CN106960458A - 一种磁共振磁敏感加权成像后处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁共振磁敏感加权成像后处理方法及系统，所述方法利用局部场变化分布生成局部场变化蒙板；再利用低通滤波器对原始K空间数据进行滤波将滤波前后的图像相除提取图像数据，按照正相位的值域转换准则生成相位蒙板；最后将两者按照预设准则结合生成最终蒙板，再结合幅值图像经过N次幂加权得到磁敏感加权图像。本发明通过采用局部场变化分布生成局部场变化蒙板结合图像的相位信息对所述磁共振图像进行后处理，减少了图像内组织交界处的伪影，从而避免了伪影受所选窗宽影响而造成丢失细小静脉信号的问题，提高了磁共振磁敏感加权图像的细节显示。
Description
技术领域
本发明涉及磁敏感加权成像技术领域，特别涉及一种磁共振磁敏感加权成像后处理方法及系统。
背景技术
磁敏感加权成像是由Haccke提出的一种新的磁共振成像方法。该方法利用不同组织间磁敏感性的差异产生图像对比。它能够清晰地显示静脉组织，故最初被称为”高分辨率BOLD静脉成像“（High Resolution BOLD Venography,HRBV)。然而，磁敏感加权成像不仅能够显示静脉，对去氧血红蛋白、含铁血黄素、铁蛋白和铁等顺磁性物质拥有较高的敏感性；除此之外，它还能显示肿瘤的微小血管结构、外伤和卒中后常规磁共振成像不易发现的脑改变。因此，磁敏感加权成像逐渐应用于神经系统肿瘤、脑血管畸形以及脑变性疾病的临床诊断，且具有重要意义的医学检查手段。
目前，磁敏感加权成像技术包括高分辨率的三维梯度回波成像（3D GradientEcho，GRE3D)、在三个方向上完全流动补偿、基于相位蒙板的图像后处理、邻近层面的最小密度投影。梯度回波序列采用短TR长TE的扫描参数获得重T2*加权（Heavy T2* Weight)效应图像。静脉血、去氧血红蛋白、铁等顺磁性物质在图像上能区别于其它组织表现为明显的低信号；而对于静脉血来讲，它和周围的脑实质氢质子进动频率的不同将导致在特定的TE时间的不同相，使静脉血信号与周围信号部分抵消更低。其图像后处理技术也是显示静脉血信号的关键。它是利用含有各种组织间磁敏感性对比信息的图像数据实现图像增强的一种后处理方法。它将图像数据以一定的值域转换规则制成相位蒙板，在利用蒙板对幅值图像进行加权运算，从而进一步提高幅值图像中各组织的对比性。然而，由于组织-空气、组织-骨骼交界处磁感应强度的突变、主磁场的不均匀性使得图像数据产生磁场不均一性伪影，即引入了背景相位伪影。这对交界处乃至整个静脉血管的成像具有不可忽略的影响。在常规的后处理方法中采用高通滤波器滤除包含背景相位伪影的低频信息，但受所选窗宽影响,会丢失有用的信号。同时在求相位过程中不可避免相位卷绕问题，而解相位卷绕是一个相当复杂的过程，且会引入新的背景伪影。为解决背景相位变化伪影,该领域技术人员提出多回波的采集方式,但以损失采集速度为前提;同时也有许多学者提出各种后处理方式,比如空间依赖伪影校正等。但是存在算法复杂，处理速度慢等问题。
因此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种磁共振磁敏感加权成像的后处理方法及系统，旨在解决现有技术中磁敏感加权成像的后处理方法主要是采用高通滤波器滤除包含背景相位伪影的低频信息，其会受所选窗宽影响,造成丢失有用的信号的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其包括：
提取原始图像的相位信息,并根据所述相位信息生成相位蒙板；
利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板；
根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板；
将所述最终蒙板与所述原始图像对应的幅值图像进行N次幂加权得到磁敏感加权图像。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其中，所述提取原始图像的图像数据,并根据所述图像数据生成相位蒙板具体包括：
提取所述原始图像的相位图像以及幅值图像，并对所述第一图像数据进行反傅里叶变换得到幅值为1的K数据空间；
利用低通滤波器对所述K数据空间进行滤波，并对滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据，其中，所述相位图像为第一图像数据；
根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其中，所述根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板具体为：
将所述第一图像数据和第二图像数据相除以得到相位；
将所述相位按照预设值域转换准则生成原图像的相位蒙板，其中，所述预设值域转换准则为：若所述相位大于等于0，则相位蒙板为1，反之为0。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其中，所述利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板具体包括：
将所述幅值为1的K数据空间减去低通滤波后的K空间数据得到当前K空间数据；
对所述当前K空间数据进行傅里叶变换得到第三图像数据，其中，所述第三图像数据包括当前K空间数据对应的图像的第一幅值；
将第一幅值减去滤波后的K空间数据对应的图像的第二幅值得到局部场变化，并根据所述局部场变化生成局部场变化蒙板。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其中，所述根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板具体为：
