CN107561467A - 磁共振多对比度图像重建方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种磁共振多对比度图像重建方法和装置，该方法包括：采集N个对比度下的磁共振信号数据，磁共振信号数据包括反映组织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据；根据反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像；根据反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息图像；将各个对比度信息图像分别与多对比度图像的共享组织结构信息图像相结合，生成各个对比度的初始图像。该方法不仅可以避免组织结构信息的重复扫描，进而节省扫描时间，而且能够提高重建图像的准确性。

Description

磁共振多对比度图像重建方法和装置
技术领域
本申请涉及图像处理领域，尤其涉及一种磁共振多对比度图像重建方法和 装置。
背景技术
相较于其它成像设备，磁共振可以获得多种对比度的图像，提供更加丰富 的信息用于诊断。
传统的磁共振成像方法是将这些不同对比度的图像分别扫描和重建，因此， 磁共振的成像速度较慢，严重影响了临床的适用性。
在很多应用中，比如在弛豫参数成像、脂肪定量成像等等，会在同一台磁 共振机器里采用相同的序列利用多组不同的扫描参数对同一病人进行多次扫 描，从而获得多种不同对比度图像。这些不同对比度的图像包含多种相同的信 息，如组织结构信息。如果减少该相同信息的采集次数，例如仅采集一次该相 同信息，并将该相同信息在多种对比度图像中作为共享信息，则可以大幅降低 扫描时间。基于此，为了节省扫描时间，目前提供了一种直接共享数据的方法， 这类方法通过在频率空间共享高频信息的方法共享组织结构信息，不同对比度 的图像单独使用各自的低频信息产生不同的对比度，从而避免了高频信息的重 复扫描，节省了扫描时间。
然而，这种直接共享数据的方法，由于将一个对比度下扫描的组织结构信 息直接共享到其它对比度下的图像中，如此，会导致图像之间的对比度受到污 染，导致最终重建出的图像结果不准确。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种磁共振多对比度图像重建方法和装置，以实 现快速、准确地重建出磁共振多对比度图像。
为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：
一种磁共振多对比度图像重建方法，包括：
采集N个对比度下的磁共振信号数据，所述磁共振信号数据包括反映组 织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据；其 中，N≥2，且N为整数；
根据所述反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重建， 得到各个对比度信息图像；
根据所述反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得到 多对比度图像的共享组织结构信息图像；
将各个所述对比度信息图像分别与所述多对比度图像的共享组织结构信 息图像相结合，生成各个对比度的初始图像。
一种磁共振多对比度图像重建装置，包括：
采集单元，用于采集N个对比度下的磁共振信号数据，所述磁共振信号 数据包括反映组织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的独立对比度信 息的信号数据；其中，N≥2，且N为整数；
对比度信息图像重建单元，用于根据所述反映各个对比度下的独立对比度 信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像；
共享组织结构信息图像重建单元，用于根据所述反映组织结构信息的信号 数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息图 像；
图像结合单元，用于将各个所述对比度信息图像分别与所述多对比度图像 的共享组织结构信息图像相结合，生成各个对比度的初始图像。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的磁共振多对比度图像重建方法中，采集得到的多个对比度下 的磁共振信号数据包括反映组织结构信息的信号数据和反映对比度信息的信 号数据，在图像重建时，利用反映各个独立对比度信息的信号数据分别重建出 各自对比度信息图像，利用反映组织结构信息的信号数据联立重建出组织结构 信息图像。在本申请实施例中，对比度信息图像的重建过程与组织结构信息图 像的重建过程是两个不同的过程。由于组织结构信息图像是不同对比度下的磁 共振图像中所共有的图像，对比度信息图像是各个对比度下的磁共振图像中所 各自具有的，又由于组织结构信息图像和对比度图像是分开重建的，所以，在 本申请实施例中，在数据采集时，反映组织结构信息的信号数据在不同对比度 下可以仅采集一次，而反映图像对比度信息的信号数据在每个对比度下均进行 采集。如此，利用本申请提供的磁共振多对比度图像重建方法可以避免组织结 构信息的重复扫描，进而节省扫描时间。
