第二扫描(repetition2)时，当扩散敏感因子b=0时，激发脉冲的翻转角度设置为90度，而且对于其余b值的扫描，激发脉冲的翻转角度同样为90度。

在本发明实施方式中，对传统的DWI成像序列进行改进。在第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间设置预设关系，从而可以根据第一和第二DWI扫描的图像信号强度以及该预设关系计算出后续用于对DWI图像进行校正的发射场校正因子和／或接收场校正因子。在本发明实施方式中，还基于发射场校正因子和／或接收场校正因子，对一DWI图像进行校正，其中发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性。

图1为根据本发明实施方式的磁共振弥散加权成像图像校正方法流程图。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：基于第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系以及第一和第二DWI扫描的图像信号强度，获取一脉冲翻转角度校正因子。

在这里，第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系可以包括：对应于相同的扩散敏感因子，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的任意设置倍数。也就是说，只要明确第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值、以及第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度与该第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的倍数关系即可。

实际上，对应于第一和第二DWI扫描，其所采用的扩散敏感因子b的取值可以发生变化，只要第一DWI扫描和第二DWI扫描中所采用的b的取值相同即可。比如，对应于第一和第二DWI扫描，当扩散敏感因子b=0时可以计算出校正效果更好的脉冲翻转角度校正因子。

优选地，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的两倍。更加优选地，第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度，所述第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为120度。

图2为根据本发明实施方式的射频脉冲翻转角度示意图。在图2中，采用的弥散模式为：三方向扫描，b=0，1000s／mm²。

如图2所示：

在第一次扫描(Rep1)时，对于b=0，激发脉冲的翻转角度设置为60度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。对于b=1000的第一方向，激发脉冲的翻转角度设置为90度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。对于b=0的第二方向，激发脉冲的翻转角度设置为90度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。对于b=1000的第三方向，激发脉冲的翻转角度设置为90度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。

在第二次扫描(Rep1)时，对于b=0，激发脉冲的翻转角度设置为120度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。对于b=1000的第一方向，激发脉冲的翻转角度设置为90度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。对于b=0的第二方向，激发脉冲的翻转角度设置为90度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。对于b=1000的第三方向，激发脉冲的翻转角度设置为90度，回聚脉冲翻转角度设置为180度。

以上通过举例方式详细描述了第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系。本领域技术人员可以意识到，这种举例仅是示范性的，并不用于对本发明实施方式的保护范围进行限定。

对于DWI图像，其信号强度S如下：

$S=M_0\sin {\mathrm{\θ}}_1{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_2/2)\frac{(1+(\cos {\mathrm{\θ}}_2-1)e^{(\mathrm{TR}-\mathrm{TE}/2)T_1}-\cos {\mathrm{\θ}}_2{e}^{-\mathrm{TR}/T_1})}{1-\cos {\mathrm{\θ}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_2{e}^{-\mathrm{TR}/T_1}}{e}^{-\mathrm{TE}/T_2}\×e^{\mathrm{bD}};$

其中：M_o为稳态的磁化强度；TE为回波时间；TR为重复时间；T₂为横向弛豫时间；T₁为纵向弛豫时间；D为扩散因子；θ₁为激发脉冲翻转角；θ₂为回聚脉冲翻转角；b为扩散敏感因子。

当TR〉〉T1时，可以简化为：

$S=M_0\sin {\mathrm{\θ}}_1{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_2/2)\×e^{-\mathrm{TE}/T_2}\×e^{-\mathrm{bD}}.$

由于B1场的不均匀性，通常激发脉冲翻转角度实际值与激发脉冲翻转角度设置值并不相等，所以实际得到的图像与理论上会有差别，因此需要校正这些差别。

可以基于两次扫描相同扩散敏感因子所得到的两个DWI图像的图像信号强度，以及第一和第二磁共振弥散加权成像DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算出脉冲翻转角度校正因子。

在一个实施方式中：

根据第一和第二DWI扫描的图像信号强度以及第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值与所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值，确定该脉冲翻转角度校正因子。

在一个实施方式中：

根据第一和第二DWI扫描的图像信号强度以及第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算第二DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据所述第二DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值与所述第二DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值，确定该脉冲翻转角度校正因子。

优选地，该预设关系为：对应于相同的扩散敏感因子，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的N倍，其中N为正数，此时根据如下通式确定所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值α_actual，其中：

$\frac{\mathrm{Sin}(N*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}})}{{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{actual}}}=\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}};$

