CN108333544B - 平面回波成像方法和装置 - Google Patents

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CN108333544B CN201810004858.3A CN201810004858A CN108333544B CN 108333544 B CN108333544 B CN 108333544B CN 201810004858 A CN201810004858 A CN 201810004858A CN 108333544 B CN108333544 B CN 108333544B
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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
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    • G01R33/48—NMR imaging systems
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    • G01R33/5602—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by filtering or weighting based on different relaxation times within the sample, e.g. T1 weighting using an inversion pulse

Abstract

本申请实施例公开了一种平面回波成像方法和装置，该方法基于在K空间读梯度方法上分段采集的方式采集数据，并且在图像重建时先对每个分段数据，分别对奇回波和偶回波数据分别进行并行重建，获得相位信息，然后将此相位信息作为奇偶回波联合并行重建的先验信息，对奇回波和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段数据；最后对校正后的各分段数据进行K空间融合和重建，从而得到最完全消除伪影的高分辨率EPI图像。因此，该方法实现了同时消除N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。

Description

平面回波成像方法和装置
技术领域
本申请涉及医学影像技术领域，尤其涉及一种平面回波成像方法和装置。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是现代医学影像中主要的成像方式之一，其基本原理是利用磁共振现象，采用射频激励激发人体中的氢质子，利用梯度场进行位置编码，随后使用接收线圈接收带位置信息的信号，最终通过傅里叶变换重建出图像信息。常用的磁共振系统架构图如图1所示。
然而，相较于其他成像方式，如计算机x射线断层扫描(CT)、正电子发射(PET)等，磁共振成像需要较长的扫描时间。
为了缩短磁共振成像所需的扫描时间，Mansfield于1977年提出了平面回波成像(Echo Planar imaging，EPI)技术。EPI序列与常规梯度回波序列不同，它是在施加一次射频脉冲激励后，利用读梯度的连续正反切换，每次切换产生一个梯度回波，见图2A，若对这些梯度回波分别施加不同的相位编码，则可以实现一次或者多次激励采集整个K空间数据，如图2B。由EPI序列扫描得到的EPI原始数据由n(n为正整数)行K空间数据组成，为了简化起见，正梯度采集的K空间数据称为偶回波(对应K空间的偶数行数据)，负梯度采集的K空间数据称为奇回波(对应K空间的奇数行数据)。对于EPI序列，由于奇回波和偶回波的读梯度方向不一致，任何系统的不完善均会导致奇回波和偶回波之间存在相位误差，从而在EPI图像中存在奈奎斯特伪影，也称为N/2伪影，如图2C所示。此外，EPI图像还存在图像畸变和T2衰减导致的伪影。
如此，为了提高EPI图像质量，需要消除EPI成像特有的N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。
目前，已经出现了一些去除N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影的EPI成像技术。然而，这些现有的EPI成像技术要么只能去除N/2伪影，要么只能去除由图像畸变和T2衰减导致的伪影，无法实现同时消除N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种平面回波成像方法和装置，以实现同时消除EPI图像中的N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。
为了解决该技术问题，本申请采用了如下技术方案：
一种平面回波成像方法，包括：
利用EPI序列和多线圈通道通过N次分段采集K空间读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数；
分别从每一分段的原始K空间数据中提取每一分段的每个通道的奇回波数据和偶回波数据；
分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位；
分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据；
对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合和重建，得到平面回波图像。
可选地，所述分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位，具体包括：
对每一分段的所有通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像分别并行重建，得到每一分段的中间奇回波图像和中间偶回波图像；其中，一个分段的一个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像分别通过对应分段的对应通道的奇回波数据和偶回波数据进行傅里叶变换得到；
分别从每一分段的中间奇回波图像和中间偶回波图像中提取每一分段的奇回波相位和偶回波相位。
可选地，所述分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据，具体包括：