同时，由于在同一台机器内用相同的序列对同一扫描对象进行多对比度扫 描时，其不同对比度下的组织结构信息相同，因此，在本申请提供的磁共振多 对比度图像重建方法中，在组织结构信息图像和对比度图像分别重建完成后， 可以将组织结构信息图像共享到不同对比度的图像中，从而生成不同对比度下 的完整图像，因此，在本申请实施例中，在不同对比度之间，共享的是组织结 构图像，而不是反映组织结构信息的磁共振信号数据。而且对比度完全由各自 数据独立生成，因此，本申请实施例在共享组织结构图像时，不存在对比度污 染的问题，因而，利用本申请实施例提供的方法能够提高重建图像的准确性。
附图说明
为了清楚地理解本申请的技术方案，下面将描述本申请具体实施方式时用 到的附图做一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本申请的部分实施例。
图1是本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法流程示意图；
图2A至图2D示出了满采样、降采样50％、25％以及12.5％时，分别得 到的图像结果示意图；
图3是本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法的实施方式一 的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法的实施方式一 的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法的实施方式一 的流程示意图；
图6A至图6C示出了螺旋状采集轨迹、径向放射状轨迹以及螺旋桨放射 装轨迹的轨迹结构示意图；
图7是本申请实施例提供的执行磁共振多对比度图像重建方法的控制设 备结构示意图；
图8是本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建装置结构示意图。
具体实施方式
在磁共振成像技术中，为了获取到用于临床诊断的较为丰富的信息，需要 采用不同对比度对被扫描对象进行多次扫描。这是因为，在磁共振成像技术临 床操作中，多个对比度的图像获取对医疗诊断具有十分重大的意义，如T1 加权(T1代表纵向弛豫时间)主要反映组织纵向弛豫的差别，具有较好的观察解 剖结构，T2加权(T2代表横向弛豫时间)主要反映组织横向弛豫的差别，可较 好的显示组织病变情况等。另外，如果仅采用一个对比度对患者进行扫描的话， 在该对比度下，图像中可能无法呈现病灶区。因此，为了获取到较为丰富的信 息，并确诊病灶，需要采用多种对比度对患者进行扫描。因此，多对比度成像 在磁共振应用中较为普遍。
如背景技术部分所述，不同对比度图像在扫描时会重复采集相同的信息， 而磁共振扫描的速度较慢，因此，为了节省扫描时间，现有技术中提出了一种 直接共享数据的方法来节省扫描时间，然而这种方法由于在图像重建过程中存 在对比度污染，存在成像不准确的问题。
为了快速、准确地重建出磁共振多对比度图像，本申请提出了一种磁共振 多对比度图像重建方法。该方法中，将对比度信息图像和共享组织结构信息图 像分别重建，然后将分别重建出的对比度信息图像和共享组织结构信息图像合 成在一起，生成对比度下的完整图像。在该方法中，由于组织结构信息图像和 对比度图像是分开重建的，可以将组织结构信息图像作为共享图像，如此将一 个对比度下的组织结构信息图像共享到其它对比度下的图像中，因此，基于该 图像重建原理，在本申请实施例中，在数据采集时，反映组织结构信息的信号 数据在不同对比度下可以仅采集一次，而反映图像对比度信息的信号数据在每 个对比度下均进行采集。如此，利用本申请提供的磁共振多对比度图像重建方 法可以避免组织结构信息的重复扫描，进而节省扫描时间。
同时，本申请提供的重建方法中，在不同对比度之间，共享的是组织结构 图像，而不是反映组织结构信息的磁共振信号数据。而且对比度完全由各自数 据独立生成，因此，本申请实施例在共享组织结构图像时，不存在对比度污染 的问题，因而，利用本申请实施例提供的方法能够提高重建图像的准确性。
因此，本申请提供的重建方法能够实现快速、准确地重建出磁共振多对比 度图像。
图1示出了本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法的流程示 意图。如图1所示，该磁共振多对比度图像重建方法包括以下步骤：
S101、采集N个对比度下的磁共振信号数据，所述磁共振信号数据包括 反映组织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的对比度信息的信号数据； 其中，N≥2，且N为整数。
需要说明，由于在不同对比度下扫描时，组织结构信息是相同的，因此， 为了节省磁共振扫描时间，可以仅采集一个对比度下的反映组织结构信息的信 号数据。
另外，反映组织结构信息的信号数据为属于频率空间中的高频磁共振信号 数据，而高频磁共振信号数据一般位于频率空间中的周边区域。
反映对比度信息的信号数据为属于频率空间中的低频磁共振信号数据，而 低频磁共振信号数据位于频率空间的中央区域。
S102、根据反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重 建，得到各个对比度信息图像LIn，其中，n∈{1,2,3,...,N}。
S103、根据反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得 到多对比度图像的共享组织结构信息图像Iave。
S104、将各个对比度信息图像分别与多对比度图像的共享组织结构信息图 像相结合，生成各个对比度下的初始图像。
