CN108022210A - 一种mri数据的处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种磁共振成像MRI数据的处理方法，该方法应用于MRI系统，包括：获取检测对象的MRI数据；对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果；对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果；根据所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果；根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。该方法可以消除幅值数据的波纹效应，也可以保留相位数据的准确性。

Description

一种MRI数据的处理方法和装置
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种MRI数据的处理方法和装置。
背景技术
由于磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)的特点，采集到的MRI数据是复数数据。对于MRI数据而言，复数插值是一个比较重要的处理步骤，通过对MRI数据进行复数插值得到插值结果，利用插值结果进行图像重建，即可得到MRI幅值图像和MRI相位图像。
但由于复数插值的特殊性，利用现有的插值方法对MRI数据进行插值处理，可能会导致重建的MRI幅值图像出现波纹状伪影，或者导致重建的MRI相位图像中部分位置的相位发生改变，从而影响医生的医学诊断。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种MRI数据的处理方法和装置，用以提高重建得到的MRI幅值图像和MRI相位图像的质量。
具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：
本申请第一方面，提供了一种MRI数据的处理方法，所述方法应用于MRI系统，所述方法包括：
获取检测对象的MRI数据；
对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果；
对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果；
根据所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果；
根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。
本申请第二方面提供了一种MRI数据的处理装置，所述装置应用于MRI系统，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取检测对象的MRI数据；
实部虚部插值模块，用于对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果；
幅值插值模块，用于对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果；
计算模块，用于根据所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果；
图像重建模块，用于根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。
本申请提供的MRI数据的处理方法和装置的有益效果：通过对MRI数据的实部、虚部和幅值分别进行插值，并结合三种插值结果得到MRI数据的目标插值结果，该目标插值结果既可以消除幅值数据的波纹效应，也可以保留相位数据的准确性。
附图说明
图1是本申请一示例性实施例示出的一种MRI系统的结构示意图；
图2是一种出现波纹状伪影的MRI幅值图像的示意图；
图3是一种部分位置的相位发生改变的MRI相位图像的示意图；
图4是本申请一示例性实施例示出的一种MRI数据的处理方法的流程图；
图5是根据图4的方法得到的MRI幅值图像的示意图；
图6是根据图4的方法得到的MRI相位图像的示意图；
图7是本申请一示例性实施例示出的一种控制设备的结构示意图；
图8是本申请一示例性实施例示出的一种MRI数据的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
以下，首先对MRI系统和本申请中的部分用语进行说明。
如图1所示，简单示意了MRI系统的组成，主要包括检查床、磁体、梯度线圈、射频线圈、主计算机、梯度放大器、射频控制器和控制台。
“复数”：形如a+bi(a，b均为实数)的数被称为复数，其中a称为实部，b称为虚部，i称为虚数单位。复数除了实部加虚部的形式外，还可以写成指数形式，形如其中，A称为幅值，称为相位。
“插值”：是数据处理中经常使用的方法。例如，自变量x的连续变化可能遵循某一函数规律f(x)，但是通常只能测得有限离散的数据点。利用已有的数据点产生新的数据点的方法便称为插值。在图像处理中，插值可以提高重建图像的分辨率。
“伪影”，是指在MRI成像过程中，由于某种或某些因素，而出现了人体组织原来并不存在的影像。伪影可能造成图像模糊、细节丢失，甚至使图像不可辨认。
下面结合说明书附图和各实施例对本发明技术方案进行说明。
常用的复数插值方法一般有两种，一种是对复数的实部和虚部分别进行插值，一种是对复数的幅值和相位分别进行插值。
但对于MRI数据而言，如果对MRI数据的实部和虚部分别进行插值，则插值过程中可能会受到相位调制的影响，造成MRI数据的幅值发生振动，进而导致重建出的MRI幅值图像出现波纹状伪影。以一维数据简单说明，假设t1＝1，t2＝i，那么对t1和t2进行插值，可得到t1.5＝0.5+0.5i；从幅值角度来看，显然，插值得到的t1.5的幅值与t1和t2的幅值成非线性变化，因此从MRI幅值图像看便会出现波纹状伪影。如图2所示，图2中的白色竖线便是因幅值数据波动引入的波纹状伪影。
而如果对MRI数据的幅值和相位分别进行插值，则可能会造成相位数据被平滑，进而导致重建出的MRI相位图像中部分位置的相位发生改变，如图3所示，图3中从亮到暗的分界线理论上应是光滑的曲线，但由于部分位置的相位数据不准确，使得分界线最终呈现锯齿状。
针对对MRI数据进行复数插值出现的波动伪影和相位改变的问题，目前主要的解决方法是通过增加采样点来避免，但是采样点越多，MRI扫描需要的时间及存储空间也会越大。
为了能在不增加采样点的情况下解决上述问题，本申请提出了一种MRI数据的处理方法，该方法通过对MRI数据的实部、虚部和幅值分别进行插值，并结合三种插值结果得到MRI数据的目标插值结果，该目标插值结果既可以消除幅值数据的波纹效应，也可以保留相位数据的准确性。
如下说明本申请提供的MRI数据的处理方法。本方法不仅可以用于处理MRI数据，还可以用于处理其它的复数数据，例如，若在以后通过计算机层析成像(ComputedTomography，CT)技术、X线成像技术(X ray)等采集到的扫描数据也是复数数据，则也可以采用本方法对CT数据、X ray数据等扫描数据进行处理。
如下以MRI数据为例，说明本申请提供的方法。图4为本申请方法的实施流程，可以包括以下步骤：
步骤401：获取检测对象的MRI数据。
MRI数据本身为复数数据，可表示为以下形式：
D(r)＝R(r)+i*I(r)................公式(1)