分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像；
分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
可选地，所述分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像，具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组；求解线性方程组中的未知数Iepi,n，求解到的Iepi,n为当前分段的重建图像；
Figure BDA0001538266800000031
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n为第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
可选地，对每一分段的原始K空间数据分别采集Q次，Q≥2，且Q为正整数；
所述分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像，具体包括：
分别将各次采集的当前分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合当前分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C*Q个虚拟线圈通道，对2*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到当前分段的重建图像。
可选地，所述分别将各次采集的当前分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合当前分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C*Q个虚拟线圈通道，对2*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到当前分段的重建图像，具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组，求解线性方程组中的未知数I'epi,n，求解到的I'epi,n为当前分段的重建图像；
Figure BDA0001538266800000041
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n,q为第q次采集的第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n,q为第q次采集的第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c,q为第q次采集的第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c,q为第q次采集的第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}，q∈{1,2,...,Q}。
可选地，同一分段的不同采集次采用不同的相位编码偏移对K空间数据进行采集。
可选地，在进行联合并行重建之前，还包括：
利用多分段的K空间数据的冗余信息，采用迭代的方式得到的每一分段的奇回波相位和偶回波相位。
可选地，针对每一分段，
所述在联合并行重建得到每一分段的重建图像之后，还包括：
将得到的当前分段的重建图像作为先验知识代入到当前分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别进行并行重建过程中，
通过迭代方式得到当前分段的奇偶回波相位。
一种平面回波成像装置，包括：
采集单元，用于利用EPI序列和多线圈通道通过N次分段采集K空间读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数；
提取单元，用于分别从每一分段的原始K空间数据中提取每一分段的每个通道的奇回波数据和偶回波数据；
并行重建单元，用于分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位；
联合并行重建单元，用于分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据；
融合重建单元，用于对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合和重建，得到平面回波图像。
可选地，所述并行重建单元具体包括：
联合并行重建子单元，用于分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像；
反傅里叶变换子单元，用于分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
可选地，所述联合并行重建子单元具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组；求解线性方程组中的未知数Iepi,n，求解到的Iepi,n为当前分段的重建图像；
Figure BDA0001538266800000061
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n为第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
基于以上技术方案可知，本申请提供的平面回波成像方法采用多个分段激励的方法采集K空间数据，该多个分段激励的方法可以采用低分辨率扫描，由此得到的图像可以避免出现图像畸变和T2衰减导致的伪影。而且，每一分段的重建图像通过每一分段的奇偶回波数据的联合并行重建得到。而在每一分段的奇偶回波数据的联合并行重建过程中，以对应分段奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，如此，在联合并行重建中，能够完全消除奇偶回波数据间系统不完善所造成的相位误差，实现N/2伪影的完全消除。由该各个无伪影的分段重建图像经反傅里叶变换得到的自校正后的K空间数据均不存在相位差，最终对各个分段的自校正后的K空间数据进行融合和重建可以得到最终无伪影的高分辨率EPI图像。因此，该方法实现了同时消除N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。
附图说明