设定用LIn表示对比度为n时的对比度信息图像，其中，n∈{1,2,3,...,N}。 用Iave表示多对比度图像的共享组织结构信息图像。
本步骤可以具体为：将LIn(n∈{1,2,3,...,N})分别与Iave相乘，得到各个对 比度下的初始图像In。用公式表示为：In＝LIn×Iave。
本步骤可以更具体为：I1＝LI1×Iave，I2＝LI2×Iave，…，In＝LIn×Iave，…， IN＝LIN×Iave。
以上为本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法的具体实施方 式。在该重建方法中，将对比度信息图像和组织结构信息图像分别重建，然后， 将组织结构信息图像作为共享图像与不同对比度下的对比度信息图像进行结 合，生成各个对比度下的完整图像。
由于组织结构信息图像中不含有对比度信息，因此，将组织结构信息图像 作为共享图像与不同对比度下的对比度信息图像结合生成各个对比度下的完 整图像时，不存在同一对比度下的对比度信息图像与组织结构信息图像的对比 度不同的问题，也就是说，本申请提供的图像重建方法不存在直接共享反映组 织结构信息的磁共振信号数据带来的对比度污染的问题，因此，本申请提供的 图像重建方法能够提高成像的准确性，进而提高成像质量。
另外，本申请提供的图像重建方法中，对比度信息图像的重建过程与组织 结构信息图像的重建过程是两个不同的过程。由于组织结构信息图像是不同对 比度下的磁共振图像中所共有的图像，对比度信息图像是各个对比度下的磁共 振图像中所各自具有的，又由于组织结构信息图像和对比度图像是分开重建 的，所以，在本申请实施例中，在数据采集时，反映组织结构信息的信号数据 在不同对比度下可以仅采集一次，而反映图像对比度信息的信号数据在每个对 比度下均进行采集。如此，利用本申请提供的磁共振多对比度图像重建方法可 以避免组织结构信息的重复扫描，进而节省扫描时间。
综上，本申请提供的磁共振多对比度图像重建方法能够实现快速、准确地 重建出磁共振多对比度图像的目的。
针对本申请提供的磁共振多对比度图像重建方法，可以有多种可能的实现 方式。下面逐一介绍这多种可能的实现方式。
实施方式一
在介绍实施方式一之前，首先介绍实施方式一得以实现的前提条件。
在磁共振多对比度图像中，反映组织结构信息的磁共振信号在频率空间属 于高频信号，位于填充K空间周边区域的信号为反映组织结构信息的信号。 需要数量较多的信号才能反映出组织结构信息。反映对比度信息的信号在频率 空间属于低频信号，因此，很少数量的信号就能反映出对比度，如此，可以仅 扫描填充K空间中央区域的信号即可获取到反映对比度信号的磁共振信号数 据。
其中，K空间是指磁共振信号空间(原始数据空间)，即为傅里叶变换空间， K空间采样得到的信号数据经过傅里叶逆变换再取模，即可得到磁共振图像。
另外，磁共振扫描的一种方式是逐行进行扫描。逐行扫描的特点是，一行 扫描所需的时间很短，但是在从一行换到另一行进行扫描时，需要等待较长时 间，所以，磁共振扫描所消耗的时间主要来自等待换行扫描的时间。基于此， 为了加快磁共振成像速度，可以减少扫描的行数，从而减少换行次数，进而减 少等待换行扫描的时间。
需要说明，本申请实施方式一为了节省磁共振扫描时间，加快磁共振成像 速度，采用部分采样的方式即降采样的方式采集数据。本申请实施例采用按行 扫描且按照等距离降采样的方式采集每个对比度下的磁共振信号数据。作为示 例，采用SENSE加速方法按照等距离降采样的方式采集每个对比度下的磁共 振信号数据。所谓SENSE加速方法是在信号采集过程中采用敏感线圈作为采 集通道。靠近敏感线圈的信号较强、远离敏感线圈的信号较弱，因此，采用 SENSE加速方法进行信号采集可以减少不同采集通道的信号的干扰，如此重 建出高质量的磁共振图像。所谓SENSE为Sensitivity Encoding的简写，其中 文意思为敏感度编码。
需要说明，当采用按行扫描且按照等距离降采样的方式采集磁共振信号数 据时，由这些磁共振信号数据直接生成的图像之间相互折叠，这些图像称为折 叠图。
每一折叠图的大小与采集数据的加速倍数相关。假设采集数据的加速倍数 为R，则每一折叠图的大小为原始图像的1/R。
以像素点阵为256*256，加速4倍为例说明。在该示例中，原始图像折叠了 4次，原始图像的第1行、第1+64＝65行、第1+64+64＝129行，第129+64＝193行 的采样点数据折叠在一起。原始图像的第2行、第2+64＝66行，第2+64+64＝130 行和第2+64+64+64＝194行对应的采样点数据折叠在一起，依次类推，原始图 像就被折叠了4次。
折叠图中的第1行对应的采样点数据为无折叠图像的第1行、第65行，第129 行和第193行对应的采样点数据。折叠图中的第2行对应的采样点数据为原始图 像的第2行、第2+64＝66行，第2+64+64＝130行和第2+64+64+64＝194行对应的采 样点数据。
在图像空间，利用这些数据重建出的图像就形成了折叠图。如此，1个 256*256的图像就被折叠了4次，变成了256/4*256＝64*256行的图。如此，折叠 图上的每一个点对应4个折叠点。
换句话说，图像折叠的次数与降采样的比例有关，图2A至图2D示出了满 采样、降采样50％、25％以及12.5％时，分别得到的图像结果示意图。如图2B 所示，当降采样的采样点为满采样的采样点的50％时，即采样速度加速2倍， 则图像折叠2次，折叠图上的每一个采样点由原无折叠图的2个采样点折叠而 成；如图2C所示，当降采样的采样点为满采样的采样点的25％时，即采样速度 加速4倍，则图像折叠4次，折叠图上的每一个采样点由原无折叠图的4个采样 点折叠而成；如图2D所示，当降采样的采样点为满采样的采样点的12.5％时， 即采样速度加速8倍，则图像折叠8次，折叠图上的每一个采样点由原无折叠图的8个采样点折叠而成。
