CN104865545A - 平面回波成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种平面回波成像方法，包括如下步骤：施加平面回波成像序列进行预扫描后获得预扫描K空间数据并将其分组得到奇数数据线和偶数数据线K空间，分别将其整合并经傅里叶变换得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；对图像域数据I_odd及I_even进行运算，获得沿相位编码方向的相位差变化率λ；获得成像视野FOV的相位差范围φ；获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据根据错位数据对平面回波成像序列进行相位编码梯度补偿；施加补偿后的平面回波成像序列进行正式扫描，获得成像K空间数据；进行傅里叶变换后得到图像。本发明还公开了一种平面回波成像装置。

Description

平面回波成像方法及装置

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像技术，具体涉及平面回波成像方法及装置。

【背景技术】

平面回波成像(EPI)技术以其采样速度为优势而得到广泛地应用。同时也因为所产生的图像存在N/2伪影干涉限制了它的应用范围。一般使用在成像数据前伴随采集参考数据的方法对平面回波成像数据进行参考矫正以消除或减轻伪影干涉。但是当各个梯度轴的涡流响应不同，延时不同，或者梯度放大器具有非线性特征时，在倾斜(obIique)扫描时就会在沿着相位编码方向出现强度分布不均匀的N/2伪影(Nyquist Ghost)。因为它源自K空间在相位编码方向的分布不均匀，而且参考数据无法获得相位编码方向维度上的信息，这个伪影采用参考矫正的方法无法消除。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种可消除或有效减弱N/2伪影的平面回波成像方法及装置。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种平面回波成像方法，所述方法包括如下步骤：

a.施加平面回波成像序列进行预扫描后获得预扫描K空间数据；

b.对所述预扫描K空间数据进行分组，得到奇数数据线K空间数据和偶数数据线K空间数据，将奇数数据线K空间数据和偶数数据线K空间数据整合，经傅里叶变换得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；

c.对图像域数据I_odd及I_even进行运算，获得沿相位编码方向的相位差变化率λ；

d.获得成像视野FOV的相位差范围φ；

e.获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据 $\mathrm{\Δ}{k}_{\mathrm{pe}}^{\mathrm{shift}};$

f.根据错位数据对平面回波成像序列进行相位编码梯度补偿；

i.施加补偿后平面回波成像序列进行正式扫描，获得成像K空间数据；

j.对成像K空间数据进行傅里叶变换后得到图像。

进一步的，所述c步骤中对I_odd及I_even采用如下方式运算，I^*＝I_odd*conj(I_even)。

进一步的，在I^*的相位图上沿着相位编码方向取一条数据，使用最小二乘线性拟合，计算得到λ。

进一步的，所述相位差范围φ由以下公式得到：φ＝λ*FOV_PE，其中，FOV_PE为在相位编码方向上的FOV。

进一步的，所述错位数据由以下公式获得：

进一步的，所述b步骤中，分别将奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线收集至奇数数据线K空间和偶数数据线K空间。

进一步的，所述奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线分别位于奇数数据线K空间和偶数数据线K空间的中间区域，使其分别在相位编码方向上集中。

进一步的，其特征在于，所述奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线的两侧分别补0，保持奇数数据线K空间和偶数数据线K空间在相位编码方向的大小不变。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种平面回波成像装置，其包括：

扫描装置，用于获得K空间数据，所述扫描装置包括磁体、梯度线圈、射频线圈；

平面回波成像序列装置，用于产生脉冲序列，所述脉冲序列包括读出、相位编码及选层梯度，所述平面回波成像序列装置包括用于产生脉冲的控制器、以及梯度脉冲放大器；

数据处理装置，获取对相位编码梯度进行补偿错位数据

图像重建装置，用于将成像K空间数据经过傅里叶变换后得到图像。

进一步的，所述数据处理装置还包括：

分组单元，其用于对获得的预扫描K空间数据进行分组，得到奇数数据线K空间和偶数数据线K空间，将奇数数据线K空间和偶数数据线K空间整合，经傅里叶变换得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；

计算单元，其用于对I_odd、I_even运算，获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据

本发明对比现有技术有如下的有益效果：通过计算得到奇偶K空间数据在相位编码方向上的错位数据；进而对相位编码梯度进行补偿，保证K空间数据在相位编码方向上的均匀分布，进而消除或者减弱Nyquist Ghost。