图1是本领域常用的磁共振系统架构图；
图2A为EPI序列示意图；
图2B为EPI序列K空间填充方式示意图；
图2C为由EPI序列采集到的数据重建出的图像示意图；
图3是本申请实施例提供的平面回波成像方法流程示意图；
图4是本申请实施例提供的平面回波成像方法原理示意图；
图5是本申请实施例提供的多次分段采集的K空间数据示意图；
图6是通过本申请实施例提供的平面回波成像方法得到的EPI图像示意图；
图7是本申请实施例提供的平面回波成像方法的一具体示例的方法流程示意图；
图8是本申请实施例提供的执行平面回波成像方法的控制设备的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的平面回波成像装置结构示意图。
具体实施方式
目前，EPI图像中的N/2伪影通常可通过两类校准方法来消除：第一类方法是利用额外采集的参考数据对成像数据进行校准，而造成N/2伪影的相位误差包括三类：零阶相位误差、线性相位误差和高阶项相位误差。该第一类方法只能对零阶和线性项相位误差带来的伪影进行校正，无法校正奇偶回波相位误差的各向异性和涡流高阶项所导致的伪影，尤其是斜截面情况。因此，第一类方法不能完全消除N/2伪影。
第二类方法则采用自校正方法，如可以利用并行重建的方法对奇回波和偶回波分别单独进行并行重建，然后对二者生成的图像采用幅度相加的方式来避免N/2伪影。第二类方法虽然可以完全消除N/2伪影，然而这类方法会导致并行成像加速因子成倍增加，导致受几何因子(g-factor)影响的信噪比(SNR)严重下降，并产生并行重建相关伪影。
为了消除EPI图像中因图像畸变和T2衰减导致的伪影，通常采用低分辨率的扫描方式进行扫描。但是，低分辨率扫描会降低EPI图像的质量，得到的图像模糊、分辨率较低，不利于临床病灶诊断。为了解决EPI图像畸变变形和分辨率之间的矛盾，通常采用在相位编码方向上多次激励采集，每次激励采集的k空间数据的位置不同，如此，将多次采集的k空间数据整合在一起，即可组成完整k空间数据。利用该完整k空间数据重建图像，能够得到未产生畸变变形和T2衰减的高分辨图像。此外，目前已有人提出一种在K空间读梯度方向上采用分段采集的方式来解决EPI图像畸变变形和分辨率之间的矛盾。该在K空间读梯度方向上采用分段采集的方式的原理与多次激励采集方式的原理相同。因此，不管是在相位编码方向上的多次激发采集还是读梯度方向上的分段采集技术仍然需要额外采集参考数据用于进行N/2伪影校正，该方法不能完全消除N/2伪影，残余的N/2伪影会影响图像质量。
综上分析，当前各类EPI成像技术要么只能去除N/2伪影，要么只能去除由图像畸变和T2衰减导致的伪影，无法实现同时消除N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。
基于此，本申请实施例基于目前提出的K空间读梯度方向上分段采集的技术提供了一种平面回波成像方法和装置，以实现在分段多次激励情况下，完全消除EPI中的N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影，提高图像质量。
发明人研究发现，对于在K空间读梯度方向上分段采集的EPI序列，每个分段的奇偶回波图像相位信息可以如以下公式表示：
Figure BDA0001538266800000081
Figure BDA0001538266800000082
其中，odd和even分别为奇回波和偶回波。假定分段次数为N个，具体分段用n代表，线圈通道数为C个，具体通道用c表示。其中，c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}；
Iodd,n,c(x,y)和Ieven,n,c(x,y)分别为第n次分段的第c通道的奇回波图像和偶回波图像；
Ic(x,y)为幅度图，|Ic(x,y)|表示幅度图取模；
Figure BDA0001538266800000091
和
Figure BDA0001538266800000092
分别为第n次分段的第c通道奇回波数据和偶回波数据重建所得的图像中所分别对应的相位；
Figure BDA0001538266800000093
为系统引入的固定背景相位。
从上述公式(1)和(2)中可见，奇偶回波图像之间存在位置相关的系统不完善所产生的相位误差，在EPI重建中需要对此进行校正，否则会产生相关伪影，使得分段的K空间数据无法有效融合，导致无法实现高分辨率EPI成像。
为在完全消除N/2伪影的同时实现高分辨率EPI成像，本申请实施例提供的平面回波成像方法的一个具体实现方式请参见图3和图4。
如图3和图4所示，该具体实现方式包括以下步骤：
S301：利用EPI序列和多线圈通道通过N次分段采集K空间读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数。
S302：分别从每一分段的原始K空间数据中提取每一分段的每个通道的奇回波数据和偶回波数据。
S303：分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位。
S304：分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据。
S305：对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合和重建，得到平面回波图像。
针对上述各步骤的具体实现方式，将在下文中详细描述。
在S301中，为了消除EPI图像中的图像畸变和T2衰减造成的伪影，采用在K空间读梯度方向上多次分段采集的方式进行数据采集。设定在读梯度方向上划分为N个分段，如此可以得到N个分段的原始K空间数据，其分别记为第1分段，第2分段，……，第n分段，……，第N分段。
为了清楚地理解多次分段采集方式，请参见图5所示的EPI序列K空间填充方式示意图。在图5中，在读梯度方向即kx方向上划分为4个分段：第1分段至第4分段，通过4次分段采集完成完整K空间读梯度方向上的数据采集。
此外，为了加快磁共振扫描速率，本申请实施例在每次分段采集K空间读梯度方向上的数据时，采用在相位编码方向上欠采样的方式进行数据采集。
所谓欠采样，即每次分段仅采集K空间相位编码方向上的部分行数据，而非每行数据。举例来说，设定采集加速倍数即并行加速因子为4，则在每次分段采集过程中，每隔4行采集一次K空间相位编码方向上的数据。
此外，作为本申请的一具体示例，为了使得重建出的每一分段的重建图像更加准确，还可以多次采集每一分段的原始K空间数据。该多次采集的每一分段的原始K空间数据均用于后续的奇偶联合并行重建过程。