其中S_1，measured是所述第一DWI扫描的图像信号强度，S_2,measured是所述第二DWI扫描的图像信号强度。

优选地，N为2，从而可以利用三角函数变换便利地计算α_actual。更优选地，第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度，而且第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为120度，从而可以获得更好的校正结果。

比如：

在第一次扫描(repetition1)的时候，在扫描b=0的图像时，激发脉冲的翻转角设置为60°(即α_nominal为60度)；而其余b值的扫描，激发脉冲的翻转角仍设置为90°。该次扫描得到的图像信号强度记为S_1,measured，表达式为：

S_1，measured＝M₀sinα_actual 其中α_actual为实际的激发脉冲翻转角度；由于B1场的不均匀性，通常α_actual不等于设置的激发脉冲翻转角度α_nominal，所以实际得到的图像与理论的会有差别；β_actual为回聚脉冲翻转角度实际值。

在第二次扫描(repetition1)的时候，在扫描b=0的图像时，激发脉冲的翻转角设置为120°(即60°的两倍)；而其余b值的扫描，激发脉冲的翻转角仍设置为90°。该次扫描得到的图像信号强度记为S_2,measured，表达式为：

$S_{2,\mathrm{measured}}=M_0\sin 2{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\β}}_{\mathrm{actual}}/2)\×e^{-\mathrm{TE}/T_2}\×e^{-\mathrm{bD}}.$

通过三角函数变换，可以计算出：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}=\arccos \left(\frac{1}{2}\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}}\right);$

即为实际的激发脉冲翻转角度与设置的激发脉冲翻转角度的比例，这可以反映出B1场不均匀的情况，因此可以作为脉冲翻转角度校正因子参与到待校正DWI图像的校正过程中。

步骤102：基于脉冲翻转角度校正因子对一DWI图像进行校正。

在一个实施方式中：

基于脉冲翻转角度校正因子计算该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值和回聚脉冲翻转角度实际值；基于所计算出的激发脉冲翻转角度实际值和回聚脉冲翻转角度实际值确定一发射场校正因子，并根据发射场校正因子对该待校正DWI图像进行校正。在这里，可以基于激发脉冲翻转角度校正因子确定出发射场校正因子，再根据发射场校正因子对待校正DWI图像进行校正，从而可以改善由发射场不均匀性而导致成像质量不佳的DWI图像。

根据步骤101所确定的脉冲翻转角度校正因子，可以分别计算出该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值θ_1，actual和回聚脉冲翻转角度实际值θ_2，actual。

${\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}={\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}\·\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}};{\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}={\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}\·\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}}.$

θ_1，norninal为该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值；θ_2，norminal为该待校正DWI图像所对应DWI扫描的回聚脉冲翻转角度设置值。

从而，可以计算出用于校正发射场B1⁺的不均匀性的发射场校正因子C⁺：

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)}.$

据此，可以对待校正图像进行均匀性校正，得到校正后的图像S_corrected如下：

S_corrected=S_measured·C⁺。

由此实现了对待校正图像进行关于发射场的不均匀性进行校正。

在一个实施方式中：基于脉冲翻转角度校正因子计算一接收场校正因子，并根据接收场校正因子对该待校正DWI图像进行校正。在这里，可以基于脉冲翻转角度校正因子确定出接收场校正因子，再根据接收场校正因子对待校正DWI图像进行校正，从而可以改善由接收场不均匀性而导致成像质量不佳的DWI图像。

在这里，由于图像的不均匀性还会受到接收场的影响，因此使用(α_norninal／α_actual)作为对接收场B1^-不均匀性的校正因子C^-。

可以对待校正图像进行均匀性校正，得到校正后的图像S_corrected如下：

S_corrected=S_measured·C^-。

由此实现了对待校正图像进行关于接收场的非均匀校正。

在一个实施方式中：

基于脉冲翻转角度校正因子计算该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值和回聚脉冲翻转角度实际值，基于所计算出的激发脉冲翻转角度实际值和回聚脉冲翻转角度实际值确定一发射场校正因子，并基于脉冲翻转角度校正因子计算一接收场校正因子；并根据接收场校正因子和发射场校正因子对该待校正DWI图像进行校正。在这里，可以基于脉冲翻转角度校正因子确定出发射场校正因子和接收场校正因子，再同时根据发射场校正因子和接收场校正因子对待校正DWI图像进行校正，从而可以改善由发射场不均匀性和接收场不均匀性而导致成像质量不佳的DWI图像。