其中，R(r)和I(r)分别为图像数据的实部和虚部，r＝[x,y,z]，表示插值前的图像坐标。MRI数据由有限个离散的数据点组成。
如果写成指数形式，MRI数据还可以表示为：
D(r)＝M(r).*eiφ(r)................公式(2)
其中，M(r)表示图像数据的幅值，可以通过下述公式(3)得到，φ(r)表示图像数据的相位，可以通过下述公式(4)得到。
φ(r)＝arctan(I(r)/R(r))................公式(4)
需要说明的是，这里的“.”表示离散数据点的点运算。例如，“.*”表示点的乘运算，“./”表示点的除运算。
步骤402：对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果。
具体的，对MRI数据D(r)的实部R(r)和虚部I(r)分别进行插值，可以得到实部插值结果R'(t)：
R'(t)＝Inp1(R(r))................公式(5)
以及虚部插值结果I'(t)：
I'(t)＝Inp2(I(r))................公式(6)
其中，t＝[x',y',z']表示插值后的图像坐标，r＝[x,y,z]表示插值前的图像坐标。需要说明的是，在本申请后续出现的“t”和“r”的含义均与此处相同。
Inp1和Inp2表示插值算法，可以是已有的插值算法(如线性插值、样条插值等)中的其中一个，Inp1和Inp2可以是相同的算法，也可以是不同的算法。
步骤403：对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果。
具体的，首先根据上述公式(3)，可以求得MRI数据D(r)的幅值M(r)；然后对求得的M(r)进行插值，可以得到幅值插值结果M'(t)：
M'(t)＝Inp3(M(r))................公式(7)
其中，t的含义同上，表示插值后的图像坐标；Inp3也表示插值算法，为已有的插值算法之一，可以与Inp1和Inp2为相同的算法，也可以为不同的算法。
需要注意的是，不论Inp1、Inp2t和Inp3采用何种插值算法，需要保证插值得到的R'(t)、I'(t)和M'(t)中t的取值以及数量保持一致。
步骤404：结合所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果。
所述目标插值结果可以有多种计算方式，本申请仅列举以下两种。
第一种：
首先，根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)。
然后，根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据D'(t)，得到目标插值结果H(t)：
H(t)＝M'(t).*D'(t)./|(D'(t))|................公式(8)
其中，“||”为求取幅值运算，即对于公式(8)而言，M'(t)相当于H(t)的幅值部分，M'(t)的引入可以消除MRI图像的波纹状伪影。D'(t)./|(D'(t))|相当于H(t)的相位部分，它的引入可以保证MRI图像的相位准确性。
公式(8)中的“.*”和“./”如上所述，分别表示点的乘和除运算。例如，假设当t＝[x1,y1,z1]时，M'(t)＝5，D'(t)＝1+i，则根据公式(8)可以得到，当t＝[x1,y1,z1]时，
第二种：
首先，根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)。
其次，计算新的MRI数据D'(t)的相位φ'(t)：
φ'(t)＝arctan(I'(t)/R'(t))................公式(9)
然后，根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据的相位φ'(t)，得到目标插值结果H(t)：
H(t)＝M'(t).*exp(i.*φ'(t))................公式(10)
对于公式(10)而言，M'(t)相当于H(t)的幅值部分，M'(t)的引入可以消除MRI图像的波纹状伪影。exp(i.*φ'(t))相当于H(t)的相位部分，它的引入可以保证MRI图像的相位准确性。
实质上，根据欧拉公式eix＝cosx+isinx，可以认为公式(10)是公式(8)的一种变型。并且，本申请提及的H(t)可以有更多符合逻辑的变型。
步骤405：根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。
例如，可以直接利用目标插值结果进行图像重建，得到MRI图像；也可以结合目标插值结果与步骤401中获取到的原始MRI数据进行图像重建，得到MRI图像。
为验证本申请提供的MRI数据处理方法的实用性，本申请还进行了实验验证。图5显示了利用本申请提供的方法重建得到的MRI幅值图像，图6显示了利用本申请提供的方法重建得到的MRI相位图像。通过对比图2和图5可见，本申请提供的方法可以消除幅值数据的波纹效应，通过对比图3和图6可见，本申请提供的方法可以保证相位数据的准确性，具有良好的实用性。
以上对本申请提供的方法进行了描述。下面对本申请提供的装置进行描述。
本申请提供的MRI数据的处理方法，用于扫描采集数据之后的数据处理阶段，例如，可以是由安装在计算机系统中的数据处理软件执行。如图7所示，本申请提供的方法可以由控制设备71执行，该控制设备71可以包括处理器710，通信接口720，存储器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MRI数据的处理逻辑指令，该存储器例如可以是非易失性存储器(non-volatilememory)。处理器710可以调用执行存储器730中的MRI数据的处理逻辑指令，以执行上述的MRI数据的处理方法。
MRI数据的处理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，本申请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)执行本申请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(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述的MRI数据的处理逻辑指令，可以称为“MRI数据的处理装置”，应用于MRI系统。该装置可以划分成各个功能模块。如图8所示，该装置可以包括：数据获取模块801、实部虚部插值模块802、幅值插值模块803、计算模块804和图像重建模块805。
数据获取模块801，用于获取检测对象的MRI数据。
实部虚部插值模块802，用于对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果。
幅值插值模块803，用于对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果。
计算模块804，用于根据所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果。
图像重建模块805，用于根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。
可选的，所述实部虚部插值模块802具体用于：
针对MRI数据D(r)＝R(r)+i*I(r)，确定所述MRI数据的实部为R(r)，以及确定所述MRI数据的虚部为I(r)；