另外，在同一分段的不同采集次过程中，可以采用不同的相位编码偏移，如此，同一分段的不同采集次可以采集不同的K空间数据，从而使得同一分段不同采集次采集到的K空间数据之间具有较大的独立性，这些独立性较大的数据提升并行重建的稳定性，降低并行重建引入的噪声，可以在S301中，采用一定的算法使得同一分段不同次分段采集过程中采集不同的k空间数据，同时对这些数据进行相应的相位调制。举例来说：
采集加速倍数为4，分段次数为4，k空间数据为256行，则第1次分段时，采集的k空间数据对应的行数分别为第1行、第5行、第9行、…..、第4K+1行；
第2次分段时，采集的k空间数据对应的行数分别为第2行、第6行、第10行、…..、第4K+2行；
第3次分段时，采集的k空间数据对应的行数分别为第3行、第7行、第11行、…..、第4K+3行；
第4次分段时，采集的k空间数据对应的行数分别为第4行、第8行、第12行、…..、第4K+4行。
在S301中采集到的每一分段的原始K空间数据既包括奇回波数据，又包括偶回波数据，而且该原始K空间数据为多通道K空间数据，如此，在S302中可以分别从每一分段的原始K空间数据中分离提取出每一分段的每个通道奇回波数据和偶回波数据。
S302可以具体为：从第1分段的原始K空间数据中提取第1分段的每个通道的奇回波数据Rodd,1,c和偶回波数据Reven,1,c；从第2分段的原始K空间数据中提取第2分段的每个通道的奇回波数据Rodd,2,c和偶回波数据Reven,2,c；……，从第N分段的原始K空间数据中提取第N分段的每个通道的奇回波数据Rodd,N,c和偶回波数据Reven,N,c。如此，针对每一分段，可以得到C个奇回波数据和C个偶回波数据。如此，针对N个分段，共得到N*C个奇回波数据和N*C个偶回波数据。
S303的一个具体实现方式可以采用SENSE(Sensitivity Encoding)方法来对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据并行重建。在该具体实现方式下，S303可以包括以下步骤：
S3031：分别对每一分段的每个通道的奇回波数据Rodd,n,c和偶回波数据Reven,n,c分别进行傅里叶变换，得到对应的奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c和偶回波折叠图像Ifold,eve,n,n。
通过S3031，针对每一分段，可以得到C个奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c和C个偶回波折叠图像Ifold,even,n,c。如此，针对N个分段，共得到N*C个奇回波折叠图像和N*C个偶回波折叠图像。
S3032：对每一分段的所有通道的奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c和偶回波折叠图像Ifold,even,n,c分别并行重建，得到每一分段的中间奇回波图像Iodd,n和中间偶回波图像Ieven,n。
因在每次分段采集过程中，在相位编码方向的采样方式为欠采样方式，因此，需要采用并行重建方法对每一个分段的所有通道的奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c进行并行重建，得到每一分段的中间奇回波图像Iodd,n，对每一个分段的所有通道的偶回波折叠图像Ifold,odd,n,c进行并行重建，得到每一分段的中间偶回波图像Ieven,n。如此，针对每一分段，得到一个中间奇回波图像和一个中间偶回波图像。针对N个分段，则共得到N个中间奇回波图像Iodd,n和N个中间偶回波图像Ieven,n。
当采用SENSE方法进行并行重建时，则需要结合线圈敏感度图进行。具体的并行重建公式可以为：
Figure BDA0001538266800000121
Figure BDA0001538266800000122
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
S3033：分别从每一分段的中间奇回波图像和中间偶回波图像中提取每一分段的奇回波相位Podd,n和偶回波相位Podd,n。
通常情况下，相位信息在重建图像中一般为较为平滑的，如此，可以通过低通滤波的方式从每一分段的奇偶回波重建图像重得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位。
作为S303的另一实现方式，也可以采用GRAPPA(Generalized Auto-calibratingPartially Parallel Acquisitions)方法对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据并行重建，此时，需要训练GRAPPA的卷积核。
在本申请示例的该具体实现方式中，S304是可以采用SENSE方法实现每一分段的奇回波数据和偶回波数据的联合并行重建。
在该具体实现方式下，S304可以具体包括以下步骤：
S3041：可以分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像；
S3042：分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
作为本申请的更具体实施例，S3041可以具体为：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组；求解线性方程组中的未知数Iepi,n，求解到的Iepi,n为当前分段的重建图像；
Figure BDA0001538266800000131
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n为第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
以第1分段为例说明。上述方程组(5)可以具体为方程组(6)：
Figure BDA0001538266800000141
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,1为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,1为第1分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,1,c为第1分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,1,c为第1分段第c线圈通道的偶回波折叠图像。