作为示例，设定降采样的采样点为满采样时的采样点的1/4，则需要每隔4 行采集一次数据。即采集的像素行包括第1行、第5行、第9行，…，第(4n+1) 行，…。由于采样点的行数为满采样行数的1/4，如此，磁共振扫描速度可以 加快4倍，原始图像被折叠4次。
基于上述前提条件，实施方式一的流程示意图如图3所示，其包括磁共振 信号数据采集过程以及图像重建过程，其中，磁共振信号数据采集过程包括以 下步骤：
S301、设置各个对比度下的磁共振扫描参数。
磁共振扫描参数可以为本领域惯用的各个磁共振扫描参数。
S302、根据设置后的磁共振扫描参数，按照等距离降采样的方式采集各个 对比度下的磁共振信号数据，每个对比度下采集到J幅折叠图的磁共振信号数 据其中，n∈{1,2,3,...,N}，j∈{1,2,3,...,J}，N为对比度个数，N≥2，且N为整 数；J为每个对比度下的采集通道个数，且J为正整数。
作为示例，本步骤可以具体为：采用采集通道个数为J的SENSE方法，根 据设置后的磁共振扫描参数，按照每隔4行的降采样的方式采集各个对比度下 的磁共振信号数据。作为示例，采集到的对比度1下对应的磁共振信号数据为 对比度n下对应的磁共振信号数据为因此，一个对比度 下采集到J幅折叠图的磁共振信号数据，N个对比度下共采集到J*N幅折叠图的 磁共振信号数据
每幅折叠图的磁共振信号数据中包括反映组织结构信息的信号数据和 反映对比度信息的信号数据。
图像重建过程包括以下步骤：
S303、分别将属于同一对比度下的J幅折叠图的磁共振信号数据合成重 建成一个初始对比度信息图像
为方便描述，将对比度1下的J幅折叠图中的磁共振信号数据分别表示为将对比度2下的J幅折叠图中的磁共振信号数据分别表示为 依次类推，对比度N下的J幅折叠图中的磁共振信号数据分别表 示为
本步骤可以具体为：将对比度1下的J幅折叠图中的磁共振信号数据 合成在一起，重建出一个初始对比度信息图像将对比度2下的J 幅折叠图中的磁共振信号数据合成在一起，重建出一个初始对比度信 息图像依次类推，将对比度N下的J幅折叠图中的磁共振信号数据 合成在一起，重建出一个初始对比度信息图像如此，通过步骤 S303能够得到N个初始对比度信息图像
其中，合成的初始对比度信息图像中包括反映对比度的 信息和反映共享组织结构信息。
S304、分别对各个对比度下的初始对比度信息图像进行去除噪声和伪影处 理，得到各个对比度下的对比度信息图像LIn。
因上述N个初始对比度信息图像中包括反映对比度的信息 反映共享组织结构信息，而反映共享组织结构信息的信号数据会在图像重建中 带来噪声和伪影。因此，需要从各个对比度下的初始对比度信息图像中将共享 组织结构信息去除，从而达到去除初始对比度信息图像中的噪声和伪影。
因为反映对比度的信息的信号为低频信号，反映共享组织结构信息的信号 为高频信号。因此，为了得到质量较好的各个对比度下的对比度信息图像LIn， 可以采用低通滤波对各个对比度信息图像进行处理，低通滤波能够将图像中的 高频信号数据滤掉，仅剩下低频信号数据，从而实现对各个对比度下的初始对 比度信息图像进行去除噪声和伪影处理，得到各个对比度下的对比度信息图像 LIn的目的。
需要说明，得到的各个对比度信息图像LI1,LI2,...,LIn,...,LIN为低分辨率图像，该低分辨率图像能够反映图像的对比度信息。
S305、计算N个对比度信息图像LIn的平均值LIave。
用公式表示为：
通过该步骤即实现了各个对比度下的对比度信息图像LIn的图像关联。
S306、分别将各个对比度下的对比度信息图像LIn与所述平均值LIave相除， 得到各个对比度下的图像比值rIn。
该步骤对应的计算通用公式为：rIn＝LIn/LIave，其中，n∈{1,2,3,...,N}。通 过该步骤得到N个对比度下的图像比值rIn。
S307、根据方程建立求解组织结构信息图像的 联立方程组；所述联立方程组内包括J*N个方程，n表示对比度，n∈{1,2,3,...,N}， j表示采集通道，j∈{1,2,3,...,J}；
其中，R为降采样的倍数，XL为第L个折叠点，rIn(XL)为对比度n下的 第L个折叠点的图像比值，Iave(XL)为第L个折叠点的组织结构信息图像， Cj(XL)为第L个折叠点的第j个通道的敏感度；其中，Cj(XL)也就是采集第L 个折叠点的数据时采用的敏感线圈的敏感度，该数值可以通过查找对应敏感线 圈的性能参数得到。
方程表示的意义如下：采集到的折叠图的信号 数据是由R个折叠点相加得到的，每个折叠点等于共享组织结构信息图像Iave乘以图像比值rIn再乘以采集通道敏感度。
每一对比度下的一个折叠图的磁共振信号数据建立一个方程一个对比度下有J幅折叠图，因此，一个对比度 下的磁共振信号数据可以建立J个方程，N个对比度的磁共振信号数据可以建 立J*N个方程。
上述联立方程组可以具体为：
在该联立方程组中，R，rIn＝LIn/LIave，以及Cj(xL)均为已知数，未知 数为Iave(xL)，因此，联立方程组中的各个方程中具有一个共同的未知数Iave(xL)， 而该未知的Iave(xL)为各个对比度下所共同具有的组织结构信息图像。
S308、求解联立方程组的解，所述联立方程组的解为组织结构信息图像。
S309、将各个所述对比度信息图像分别与组织结构信息图像相结合，生成 各个对比度下的初始图像In。