对确定的实部R(r)和虚部I(r)分别进行插值，计算得到实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)；
其中，r表示插值前的图像坐标[x,y,z]，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
可选的，在一种实现方式中，所述幅值插值模块803具体用于：
针对MRI数据D(r)＝R(r)+i*I(r)，计算所述MRI数据的幅值
对计算得到的所述MRI数据的幅值M(r)进行插值，计算得到幅值插值结果M'(t)；
其中，r表示插值前的图像坐标[x,y,z]，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
可选的，所述计算模块804具体用于：
根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)；
根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据D'(t)，得到目标插值结果H(t)＝M'(t).*D'(t)./|(D'(t))|；
其中，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
可选的，在另一种实现方式中，所述计算模块803具体用于：
根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)；
计算新的MRI数据D'(t)的相位φ'(t)＝arctan(I'(t)/R'(t))；
根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据的相位φ'(t)，得到目标插值结果H(t)＝M'(t).*exp(i.*φ'(t))；
其中，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振成像MRI数据的处理方法，其特征在于，所述方法应用于MRI系统，所述方法包括：
获取检测对象的MRI数据；
对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果；
对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果；
根据所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果；
根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果，包括：
针对MRI数据D(r)＝R(r)+i*I(r)，确定所述MRI数据的实部为R(r)，以及确定所述MRI数据的虚部为I(r)；
对确定的实部R(r)和虚部I(r)分别进行插值，计算得到实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)；
其中，r表示插值前的图像坐标[x,y,z]，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果，包括：
针对MRI数据D(r)＝R(r)+i*I(r)，计算所述MRI数据的幅值
对计算得到的所述MRI数据的幅值M(r)进行插值，计算得到幅值插值结果M'(t)；
其中，r表示插值前的图像坐标[x,y,z]，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，结合所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果，包括：
根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)；
根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据D'(t)，得到目标插值结果H(t)＝M'(t).*D'(t)./|(D'(t))|；
其中，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，结合所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果，包括：
根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)；
计算新的MRI数据D'(t)的相位φ'(t)＝arctan(I'(t)/R'(t))；
根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据的相位φ'(t)，得到目标插值结果H(t)＝M'(t).*exp(i.*φ'(t))；
其中，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
6.一种磁共振成像MRI数据的处理装置，其特征在于，所述装置应用于MRI系统，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取检测对象的MRI数据；
实部虚部插值模块，用于对所述MRI数据的实部和虚部分别进行插值，得到实部插值结果和虚部插值结果；
幅值插值模块，用于对所述MRI数据的幅值进行插值，得到幅值插值结果；
计算模块，用于根据所述实部插值结果、所述虚部插值结果和所述幅值插值结果，得到目标插值结果；
图像重建模块，用于根据所述目标插值结果，重建得到所述检测对象的MRI图像。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述实部虚部插值模块具体用于：
针对MRI数据D(r)＝R(r)+i*I(r)，确定所述MRI数据的实部为R(r)，以及确定所述MRI数据的虚部为I(r)；
对确定的实部R(r)和虚部I(r)分别进行插值，计算得到实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)；
其中，r表示插值前的图像坐标[x,y,z]，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述幅值插值模块具体用于：
针对MRI数据D(r)＝R(r)+i*I(r)，计算所述MRI数据的幅值
对计算得到的所述MRI数据的幅值M(r)进行插值，计算得到幅值插值结果M'(t)；
其中，r表示插值前的图像坐标[x,y,z]，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)；
根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据D'(t)，得到目标插值结果H(t)＝M'(t).*D'(t)./|(D'(t))|；
其中，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
根据实部插值结果R'(t)和虚部插值结果I'(t)，构造新的MRI数据D'(t)＝R'(t)+i*I'(t)；
计算新的MRI数据D'(t)的相位φ'(t)＝arctan(I'(t)/R'(t))；
根据幅值插值结果M'(t)和新的MRI数据的相位φ'(t)，得到目标插值结果H(t)＝M'(t).*exp(i.*φ'(t))；
其中，t表示插值后的图像坐标[x',y',z']。
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