将所述相位蒙板与所述局部场变化蒙板按照预设准则相结合得到所述原始图像的最终蒙板，其中，所述预设准则为：
最终蒙板=1-0.5*局部场变化蒙板*相位蒙板。
一种磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其包括：
相位蒙板模块，用于提取原始图像的相位信息,并根据所述相位信息生成相位蒙板；
局部场分布蒙板模块，用于利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板；
最终蒙板模块，用于根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板；
加权模块，用于将所述最终蒙板与所述原始图像对应的幅值图像进行N次幂加权得到磁敏感加权图像。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述相位蒙板模块具体包括：
提取单元，用于提取所述原始图像的相位图像以及幅值图像，并对所述第一图像数据进行反傅里叶变换得到幅值为1的K数据空间，其中，所述相位图像为第一图像数据；
滤波单元，用于利用低通滤波器对所述K数据空间进行滤波，并对滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据；
转换单元，用于根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述局部场分布蒙板模块具体包括：
计算单元，用于将所述幅值为1的K数据空间减去低通滤波后的K空间数据得到当前K空间数据；
确定单元，用于对所述当前K空间数据进行傅里叶变换得到第三图像数据，其中，所述第三图像数据包括当前K空间数据对应的图像的第一幅值；
生成单元，用于将第一幅值减去滤波后的K空间数据对应的图像的第二幅值得到局部场变化，并根据所述局部场变化生成局部场变化蒙板。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述转换单元具体包括：
计算子单元，用于将所述第一图像数据和第二图像数据相除以得到相位；
生成子单元，用于将所述相位按照预设值域转换准则生成原图像的相位蒙板，其中，所述预设值域转换准则为：若所述相位大于等于0，则相位蒙板为1，反之为0。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述最终蒙板模块具体用于：
将所述相位蒙板与所述局部场变化蒙板按照预设准则相结合得到所述原始图像的最终蒙板，其中，所述预设准则为：
最终蒙板=1-0.5*局部场变化蒙板*相位蒙板。
有益效果：与现有技术相比，本发明所提供一种磁共振磁敏感加权成像的后处理方法及系统，所述方法利用局部场变化分布生成局部场变化蒙板；再利用低通滤波器对原始K空间数据进行滤波将滤波前后的图像相除提取图像数据，按照正相位的值域转换准则生成相位蒙板；最后将两者按照预设准则结合生成最终蒙板，再结合幅值图像经过N次幂加权得到磁敏感加权图像。本发明通过采用局部场变化分布生成局部场变化蒙板结合图像的相位信息对所述磁共振图像进行后处理，减少了图像内组织交界处的伪影，从而避免了伪影受所选窗宽影响而造成丢失细小静脉信号的问题，提高了磁共振磁敏感加权图像的细节显示。
附图说明
图1为本发明磁共振磁敏感加权成像的后处理方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明实施实例中磁敏感加权成像数据后处理的结果之一。
图3为本发明磁共振磁敏感加权成像的后处理系统的结构原理图。
具体实施方式
本发明提供磁共振磁敏感加权成像的后处理方法及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
请参见图1，图1为本发明提供磁共振磁敏感加权成像的后处理方法较佳实施例的流程图。所述方法包括：
S100、提取原始图像的相位信息,并根据所述相位信息生成相位蒙板；
S200、利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板；
S300、根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板；
S400、将所述最终蒙板与所述原始图像对应的幅值图像进行N次幂加权得到磁敏感加权图像。
本实施例提供的磁共振磁敏感加权成像的后处理方法，其利用局部场变化分布生成局部场变化蒙板；再利用低通滤波器对原始K空间数据进行滤波将滤波前后的图像相除提取图像数据，按照正相位的值域转换准则生成相位蒙板；最后将两者按照预设准则结合生成最终蒙板，再结合幅值图像经过N次幂加权得到磁敏感加权图像。本发明通过采用局部场变化分布生成局部场变化蒙板结合图像的相位信息对所述磁共振图像进行后处理，减少了图像内组织交界处的伪影，从而避免了伪影受所选窗宽影响而造成丢失细小静脉信号的问题，提高了磁共振磁敏感加权图像的细节显示。
在本实施例中，所述步骤S100具体可以包括：
S101、提取所述原始图像的相位图像以及幅值图像，并对所述第一图像数据进行反傅里叶变换得到幅值为1的K数据空间，其中，所述相位图像为第一图像数据；
S102、利用低通滤波器对所述K数据空间进行滤波，并对滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据；
S103、根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板。