在本申请实施例中，为了减少反映组织结构信息的重复扫描，在数据采集 过程中，可以仅采集一次组织结构信息，然后重建出组织结构信息图像。在图 像重建时，可以将组织结构信息图像作为共享图像，将其共享为不同对比度下 的组织结构信息图像。
本步骤具体可以为：将对比度1的对比度信息图像LI1与组织结构信息图 像Iave相结合，生成对比度1下的初始图像I1。将对比度2的对比度信息图像LI2与组织结构信息图像Iave相结合，生成对比度2下的初始图像I2。以此类推， 直至得到对比度N下的初始图像IN。
作为本申请的一可选实施例，步骤S309得到的各个对比度下的初始图像 In的质量可能不是很理想，为了获取到理想的各个对比度下的图像In的质量， 步骤S309之后，还可以包括步骤S310。
S310、以目标图像与所述初始图像In相似为约束条件，并以目标图像与采 集到的磁共振信号数据相吻合为目标，对各个对比度下的初始图像进行优化 处理，得到目标图像。
下面以对比度1作为示例，说明S310的具体实现方式。在对比度1下， 以对比度1下的目标图像与对比度1下的初始图像I1相似作为约束条件，并以 目标图像与采集到的J组磁共振信号数据相吻合为目标，对对比度1下的初 始图像I1进行优化处理，得到对比度1下的目标图像。作为示例，可以采用先 验知识约束的SENSE方法对初始图像进行优化处理。
按照上述示例所述的类似方法，依次得到其它对比度下的目标图像。
以上为本申请实施方式一。在该具体实施方式中，通过降采样的方式减少 了采样点的数量，进而节省了磁共振扫描时间，提高了磁共振成像速率。
另外，在该具体实施方式中，对比度信息的图像与组织结构信息图像分别 重建，如此，在数据采集时，可以减少反映组织结构信息的信号数据的采集次 数，减少重复扫描次数，进而节省磁共振扫描时间，提高磁共振成像速率。
此外，在该具体实施方式中，将组织结构信息图像作为共享图像，在其重 建完成后，将其共享到其它对比度下，与该对比度下的对比度信息图像结合， 生成该对比度下的对比度图像。由于组织结构信息图像中不含有对比度信息， 不存在同一对比度下的对比度信息图像与组织结构信息图像的对比度不同的 问题，也就是说，本申请提供的图像重建方法不存在直接共享反映组织结构信 息的磁共振信号数据带来的对比度污染的问题，因此，本申请提供的图像重建 方法能够提高成像的准确性，进而提高成像质量。
另外，在实施方式一中，在重建组织结构信息图像Iave时，通过求解线性 方程组的解实现。该线性方程组的求解过程不存在迭代和参数调整，因此，本 申请实施方式一提供的磁共振多对比度图像的重建方法重建的图像稳定性较 高。
在上述实施方式一中，利用扫描得到的折叠图中的磁共振信号数据合成初 始对比度信息图像，然后通过去除反映共享组织结构信息的信号给图像带来的 噪声和伪影处理，得到对比度信息图像。为了免去对图像进行去除噪声和伪影 处理的麻烦，还可以在数据采集过程中，直接采集反映对比度信息的磁共振信 号数据，利用该磁共振信号数据来重建对比度信息图像。具体参见实施方式二。
实施方式二
实施方式二与实施方式一有诸多相似之处，为了简要起见，实施方式二着 重介绍两者的不同之处，其相似之处，请参见实施方式一的相关描述。
图4是本申请实施方式二的流程示意图。如图4所示，该实施方式二也包括 数据采集过程和图像重建过程，其中，数据采集过程包括以下步骤：
S401至S402与实施方式一中的步骤S301至S302相同，为了简要起见，在 此不再详细描述。
S403、根据设置后的磁共振扫描参数，采集每个对比度的频率空间中的中 央区域的磁共振信号数据，其中，每个对比度的频率空间中的中央区域的磁共 振信号数据为反映每个对比度下的对比度信息的信号数据每个对比度得 到J组反映对比度信息的信号数据
其中，n表示对比度，n∈{1,2,3,...,N}，j表示采集通道，j∈{1,2,3,...,J}。
为了在反映对比度信息的图像的重建过程中，直接重建出噪声和伪影较少 的图像，本申请在数据采集过程中，除了按照等距离降采样的方式采集各个对 比度下的磁共振信号数据外，还可以包括：根据设置后的磁共振扫描参数，采 集每个对比度下的频率空间中的中央区域的磁共振信号数据。作为示例，当图 像像素点阵为256*256时，该频率空间中的中央区域可以为最中间的32行，例 如可以为第94行至126行。
图像重建过程包括以下步骤：
S404、将采集得到的各个对比度下的频率空间中的中央区域的磁共振信号 数据合成重建成一个合成图像LIn，该合成图像即为相应对比度下的对比度 信息图像LIn。
本步骤可以具体为：将采集得到的对比度1下的反映对比度信息的信号数 据即步骤S403采集到的对比度1下的信号数据合成重建成一 个合成图像LI1。将采集得到的对比度2下的反映对比度信息的信号数据 即步骤S403采集到的对比度1下的信号数据合成重建成一个 合成图像LI2。依次类推，将采集得到的对比度N下的反映对比度信息的信号 数据即步骤S403采集到的对比度N下的信号数据合成重建 成一个合成图像LIN。
S405至S410与实施方式一中的步骤S305至S310相同，为了简要起见，在 此不再详细描述，具体信息请参见实施方式一中有关步骤S305至S310的相关描 述。
以上为本申请实施方式二的具体实现方式。
在该具体实施方式二，能够根据采集到的反映图像对比度信息的信号数据 直接重建出噪声和伪影较少的各个对比度下的对比度信息图像，无需再对该重 建出的对比度信息图像进行去除噪声和伪影处理，即可满足使用要求。因此， 相较于实施方式一，实施方式二的重建方法相对比较简单。且重建得到的各个 对比度下的图像的质量也相对较高。