如此，基于上述具体实现方式，对每一分段的奇偶回波数据的联合并行重建是采用虚拟通道扩展的方式进行，具体地，将每一分段的奇偶回波折叠图像扩展为2*C个虚拟通道数据，并联立该2*C个虚拟通道数据，构建出由2*C个线性方程组成的方程系统。因虚拟通道的数量较多，如此，方程系统中的方程数量较多，由该数量较多的虚拟线圈通道数据组成的线性方程系统较为稳定，从而能够大大降低g-factor的影响。因此，由该虚拟线圈通道联合并行重建架构计算得到的分段重建图像能够消除奇偶回波数据间系统不完善所造成的相位误差，实现N/2伪影的完全消除。由该各个无伪影的分段重建图像经反傅里叶变换得到的自校正后的K空间数据均不存在相位差，最终对各个分段的自校正后的K空间数据进行融合后，联合重建可以得到最终无伪影的高分辨率EPI图像。
此外，作为本申请的另一具体示例，为了使得重建出的每一分段的重建图像更加准确，还可以多次采集每一分段的原始K空间数据。在对每一分段的联合并行重建时，将该多次采集的原始K空间数据也扩展为虚拟通道数据，从而构建出具有更多方程数的方程系统，由此得出的每一分段的重建图像更加准确。
当对每一分段的原始K空间数据分别采集Q次，Q≥2，且Q为正整数时，S304可以具体为：
S3041’：分别将各次采集的当前分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合当前分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C*Q个虚拟线圈通道，对2*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到当前分段的重建图像。
S3042’：分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
作为本申请的更具体实施例，S3041’可以具体为：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组，求解线性方程组中的未知数I'epi,n，求解到的I'epi,n为当前分段的重建图像；
Figure BDA0001538266800000151
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n,q为第q次采集的第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n,q为第q次采集的第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c,q为第q次采集的第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c,q为第q次采集的第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}，q∈{1,2,...,Q}。
在S305中，对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合后，可以得到完整读梯度方向上的K空间数据，然后对该完整读梯度方向上的K空间数据进行图像重建，得到平面回波图像。
由上可知，本申请实施例提供的平面回波成像方法采用多个分段激励的方法采集K空间数据，该多个分段激励的方法可以采用低分辨率扫描，由此得到的图像可以避免出现图像畸变和T2衰减导致的伪影。而且，每一分段的重建图像通过每一分段的奇偶回波数据的联合并行重建得到。而在每一分段的奇偶回波数据的联合并行重建过程中，以对应分段奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，如此，在联合并行重建中，能够完全消除奇偶回波数据间系统不完善所造成的相位误差，实现N/2伪影的完全消除。由该各个无伪影的分段重建图像经反傅里叶变换得到的自校正后的K空间数据均不存在相位差，最终对各个分段的自校正后的K空间数据进行融合和重建可以得到最终无伪影的高分辨率EPI图像。因此，该方法实现了同时消除N/2伪影以及由图像畸变和T2衰减导致的伪影。
为了清楚地获知上述具体实现方式提供的平面回波成像方法的效果，本申请实施例还提供了采用该具体实现方式得到EPI图像，详见图6。从图6中可见，上述具体实现方式完全消除了N/2伪影，降低了并行重建相关伪影，实现了完全无伪影的高分辨率EPI成像。
下面结合一更具体示例描述本申请提供的平面回波成像方法的具体实现方式，以使本申请实施例更加清楚。请参见图7。该具体示例包括以下步骤：
S701：利用EPI序列和多线圈通道通过N个分段采集读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数。
S702：从第n分段的原始K空间数据中提取第n分段的每个通道的奇回波数据Rodd,n,c和偶回波数据Reven,n,c，设定n的初始值为1。
在Rodd,n,c和Reven,n,c中，c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
S703：对第n分段的每个通道的奇回波数据Rodd,n,c进行傅里叶变换得到第n分段的每个通道的奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c，对第n分段的每个通道的偶回波数据Reven,n,c进行傅里叶变换得到第n分段的每个通道的偶回波折叠图像Ifold,even,n,c。
S704：对第n分段的所有通道的奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c并行重建，得到第n分段解卷后的中间奇回波图像Iodd,n，对第n分段的所有通道的偶回波折叠图像Ifold,eve,n,nc并行重建，得到第n分段解卷后的中间偶回波图像Ieven,n。
S705：对第n分段解卷后的中间奇回波图像Iodd,n进行低通滤波处理，获得第n分段的奇回波相位Podd,n，对第n分段解卷后的中间偶回波图像Ieven,n进行低通滤波处理，获得第n分段的偶回波相位Peven,n。
S706：将第n分段的所有通道、所有奇回波折叠图像Ifold,odd,n,c和偶回波折叠图像Ifold,even,n,c结合第n分段的奇偶回波相位Podd,n和Peven,n和线圈敏感度图Sc，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到第n分段的重建图像。