具体地，所述第一图像数据和的人图像数据均为复数域上的图像数据。所述对所述K空间数据进行滤波为利用低通滤波器对所述K空间数据进行滤波，并对利用低通滤波器进行滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据。
在本实施例中，所述根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板具体可以包括：
S1031、将所述第一图像数据和第二图像数据相除以得到相位；
S1032、将所述相位按照预设值域转换准则生成原图像的相位蒙板，其中，所述预设值域转换准则为：若所述相位大于等于0，则相位蒙板为1，反之为0。
具体地，所述值域转换准则为预预先设置，用于根据相位生成相位蒙板。在本实施例中，所述值域转换准则为用于输出正相位蒙板的值域转换准则，其表达式可以为：
(1)
其中, 为相位蒙板，，表示低通滤波，为原图像的幅值图像，为相位。
在本实施例的变形实施例中，所述值域转换准则也可以为用于输出负相位蒙板的值域转换准则，其表达式可以为：
当所述相位蒙板为负相位蒙板时，所述值域转换准则为：
(2)
其中, 为相位蒙板，，表示低通滤波，为原图像的幅值图像，为相位。
在所述步骤S200中，所述局部场变化蒙板为用于反应局部磁敏感变化的局部场变化蒙板。所述局部场变化分布（Local Field Variation Map, LFV）可以通过低通滤波器获取，所述局部变化分布的获取与低通滤波器的关系可以为：
(3)
其中， 表示取模运算，表示低通滤波，为原图像的幅值图像，为相位，表示高通滤波。
进一步，从上述公式(3)可看出，获取的LFV的输出范围在[0,2]之间。从而，在生成局部场变化蒙板时对LFV进行归一化处理，所述归一化处理的公式可以为：
（4）
其中，为局部场变化蒙板，为局部场变化分布。
在本实施例中，所述利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板具体可以包括：
S201、将所述幅值为1的K数据空间减去低通滤波后的K空间数据得到当前K空间数据；
S202、对所述当前K空间数据进行傅里叶变换得到第三图像数据，其中，所述第三图像数据包括当前K空间数据对应的图像的第一幅值；
S203、将第一幅值减去过滤后的K空间数据对应的图像的第二幅值得到局部场变化，并根据所述局部场变化生成局部场变化蒙板。
进一步，在所述步骤S300中，所述根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板指的是将所述相位蒙板与所述局部场变化蒙板按照预设准则相结合得到所述原始图像的最终蒙板。所述相位蒙板于局部场变化蒙板的结合准则为预先设定的。在本实施例中，所述预设准则为：
(5)
其中，为最终蒙板，为局部场变化蒙板，为相位蒙板。
在所述步骤S400中，所述N次幂加权为预先设置的，其可以根据对图像处理的精度或者处理速度的限制而设定所述加权的幂次，如2次幂加权，3次幂加权等。
为了进一步说明本发明提供的磁共振磁敏感加权成像后处理方法，下面给出一个具体例子加以说明。在本实施例中，所采集的片数为36片，层厚1mm,投影层数为9层；图2是本发明实施实例中上述磁敏感加权成像数据后处理的结果之一。在第一组效果图中，圆圈所示的组织交界处的伪影减少。在第二组效果图中，箭头指示的静脉细节显示效果好。
本发明还提供了一种磁共振磁敏感加权成像后处理系统，如图3所示，其包括：
相位蒙板模块100，用于提取原始图像的相位信息,并根据所述相位信息生成相位蒙板；
局部场分布蒙板模块200，用于利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板；
最终蒙板模块300，用于根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板；
加权模块400，用于将所述最终蒙板与所述原始图像对应的幅值图像进行N次幂加权得到磁敏感加权图像。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述相位蒙板模块具体包括：
提取单元，用于提取所述原始图像的相位图像以及幅值图像，并对所述第一图像数据进行反傅里叶变换得到幅值为1的K数据空间；
滤波单元，用于利用低通滤波器对所述K数据空间进行滤波，并对滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据；
转换单元，用于根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述局部场分布蒙板模块具体包括：
计算单元，用于将所述幅值为1的K数据空间减去低通滤波后的K空间数据得到当前K空间数据；
确定单元，用于对所述当前K空间数据进行傅里叶变换得到第三图像数据，其中，所述第三图像数据包括当前K空间数据对应的图像的第一幅值；
生成单元，用于将第一幅值减去滤波后的K空间数据对应的图像的第二幅值得到局部场变化蒙板。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述转换单元具体包括：
计算子单元，用于将所述第一图像数据和第二图像数据相除以得到相位；
生成子单元，用于将所述相位按照预设值域转换准则生成原图像的相位蒙板，其中，所述预设值域转换准则为：若所述相位大于等于0，则相位蒙板为1，反之为0。
所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其中，所述最终蒙板模块具体用于：
将所述相位蒙板与所述局部场变化蒙板按照预设准则相结合得到所述原始图像的最终蒙板，其中，所述预设准则为：