需要说明，实施方式一和实施方式二中，数据采集方式是按照等距离降采 样的方式。此外，还可以采用K空间填充的方式来采集磁共振信号数据。具体 参见实施方式三。
实施方式三
图5是本申请实施方式三中的流程示意图。如图5所示，该实施方式3包括 以下步骤：
S501、设置各个对比度下的磁共振扫描参数。
S502、根据设置后的磁共振扫描参数，采用K空间中央区域的采样点满 采的采集方式按照预设采集轨迹分别采集各个对比度下的磁共振信号数据，所 述各个对比度下的磁共振信号数据包括K空间中央区域的磁共振信号数据和 K空间周边区域的磁共振信号数据；所述预设采集轨迹为螺旋状轨迹或放射状 轨迹；
其中，K空间中央区域的磁共振信号数据为反映对比度的信号数据K空间周边区域的磁共振信号数据为N个对比度下反映组织结构信息的信号数据N为对比度个数，N≥2，且N为整数； J为每个对比度下的采集通道个数，J为正整数。
图6A示出了螺旋状采集轨迹示意图。图6B示出了径向放射状轨迹示意 图，图6C示出了螺旋桨放射状轨迹示意图。径向放射状轨迹和螺旋桨放射状 轨迹的采样原理相同，其不同之处仅在于每次采样的采样点行数不同，其中， 采用径向放射状轨迹进行采样时，每次采集一行采样点数据，而采用螺旋桨放 射装轨迹进行采样时，则每次采集多行采样点数据。
S503、利用SENSE方法将属于同一对比度下的J组反映对比度的信号数 据的磁共振信号数据合成重建成一个合成图像LIn，该合成图像LIn即为相 应对比度下的对比度信息图像。
步骤S504至步骤S505与实施方式中的步骤S305至步骤S306相同，为 了简要起见，在此不再详细描述。
S506、根据方程建立求解组织结构信息图像的联立方程组；所述联立方程组内包括J*N个方程；FFT是包括傅里叶变换、 网格化算法在内的编码。
在建立的联立方程组中，rIn、Cj和均为已知数，只有Iave为未知数。因 此，通过求解该方程最小值对应的Iave，即可求解出组织结构信息图像。
S507、求解联立方程组最小化时对应的Iave，该Iave为组织结构信息图像。
步骤S508至步骤S509与实施方式中的步骤S309至步骤S310相同，为 了简要起见，在此不再详细描述。
以上为本申请实施方式三。该在实施方式中，利用K空间填充的方式采集 磁共振信号数据。且在组织结构信息图像重建时，利用求解最小化方程得到。
以上为本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建方法的具体实施方 式。
上述实施例所述的磁共振多对比度图像重建方法可以由图7所示的控制设 备执行。图7所示的控制设备包括处理器(processor)710，通信接口 (CommunicationsInterface)720，存储器(memory)730，总线740。处理器710， 通信接口720，存储器730通过总线740完成相互间的通信。
其中，存储器730中可以存储有磁共振多对比度图像重建的逻辑指令，该 存储器例如可以是非易失性存储器(non-volatile memory)。处理器710可以调 用执行存储器730中的磁共振多对比度图像重建的逻辑指令，以执行上述的磁 共振多对比度图像重建方法。作为实施例，该磁共振多对比度图像重建的逻辑 指令可以为控制软件对应的程序，在处理器执行该指令时，控制设备可以对应 地在显示界面上显示该指令对应的功能界面。
磁共振多对比度图像重建的逻辑指令的功能如果以软件功能单元的形式 实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质 中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的 部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产 品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个 人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部 或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM， Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述的磁共振多对比度图像重建的逻辑指令，可以称为“磁共振多对比度 图像重建装置”，该装置可以划分成各个功能模块。具体参见以下实施例。
下面介绍本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建装置的具体实施 方式。
图8是本申请实施例提供的磁共振多对比度图像重建装置结构示意图。如 图8所示，该装置包括：
采集单元81，用于采集N个对比度下的磁共振信号数据，所述磁共振信 号数据包括反映组织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的独立对比度 信息的信号数据；其中，N≥2，且N为整数；
对比度信息图像重建单元82，用于根据所述反映各个对比度下的独立对 比度信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像；
共享组织结构信息图像重建单元83，用于根据所述反映组织结构信息的 信号数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息 图像；