S707：对第n分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到第n分段自校正的K空间数据。
S708：更新n值，设定n＝n+1，返回执行S702，直至得到所有分段的自校正的K空间数据。
S709：融合各分段自校正的K空间数据，得到完整读梯度方向上的K空间数据，然后对完整读梯度方向上的K空间数据进行图像重建，得到平面回波图像。
需要说明，上述示例中，各个分段的自校正的K空间数据的获得是按照分段顺序先后获得的。作为另一示例，各分段的自校正的K空间数据也可以并行获得。并行获得各分段的自校正的K空间数据的示例在此不再详细描述。
作为本申请的一个具体示例，当g factor较高时，可以利用多分段的K空间数据的冗余信息，对提取到的各个相位进行迭代的方式来提高从奇偶数回波图像中提取出的相位的准确性。
此外，作为本申请的另一可选示例，当g factor较高时，还可以在联合并行重建得到每一分段的重建图像之后，还包括：
将得到的当前分段的重建图像作为先验知识代入到当前分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别进行并行重建过程中，通过迭代方式得到当前分段的奇偶回波相位。以此提高奇偶回波的精度。
上述实施例的平面回波成像方法可以由图8所示的控制设备执行。图8所示的控制设备包括处理器(processor)810，通信接口(Communications Interface)820，存储器(memory)830，总线840。处理器810，通信接口820，存储器830通过总线840完成相互间的通信。
其中，存储器830中可以存储有平面回波成像的逻辑指令，该存储器例如可以是非易失性存储器(non-volatile memory)。处理器810可以调用执行存储器830中的平面回波成像的逻辑指令，以执行上述的平面回波成像方法。作为实施例，该平面回波成像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。
平面回波成像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)执行本申请各个实施例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-OnlyMemory)、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。
上述的平面回波成像的逻辑指令，可以称为“平面回波成像装置”，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平面回波成像装置的具体实施方式。
请参见图9，本申请实施例提供的平面回波成像装置包括：
采集单元91，用于利用EPI序列和多线圈通道通过N次分段采集K空间读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数；
提取单元92，用于分别从每一分段的原始K空间数据中提取每一分段的每个通道的奇回波数据和偶回波数据；
并行重建单元93，用于分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位；
联合并行重建单元94，用于分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据；
融合重建单元95，用于对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合和重建，得到平面回波图像。
作为本申请的一可选实施例，，并行重建单元94可以具体包括：
联合并行重建子单元941，用于分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像；
反傅里叶变换子单元942，用于分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
作为本申请的另一可选实施例，联合并行重建子单元941可以具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组；求解线性方程组中的未知数Iepi,n，求解到的Iepi,n为当前分段的重建图像；
Figure BDA0001538266800000201
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n为第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
以上是对本申请实施例提供的平面回波成像装置的介绍，具体实现方式可以参见上文所示的方法实施例中的描述，达到的效果与上述方法实施例一致，这里不再赘述。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种平面回波成像方法，其特征在于，包括：
利用EPI序列和多线圈通道通过N次分段采集K空间读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数；
分别从每一分段的原始K空间数据中提取每一分段的每个通道的奇回波数据和偶回波数据；
分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位；
分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据；
对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合和重建，得到平面回波图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位，具体包括：
对每一分段的所有通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像分别并行重建，得到每一分段的中间奇回波图像和中间偶回波图像；其中，一个分段的一个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像分别通过对应分段的对应通道的奇回波数据和偶回波数据进行傅里叶变换得到；