在这里，根据步骤101所确定的脉冲翻转角度校正因子，可以分别计算出该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值θ_1，actual和回聚脉冲翻转角度实际值θ_2，actual。

${\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}={\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{nor}\min a}\·\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}};{\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}={\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{nor}\min a}\·\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}}.$

θ_1，norminal为该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值；θ_2，norminal为该待校正DWI图像所对应DWI扫描的回聚脉冲翻转角度设置值。

从而，可以计算出用于校正发射场B1⁺不均匀的校正因子C⁺：

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)}.$

而且，计算脉冲翻转角度校正因子的倒数，并将该倒数确定为所述接收场校正因子，即使用(α_norninal／α_actual)作为校正接收场不均匀性的校正因子C^-。

因此，对待校正图像进行关于发射场B1⁺和接收场B1^-的均匀性校正，得到校正后的图像S_corrected如下：

S_corrected=S_measured·C⁺·C^-。

下面以第一次扫描时，对于b=0，激发脉冲的翻转角度设置为60度；第二次扫描时，对于b=0，激发脉冲的翻转角度设置为120度为例对本发明实施方式进行更详细说明。

图3为本发明实施方式的磁共振弥散加权成像图像校正方法的示范性流程图。

如图3所示：

步骤S301：进行第一次扫描(repetition1)，在扫描b=0的图像时，激发脉冲的翻转角设置为60°；对于其余b值的扫描，激发脉冲的翻转角仍为90°(与传统的DWI序列一致)。该次扫描得到的图像信号强度记为S_1，measured，表达式为：

$S_{1,\mathrm{measured}}=M_0\sin {\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\β}}_{\mathrm{actual}}/2)\×e^{-\mathrm{TE}/T_2}\×e^{-\mathrm{bD}};$ 其中α_actual为第一次扫描实际的激发脉冲翻转角度；β_actual为第一次扫描回聚脉冲翻转角度实际值。

步骤S302：进行第二次扫描(repetition2)，在扫描b=0的图像时，激发脉冲的翻转角设置为120°(60°的两倍)；对于其余b值的扫描，激发脉冲的翻转角仍为90°(与传统的DWI序列一致)，该次扫描得到的图像信号强度记为S_2，measured，表达式为：

$S_{2,\mathrm{measured}}=M_0\sin {2\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\β}}_{\mathrm{actual}}/2)\×e^{-\mathrm{TE}/T_2}\×e^{-\mathrm{bD}}.$

步骤S303：根据两次扫描b=0的图像，计算出脉冲翻转角度校正因子。

根据两次扫描且b=0的图像，计算出实际的翻转角度α_actual，公式如下：

其中α_norninal为第一次扫描中激发脉冲的设置翻转角度；即为实际的翻转角度与设置的翻转角度的比例，这可以反映出B1场不均匀的情况，因此可以作为脉冲翻转角度校正因子参与到待校正DWI图像的校正过程中。

步骤S304：利用脉冲翻转角度校正因子去对待校正图像进行均匀性校正。

一般而言，待校正DWI图像的信号公式可以表示为：

$S=M_0\sin {\mathrm{\θ}}_1{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_2/2)\×e^{\mathrm{TE}/T_2}\×e^{-\mathrm{bD}};$

θ₁和θ₂分别是待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲和回聚脉冲的翻转角度。

根据上一步骤计算得到的可以分别计算出激发脉冲和回聚脉冲的实际角度：

${\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}={\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{nor}\min a}\·\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}},{\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}={\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{nor}\min a}\·\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}};$ θ_1，norminal为该待校正DWI图像所对应DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值；θ_2，norminal为该待校正DWI图像所对应DWI扫描的回聚脉冲翻转角度设置值。

据此可以计算出用于校正B1场不均匀的校正系数：

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{nor}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)};C^{-}={\mathrm{\α}}_{\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}};$

对待校正图像进行关于发射场B1⁺和接收场B1的均匀性校正如下：

S_corrected=S_measured·C⁺·C^-。

步骤S305：进行后续的图像处理步骤。比如，可以对两次扫描得到的图像进行平均，从而得到最后的结果。

以上详细描述了基于第一和第二DWI扫描的图像信号强度以及第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据该激发脉冲翻转角度实际值确定发射场校正因子和／或接收场校正因子的各种实施方式。