图像结合单元84，用于将各个所述对比度信息图像分别与所述多对比度 图像的共享组织结构信息图像相结合，生成各个对比度的初始图像。
为了提高最终得到的多对比度图像，上述所述的重建装置还可以包括：
图像处理单元85，用于以目标图像与所述初始图像相似为约束条件，并 以目标图像与采集到的磁共振信号数据相吻合为目标，对各个对比度下的初始 图像进行优化处理，得到目标图像。
作为本申请的第一种可能实现方式，采集单元81可以具体包括：
第一设置子单元，用于设置各个对比度下的磁共振扫描参数；
第一采集子单元，用于根据设置后的磁共振扫描参数，按照等距离降采样 的方式采集各个对比度下的磁共振信号数据，每个对比度下采集到J幅折叠图 的磁共振信号数据；其中，J为每个对比度下的采集通道个数，且J为正整数。
作为本申请的第二种可能实现方式，采集单元81除了可以包括上述所述 的第一设置子单元和第一采集子单元外，还可以包括：
第二采集子单元，用于根据设置后的磁共振扫描参数，采集各个对比度下 的频率空间中的中央区域的磁共振信号数据，其中，每个对比度下的频率空间 中的中央区域的磁共振信号数据为反映每个对比度下的独立对比度信息的信 号数据，每个对比度得到J组反映独立对比度信息的信号数据。
基于本申请的第一种可能实现方式，对比度信息图像重建单元82可以具 体包括：
第一重建子单元，用于分别将属于同一对比度下的J幅折叠图的磁共振信 号数据合成重建成一个初始合成图像；
处理子单元，用于分别对每个对比度下的初始合成图像进行去除噪声和伪 影处理，得到每个对比度信息图像。
基于本申请的第二种可能实现方式，对比度信息图像重建单元82可以具 体包括：
第二重建子单元，将属于同一对比度下的频率空间中的中央区域的磁共振 信号数据合成重建成一个合成图像，该合成图像即为相应对比度下的对比度信 息图像。
基于本申请的第一种和第二种可能实现方式，共享组织结构信息图像重建 单元83可以具体包括：
第一计算子单元，用于计算N个对比度信息图像LIn的平均值LIave， n∈{1,2,3,...,N}；
第二计算子单元，用于分别将各个对比度下的对比度信息图像LIn与所述 平均值LIave相除，得到各个对比度下的图像比值rIn；
方程组建立子单元，用于根据方程建立求解组 织结构信息图像的联立方程组；所述联立方程组内包括J*N个方程；其中，为对比度为n时，采集得到的第j个折叠图的磁共振信号数据，R为降采样的 倍数，xL为第L个折叠点，rIn(xL)为对比度n下的第L个折叠点的图像比值， Iave(xL)为第L个折叠点的组织结构信息图像，Cj(xL)为第L个折叠点的第j个 通道的敏感度；
第三计算子单元，用于求解联立方程组的解，所述联立方程组的解为组织 结构信息图像。
作为本申请的第三种可能实现方式，采集单元81可以具体包括：
第二设置子单元，用于设置各个对比度下的磁共振扫描参数；
第三采集子单元，用于根据设置后的磁共振扫描参数，采用K空间中央 区域的采样点满采的采集方式按照预设采集轨迹分别采集各个对比度下的磁 共振信号数据，所述各个对比度下的磁共振信号数据包括K空间中央区域的 磁共振信号数据和K空间周边区域的磁共振信号数据；所述预设采集轨迹为 螺旋状轨迹或放射状轨迹；
其中，K空间中央区域的磁共振信号数据为反映独立对比度信息的信号 数据，K空间周边区域的磁共振信号数据为N个对比度下反映组织结构信息 的信号数据，J为每个对比度下的采集通道个数，每个对比度下采集到J组磁 共振信号数据。
基于本申请实施例的第三种可能实现方式，对比度信息图像重建单元82 可以具体包括：
将属于同一对比度下的J组K空间中央区域的磁共振信号数据合成重建成 一个合成图像，该合成图像即为相应对比度下的对比度信息图像。
基于本申请实施例的第三种可能实现方式，所述共享组织结构信息图像重 建单元83可以具体包括：
第四计算子单元，用于计算N个对比度信息图像LIn的平均值LIave， n∈{1,2,3,...,N}；
第五计算子单元，用于分别将各个对比度下的对比度信息图像LIn与所述 平均值LIave相除，得到各个对比度下的图像比值rIn，n∈{1,2,3,...,N}；
第六计算子单元，用于根据方程建立求解组织结构信息图像的联立方程组；所述联立方程组内包括J*N个方程；FFT 是包括傅里叶变换、网格化算法在内的编码；Cj为第j个通道的敏感度；Iave为 待求解的组织结构信息图像，为对比度为n时，第j幅折叠图中反映组织结 构信息的信号数据；
第七计算子单元，用于求解联立方程组的解，所述联立方程组的解为组织 结构信息图像。
以上为本申请的具体实施方式。

Claims (11)

1.一种磁共振多对比度图像重建方法，其特征在于，包括：
采集N个对比度下的磁共振信号数据，所述磁共振信号数据包括反映组织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据；其中，N≥2，且N为整数；
根据所述反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像；
根据所述反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息图像；
将各个所述对比度信息图像分别与所述多对比度图像的共享组织结构信息图像相结合，生成各个对比度的初始图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集N个对比度下的磁共振信号数据，具体包括：