分别从每一分段的中间奇回波图像和中间偶回波图像中提取每一分段的奇回波相位和偶回波相位。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据，具体包括：
分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像；
分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像，具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组；求解线性方程组中的未知数Iepi,n，求解到的Iepi,n为当前分段的重建图像；
Figure FDA0002459749750000021
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n为第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对每一分段的原始K空间数据分别采集Q次，Q≥2，且Q为正整数；
所述分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像，具体包括：
分别将各次采集的当前分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合当前分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C*Q个虚拟线圈通道，对2*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到当前分段的重建图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别将各次采集的当前分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合当前分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C*Q个虚拟线圈通道，对2*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到当前分段的重建图像，具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组，求解线性方程组中的未知数I'epi,n，求解到的I'epi,n为当前分段的重建图像；
Figure FDA0002459749750000031
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n,q为第q次采集的第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n,q为第q次采集的第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c,q为第q次采集的第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c,q为第q次采集的第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}，q∈{1,2,...,Q}。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，同一分段的不同采集次采用不同的相位编码偏移对K空间数据进行采集。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行联合并行重建之前，还包括：
利用多分段的K空间数据的冗余信息，采用迭代的方式得到的每一分段的奇回波相位和偶回波相位。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对每一分段，
在进行联合并行重建得到该分段的重建图像之后，还包括：
将得到的当前分段的重建图像作为先验知识代入到当前分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别进行并行重建过程中，
通过迭代方式得到当前分段的奇偶回波相位。
10.一种平面回波成像装置，其特征在于，包括：
采集单元，用于利用EPI序列和多线圈通道通过N次分段采集K空间读梯度方向上的数据，得到N个分段的原始K空间数据，其中，线圈通道数为C，C，N≥2，且C、N均为正整数；
提取单元，用于分别从每一分段的原始K空间数据中提取每一分段的每个通道的奇回波数据和偶回波数据；
并行重建单元，用于分别对每一分段的所有通道的奇回波数据和偶回波数据分别并行重建，得到每一分段的奇回波相位和偶回波相位；
联合并行重建单元，用于分别将每一分段的奇回波相位和偶回波相位作为对应分段的奇偶回波数据联合并行重建的先验信息，对对应分段的奇回波数据和偶回波数据进行联合并行重建，从而得到自校正的各分段K空间数据；
融合重建单元，用于对自校正的各分段K空间数据进行K空间融合和重建，得到平面回波图像。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述并行重建单元具体包括：
联合并行重建子单元，用于分别将每一分段的每个通道的奇回波折叠图像和偶回波折叠图像，结合对应分段的奇偶回波相位和线圈敏感度图，扩展形成2*C个虚拟线圈通道，对2*C个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到各个分段的重建图像；
反傅里叶变换子单元，用于分别对各个分段的重建图像进行反傅里叶变换，得到自校正的各分段K空间数据。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述联合并行重建子单元具体包括：
针对每一分段，分别按照以下方程组构建联合并行重建的线性方程组；求解线性方程组中的未知数Iepi,n，求解到的Iepi,n为当前分段的重建图像；
Figure FDA0002459749750000051
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Podd,n为第n分段的奇回波图像的相位；
Peven,n为第n分段的偶回波图像的相位；
Ifold,odd,n,c为第n分段第c线圈通道的奇回波折叠图像；
Ifold,even,n,c为第n分段第c线圈通道的偶回波折叠图像；
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