实际上，还可以通过其它任意方法确定(比如测量)DWI扫描时激发脉冲翻转角度实际值，并基于所确定的激发脉冲翻转角度实际值与激发脉冲翻转角度设置值之比，确定脉冲翻转角度校正因子。比如，可以测量某次DWI扫描时激发脉冲翻转角度实际值，并将该次DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际测量值与该次DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，采用作为脉冲翻转角度校正因子。或者，可以执行多次DWI扫描，测量每次DWI扫描时激发脉冲翻转角度实际值，并计算每次DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际测量值与该次DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，得到多个候选脉冲翻转角度校正因子，然后从这些候选脉冲翻转角度校正因子中选择一个作为最终的脉冲翻转角度校正因子，或者根据加权算法由这些候选脉冲翻转角度校正因子加权计算出最终的脉冲翻转角度校正因子。

以上示范性说明了计算脉冲翻转角度校正因子的实施方式，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于对本发明的保护范围进行限定。

基于上述详细分析，本发明实施方式还提出了一种磁共振弥散加权成像图像装置。

图4为本发明实施方式的磁共振弥散加权成像图像装置的结构图。

如图4所示，该磁共振弥散加权成像图像校正装置400包括一校正因子获取单元401和一校正单元402，其中：

该校正因子获取单元401，用于获取一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，其中发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性；

该校正单元402，用于基于发射场校正因子和／或接收场校正因子，对一DWI图像进行校正。

在一个实施方式中，该校正因子获取单元401，用于基于所述DWI图像的一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值确定所述发射场校正因子；和／或，基于一脉冲翻转角度校正因子计算所述接收场校正因子。

在一个实施方式中，该校正因子获取单元401，用于基于脉冲翻转角度校正因子计算激发脉冲翻转角度实际值和回聚脉冲翻转角度实际值。

在一个实施方式中，该校正因子获取单元401，用于根据一第一和一第二DWI扫描的图像信号强度以及一第一和第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算一第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值与第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，确定脉冲翻转角度校正因子。

优选地，预设关系为：对应于相同的扩散敏感因子，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值的N倍，其中N为正数，根据如下通式确定所述第一DWI扫描的激发脉冲翻转角度实际值α_actual，其中：

$\frac{\mathrm{Sin}(N*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}})}{{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{actual}}}=\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}};$

其中S_1，measured是第一DWI扫描的图像信号强度，S_2，measured是所述第二DWI扫描的图像信号强度。

优选地，N为2。更优选地，第一DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度，第二DWI扫描时激发脉冲翻转角度设置值为120度。

在一个实施方式中，该校正因子获取单元401，用于基于一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值，根据如下通式，确定发射场校正因子，其中：

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)};$

其中，C⁺是所述发射场校正因子，θ_1,actual是激发脉冲翻转角度实际值，θ_2,actual是与θ_1,actual相应的回聚脉冲翻转角度实际值，θ_1，nominal是与θ_1,axtual相应的激发脉冲翻转角度设置值，θ_2,nominal是与θ_1，nominal相应的回聚脉冲翻转角度实际值。

在一个实施方式中，扩散敏感因子为零。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

各实施例中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。

本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

综上所述，本发明的磁共振弥散加权成像图像的校正方法，包括：基于一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，对一DWI图像进行校正，其中该发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，该接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性。由此可见，应用本发明实施方式之后，对DWI成像序列和相应的DWI图像重建进行改进，无需测量发射场B1⁺的强度，即可改进DWI图像的均匀性，从而显著降低了校正工作量，而且易于自动化实施。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种磁共振弥散加权成像图像的校正方法，包括：

基于一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，对一弥散加权成像图像图像进行校正，其中所述发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，所述接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性。

2.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，进一步包括，基于所述弥散加权成像图像图像的一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值确定所述发射场校正因子；和／或

基于一脉冲翻转角度校正因子计算所述接收场校正因子。

3.如权利要求2所述的校正方法，其特征在于，所述基于脉冲翻转角度校正因子计算接收场校正因子包括：

计算所述脉冲翻转角度校正因子的倒数，并将所述倒数确定为所述接收场校正因子。

4.如权利要求2或3所述的校正方法，其特征在于，进一步包括，

基于所述脉冲翻转角度校正因子计算所述激发脉冲翻转角度实际值和所述回聚脉冲翻转角度实际值。

5.根据权利要求2或3所述的校正方法，其特征在于，进一步包括，

根据一第一和一第二弥散加权成像图像扫描的图像信号强度以及一第一和第二弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算一第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据所述第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度实际值与所述第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，确定所述脉冲翻转角度校正因子。