设置各个对比度下的磁共振扫描参数；
根据设置后的磁共振扫描参数，按照等距离降采样的方式采集各个对比度下的磁共振信号数据，每个对比度下采集到J幅折叠图的磁共振信号数据；其中，J为每个对比度下的采集通道个数，且J为正整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据设置后的磁共振扫描参数，按照等距离降采样的方式采集各个对比度下的磁共振信号数据之后，还包括：
根据设置后的磁共振扫描参数，采集各个对比度下的频率空间中的中央区域的磁共振信号数据，其中，每个对比度下的频率空间中的中央区域的磁共振信号数据为反映每个对比度下的独立对比度信息的信号数据，每个对比度得到J组反映独立对比度信息的信号数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述反映各个对比度下的独立对比度的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像，具体包括：
分别将属于同一对比度下的J幅折叠图的磁共振信号数据合成重建成一个初始合成图像；
分别对每个对比度下的初始合成图像进行去除噪声和伪影处理，得到每个对比度信息图像。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像，具体包括：
将属于同一对比度下的频率空间中的中央区域的磁共振信号数据合成重建成一个合成图像，该合成图像作为相应对比度下的对比度信息图像。
6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息图像，具体包括：
计算N个对比度信息图像LIn的平均值LIave，n∈{1,2,3,...,N}；
分别将各个对比度下的对比度信息图像LIn与所述平均值LIave相除，得到各个对比度下的图像比值rIn；
根据方程建立求解组织结构信息图像的联立方程组；所述联立方程组内包括J*N个方程；其中，为对比度为n时，采集得到的第j个折叠图的磁共振信号数据，R为降采样的倍数，XL为第L个折叠点，rIn(XL)为对比度n下的第L个折叠点的图像比值，Iave(XL)为第L个折叠点的组织结构信息图像，Cj(XL)为第L个折叠点的第j个通道的敏感度；
求解联立方程组的解，所述联立方程组的解为共享组织结构信息图像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集N个对比度下的磁共振信号数据，具体包括：
设置各个对比度下的磁共振扫描参数；
根据设置后的磁共振扫描参数，采用K空间中央区域的采样点满采的采集方式按照预设采集轨迹分别采集各个对比度下的磁共振信号数据，所述各个对比度下的磁共振信号数据包括K空间中央区域的磁共振信号数据和K空间周边区域的磁共振信号数据；所述预设采集轨迹为螺旋状轨迹或放射状轨迹；
其中，K空间中央区域的磁共振信号数据为反映独立对比度信息的信号数据，K空间周边区域的磁共振信号数据为N个对比度下反映组织结构信息的信号数据，J为每个对比度下的采集通道个数，每个对比度下采集到J组磁共振信号数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像，具体包括：
将属于同一对比度下的J组K空间中央区域的磁共振信号数据合成重建成一个合成图像，该合成图像作为相应对比度下的对比度信息图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息图像，具体包括：
计算N个对比度信息图像LIn的平均值LIave，n∈{1,2,3,...,N}；
分别将各个对比度下的对比度信息图像LIn与所述平均值LIave相除，得到各个对比度下的图像比值rIn，n∈{1,2,3,...,N}；
根据方程建立求解组织结构信息图像的联立方程组；所述联立方程组内包括J*N个方程；FFT是包括傅里叶变换、网格化算法在内的编码；Cj为第j个通道的敏感度；Iave为待求解的组织结构信息图像，为对比度为n时，第j幅折叠图中反映组织结构信息的信号数据；
求解联立方程组的解，所述联立方程组的解为共享组织结构信息图像。
10.根据权利要求1-5、7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述生成各个对比度下的初始图像之后，还包括：
以目标图像与所述初始图像相似为约束条件，并以目标图像与采集到的磁共振信号数据相吻合为目标，对各个对比度下的初始图像进行优化处理，得到目标图像。
11.一种磁共振多对比度图像重建装置，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集N个对比度下的磁共振信号数据，所述磁共振信号数据包括反映组织结构信息的信号数据和反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据；其中，N≥2，且N为整数；
对比度信息图像重建单元，用于根据所述反映各个对比度下的独立对比度信息的信号数据进行图像重建，得到各个对比度信息图像；
共享组织结构信息图像重建单元，用于根据所述反映组织结构信息的信号数据进行图像共享信息联合重建，得到多对比度图像的共享组织结构信息图像；
图像结合单元，用于将各个所述对比度信息图像分别与所述多对比度图像的共享组织结构信息图像相结合，生成各个对比度的初始图像。
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