最终蒙板=1-0.5*局部场变化蒙板*相位蒙板。
上述磁共振磁敏感加权成像后处理系统各个单元模块已经在上述方法中进行了详细介绍，这里就不再赘述了。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其特征在于，其包括：
提取原始图像的相位信息,并根据所述相位信息生成相位蒙板；
利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板；
根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板；
将所述最终蒙板与所述原始图像对应的幅值图像进行N次幂加权得到磁敏感加权图像。
2.根据权利要求1所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其特征在于，所述提取原始图像的图像数据,并根据所述图像数据生成相位蒙板具体包括：
提取所述原始图像的相位图像以及幅值图像，并对所述第一图像数据进行反傅里叶变换得到幅值为1的K数据空间，其中，所述相位图像为第一图像数据；
利用低通滤波器对所述K数据空间进行滤波，并对滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据；
根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板。
3.根据权利要求2所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其特征在于，所述根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板具体为：
将所述第一图像数据和第二图像数据相除以得到相位；
将所述相位按照预设值域转换准则生成原图像的相位蒙板，其中，所述预设值域转换准则为：若所述相位大于等于0，则相位蒙板为1，反之为0。
4.根据权利要求2所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其特征在于，所述利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板具体包括：
将所述幅值为1的K数据空间减去低通滤波后的K空间数据得到当前K空间数据；
对所述当前K空间数据进行傅里叶变换得到第三图像数据，其中，所述第三图像数据包括当前K空间数据对应的图像的第一幅值；
将第一幅值减去滤波后的K空间数据对应的图像的第二幅值得到局部场变化，并根据所述局部场变化生成局部场变化蒙板。
5.根据权利要求1所述磁共振磁敏感加权成像后处理方法，其特征在于，所述根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板具体为：
将所述相位蒙板与所述局部场变化蒙板按照预设准则相结合得到所述原始图像的最终蒙板，其中，所述预设准则为：
最终蒙板=1-0.5*局部场变化蒙板*相位蒙板。
6.一种磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其特征在于，其包括：
相位蒙板模块，用于提取原始图像的相位信息,并根据所述相位信息生成相位蒙板；
局部场分布蒙板模块，用于利用局部场变化分布生成所述原始图像的局部场变化蒙板；
最终蒙板模块，用于根据所述相位蒙板以及所述局部场变化蒙板得到所述原始图像的最终蒙板；
加权模块，用于将所述最终蒙板与所述原始图像对应的幅值图像进行N次幂加权得到磁敏感加权图像。
7.根据权利要求6所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其特征在于，所述相位蒙板模块具体包括：
提取单元，用于提取所述原始图像的相位图像以及幅值图像，并对所述第一图像数据进行反傅里叶变换得到幅值为1的K数据空间，其中，所述相位图像为第一图像数据；
滤波单元，用于利用低通滤波器对所述K数据空间进行滤波，并对滤波后的K空间数据进行傅里叶变换得到滤波后的第二图像数据；
转换单元，用于根据第一图像数据和第二图像数据确定相位，并将所述相位按照预设值域转换准则转换成相位蒙板。
8.根据权利要求7所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其特征在于，所述局部场分布蒙板模块具体包括：
计算单元，用于将所述幅值为1的K数据空间减去低通滤波后的K空间数据得到当前K空间数据；
确定单元，用于对所述当前K空间数据进行傅里叶变换得到第三图像数据，其中，所述第三图像数据包括当前K空间数据对应的图像的第一幅值；
生成单元，用于将第一幅值减去滤波后的K空间数据对应的图像的第二幅值得到局部场变化，并根据所述局部场变化生成局部场变化蒙板。
9.根据权利要求7所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其特征在于，所述转换单元具体包括：
计算子单元，用于将所述第一图像数据和第二图像数据相除以得到相位；
生成子单元，用于将所述相位按照预设值域转换准则生成原图像的相位蒙板，其中，所述预设值域转换准则为：若所述相位大于等于0，则相位蒙板为1，反之为0。
10.根据权利要求6所述磁共振磁敏感加权成像后处理系统，其特征在于，所述最终蒙板模块具体用于：
将所述相位蒙板与所述局部场变化蒙板按照预设准则相结合得到所述原始图像的最终蒙板，其中，所述预设准则为：
最终蒙板=1-0.5*局部场变化蒙板*相位蒙板。
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