【附图说明】

图1为不倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列示意图；

图2为不倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列的K空间；

图3为倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列示意图；

图4为倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列的K空间排布；

图5为K空间相位编码方向奇偶线错位示意图；

图6为预扫描工作流示意图；

图7为从预扫描数据计算的算法流程图；

图8为得到奇偶分离的K空间Y_odd和Y_even的示意图；

图9为倾斜扫描时，不进行预扫描和相位编码梯度补偿得到的图像，箭头标示方向为相位编码方向；

图10为倾斜扫描时，进行预扫描和相位编码梯度补偿得到的图像。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为不倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列示意图。Gro，Gpe，Gss分别为读出、相位编码、选层梯度。平面回波成像中采集的K空间数据采用读出梯度正负极性交替连续采集，以此实现快速成像的效果。K空间信号在读出梯度的平台期采集。图2为不倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列的K空间。在不倾斜扫描时，相位编码梯度不会出现奇偶的跳变，K空间数据在相位编码方向上是均匀分布的。

图3为倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列示意图，相位编码梯度存在奇偶的跳变。图4为倾斜扫描时平面回波成像(EPI)序列的K空间排布，在相位编码方向上奇偶数据存在错位信息。图5为K空间相位编码方向奇偶线错位示意图。

如图3-5所示，在倾斜扫描时，因为不同梯度轴上的延时，对涡流的响应，或者放大器的非线性特性不同，导致了相位编码梯度的零阶矩M₀存在奇偶跳变，这种跳变在K空间上的表现为奇数和偶数相位编码线在相位编码方向上的一个错位，假设奇数相位编码梯度的零阶矩为偶数相位编码梯度的零阶矩为奇偶线在相位编码方向上的错位为则可以得到当计算得知的值时，就可以对序列的相位编码梯度进行预补偿，从而消除相位编码梯度的奇偶跳变，使K空间在相位编码方向上均匀分布，消除或者减弱Nyquist Ghost。

图6为预扫描工作流示意图。本发明除了平面回波成像数据以外，同时需要采集预扫描数据，用于对后面成像序列的相位编码梯度的校正。需要强调的是，预扫描的读出梯度设置必须和后面成像序列的设置相同。

图7为从预扫描数据计算的算法流程图；图8为得到奇偶分离的K空间Y_odd和Y_even的示意图。

以下为结合图6-8对本发明优选实施例中的平面回波成像方法的详细描述。

本实施例中的平面回波成像方法包括如下步骤：

a.施加平面回波成像序列进行预扫描后获得预扫描K空间数据Y；

b.对所述预扫描K空间数据进行分组，得到奇数数据线K空间数据Y_odd和偶数数据线K空间数据Y_even，将奇数数据线K空间数据和偶数数据线K空间数据整合，经傅里叶变换(2D FFT)得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；

c.对图像域数据I_odd及I_even进行运算，获得沿相位编码方向的相位差变化率λ；

d.获得成像视野FOV的相位差范围φ；

e.获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据 $\mathrm{\Δ}{k}_{\mathrm{pe}}^{\mathrm{shift}};$

f.根据错位数据对平面回波成像序列进行相位编码梯度补偿；

k.施加补偿后的平面回波成像序列进行正式扫描，获得成像K空间数据；

I.对成像K空间数据进行傅里叶变换后得到图像。

具体的，对图像域数据I_odd及I_even可采用以下方式运算得到I^*＝I_odd*conj(I_even)。在I^*的相位图上沿着相位编码的方向的相位应该是线性变化的，在I^*的相位图上沿着相位编码方向取一条数据，使用最小二乘线性拟合，计算得到λ。成像视野FOV的相位差范围φ由以下公式得到：φ＝λ*FOV_PE，其中，FOV_PE为在相位编码方向上的FOV。所述错位数据由以下公式获得： $(1+\mathrm{\Δ}{k}_{\mathrm{pe}}^{\mathrm{shift}})*\mathrm{\π}=\mathrm{\φ}.$

具体的，将奇数数据线和偶数数据线分别收集到奇数数据线K空间和偶数数据线K空间。所述奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线分别位于奇数数据线K空间和偶数数据线K空间的中间区域，从而使数据线在相位编码方向上集中。所述奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线的两侧分别补0，保持奇数数据线K空间和偶数数据线K空间在相位编码方向的大小不变。

图9为倾斜扫描时，不进行预扫描和相位编码梯度补偿得到的图像，箭头标示方向为相位编码方向，在相位编码方向上存在N/2伪影(Nyquist Ghost)。图10为倾斜扫描时，进行预扫描和相位编码梯度补偿得到的图像，N/2伪影基本被消除。