6.根据权利要求5所述的校正方法，其特征在于，所述预设关系为：对应于相同的扩散敏感因子，第二弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值的N倍，其中N为正数，根据一第一通式确定所述第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度实际值α_actual，所述第一通式是

$\frac{\mathrm{Sin}(N*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}})}{{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{actual}}}=\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}};$

其中S_{1，meeastred}是所述第一弥散加权成像图像扫描的图像信号强度，S_2，measured是所述第二弥散加权成像图像扫描的图像信号强度。

7.根据权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述N为2。

8.根据权利要求7所述的校正方法，其特征在于，所述第一弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度。

9.如权利要求2所述的校正方法，其特征在于，基于一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值，根据一第二通式，确定所述发射场校正因子，其中，所述第二通式是

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)};$

其中，C⁺是所述发射场校正因子，θ_1，actual是所述激发脉冲翻转角度实际值，θ_2，actual是与θ_1，actual相应的回聚脉冲翻转角度实际值，θ_1，nominal是与θ_1，actual相应的激发脉冲翻转角度设置值，θ_2，nominal是与θ_1，nominal相应的回聚脉冲翻转角度实际值。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的校正方法，其特征在于，所述扩散敏感因子为零。

11.一种磁共振弥散加权成像图像的校正装置，包括一校正因子获取单元和一校正单元，其中：

该校正因子获取单元，用于获取一发射场校正因子和／或一接收场校正因子，其中所述发射场校正因子用于校正发射场的不均匀性，所述接收场校正因子用于校正接收场的不均匀性；

该校正单元，用于基于所述发射场校正因子和／或接收场校正因子，对一弥散加权成像图像图像进行校正。

12.如权利要求11所述的校正装置，其特征在于，

该校正因子获取单元，用于基于所述弥散加权成像图像图像的一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值确定所述发射场校正因子；和／或

基于一脉冲翻转角度校正因子计算所述接收场校正因子。

13.如权利要求11所述的校正装置，其特征在于，

该校正因子获取单元，用于计算所述脉冲翻转角度校正因子的倒数，并将所述倒数确定为所述接收场校正因子。

14.如权利要求12或13所述的校正装置，其特征在于，该校正因子获取单元，用于基于所述脉冲翻转角度校正因子计算所述激发脉冲翻转角度实际值和所述回聚脉冲翻转角度实际值。

15.如权利要求12或13所述的校正装置，其特征在于，该校正因子获取单元，用于根据一第一和一第二弥散加权成像图像扫描的图像信号强度以及一第一和第二弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值之间的预设关系，计算一第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度实际值，并根据所述第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度实际值与所述第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度设置值之比，确定所述脉冲翻转角度校正因子。

16.如权利要求15所述的校正装置，其特征在于，所述预设关系为：对应于相同的扩散敏感因子，第二弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值为第一弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值的N倍，其中N为正数，根据一第一通式确定所述第一弥散加权成像图像扫描的激发脉冲翻转角度实际值α_actual，所述第一通式是

$\frac{\sin (N*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{actual}})}{{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{actual}}}=\frac{S_{2,\mathrm{measured}}}{S_{1,\mathrm{measured}}};$

其中S_1，measured是所述第一弥散加权成像图像扫描的图像信号强度，S_2，meausred是所述第二弥散加权成像图像扫描的图像信号强度。

17.如权利要求16所述的校正装置，其特征在于，所述N为2。

18.如权利要求17所述的校正装置，其特征在于，所述第一弥散加权成像图像扫描时激发脉冲翻转角度设置值为60度。

19.如权利要求18所述的校正装置，其特征在于，该校正因子获取单元，用于基于一激发脉冲翻转角度实际值及与其相应的一回聚脉冲翻转角度实际值，根据一第二通式，确定所述发射场校正因子，其中，所述第二通式是

$C^{+}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{no}\min \mathrm{al}}/2)}{\sin {\mathrm{\θ}}_{1,\mathrm{actual}}{\sin }^2({\mathrm{\θ}}_{2,\mathrm{actual}}/2)};$

其中，C⁺是所述发射场校正因子，θ_1，actual是所述激发脉冲翻转角度实际值，θ_2，actual是与θ_1，actual相应的回聚脉冲翻转角度实际值，θ_1，nominal是与θ_1，actual相应的激发脉冲翻转角度设置值，θ_2，nominal是与θ_1，nominal相应的回聚脉冲翻转角度实际值。

20.如权利要求16-19中任一项所述的校正装置，其特征在于，所述扩散敏感因子为零。