本发明实施例中的平面回波成像装置，其包括：

扫描装置，用于获得预扫描K空间数据；

平面回波成像序列装置，用于产生脉冲序列，所述脉冲序列包括读出、相位编码及选层梯度；

数据处理装置，获取对相位编码梯度进行补偿错位数据

图像重建装置，用于将K空间数据经过傅里叶变换后得到图像。

扫描装置包括磁体、梯度线圈、射频发射及接收线圈及模数转换装置(ADC)。

数据处理及图像重建装置为计算机，具有不同的功能模块，能满足不同数据处理需求。

平面回波成像序列装置，包括梯度放大器、控制器等，所述控制器可以为FPGA。控制器可产生梯度脉冲序列，经梯度放大器后，传输到梯度线圈。

具体的，所述数据处理装置还包括：

分组单元，其用于对部分K空间数据进行分组，得到奇数数据线K空间和偶数数据线K空间，将奇数数据线和偶数数据线整合，经傅里叶变换得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；

计算单元，其用于对I_odd、I_even运算，获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据

本发明的关键在于计算得到奇偶K空间数据在相位编码方向上的错位数据其可以对相位编码梯度进行补偿，保证K空间数据在相位编码方向上的均匀分布，进而消除或者减弱Nyquist Ghost。

虽然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 (10)

1.一种平面回波成像方法，其包括如下步骤：

a.施加平面回波成像序列进行预扫描后获得预扫描K空间数据；

b.对所述预扫描K空间数据进行分组，得到奇数数据线K空间和偶数数据线K空间数据，将奇数数据线K空间数据和偶数数据线K空间数据整合，经傅里叶变换得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；

c.对图像域数据I_odd及I_even进行运算，获得沿相位编码方向的相位差变化率λ；

d.获得成像视野FOV的相位差范围φ；

e.获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据 $\mathrm{\Δ}{k}_{\mathrm{pe}}^{\mathrm{shift}};$

f.根据错位数据对平面回波成像序列进行相位编码梯度补偿；

g.施加补偿后的平面回波成像序列进行正式扫描，获得成像K空间数据；

h.对成像K空间数据进行傅里叶变换后得到图像。

2.根据权利要求1所述的平面回波成像方法，其特征在于，所述c步骤中对I_odd及I_even采用如下方式运算，I^*＝I_odd*conj(I_even)。

3.根据权利要求2所述的平面回波成像方法，其特征在于，在I^*的相位图上沿着相位编码方向取一条数据，使用最小二乘线性拟合，计算得到λ。

4.根据权利要求3所述的平面回波成像方法，其特征在于，所述相位差φ由以下公式得到：φ＝λ*FOV_PE，其中，FOV_PE为在相位编码方向上的FOV。

5.根据权利要求4所述的平面回波成像方法，其特征在于，所述错位数据 $\mathrm{\Δ}{k}_{\mathrm{pe}}^{\mathrm{shift}}$ 由以下公式获得： $(1+\mathrm{\Δ}{k}_{\mathrm{pe}}^{\mathrm{shift}})*\mathrm{\π}=\mathrm{\φ}.$

6.根据权利要求1所述的平面回波成像方法，其特征在于，所述b步骤中，分别将奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线收集至奇数数据线K空间和偶数数据线K空间。

7.根据权利要求6所述的平面回波成像方法，其特征在于，所述奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线分别位于奇数数据线K空间和偶数数据线K空间的中间区域。

8.根据权利要求7所述的平面回波成像方法，其特征在于，所述奇数数据线K空间和偶数数据线K空间中的数据线的两侧分别补0，保持奇数数据线K空间和偶数数据线K空间在相位编码方向的大小不变。

9.一种平面回波成像装置，其包括：

扫描装置，用于获得K空间数据，所述扫描装置包括磁体、梯度线圈、射频线圈；

平面回波成像序列装置，用于产生脉冲序列，所述脉冲序列包括读出、相位编码及选层梯度，所述平面回波成像序列装置包括用于产生脉冲的控制器、以及梯度脉冲放大器；

数据处理装置，获取对相位编码梯度进行补偿错位数据

图像重建装置，用于将成像K空间数据经过傅里叶变换后得到图像。

10.根据权利要求9所述的平面回波成像装置，其特征在于，所述数据处理装置还包括：

分组单元，其用于对获得的预扫描K空间数据进行分组，得到奇数数据线K空间和偶数数据线K空间，将奇数数据线和偶数数据线整合，经傅里叶变换得到奇数数据线的图像域数据I_odd及偶数数据线的图像域数据I_even；

计算单元，其用于对I_odd、I_even运算，获得K空间奇数数据线与偶数数据线在相位编码方向上的错位数据