CN108344961A - 磁共振相位信息的获取方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种磁共振相位信息的获取方法，不是直接从单幅磁共振图像中求解磁共振图像的相位信息，而是基于磁共振成像信息和基准图像信息之间的相对关系来求取磁共振图像的相位信息。由于相位差通常较为平滑，与单幅图像求取相位相比，通过求取磁共振成像信息与基准图像信息之间的相位差的方法可以在相位快速变化的区域更为准确地获取到磁共振相位信息。本申请还公开了一种磁共振相位信息的获取装置。
Description
技术领域
本申请涉及医学影像技术领域，尤其涉及一种磁共振相位信息的获取方法和装置。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是一种无创、多参数、多对比度的成像技术，具有高对比、高空间分辨率、无辐射等优点，是当前临床医学影像学的重要检查手段之一，被广泛应用于临床和科研等许多领域。
在MRI成像中，磁共振图像的能量信息反映了图像的灰度分布、对比度等。而磁共振图像的相位信息是一种更重要的信息，它决定了图像中的结构信息，在去除伪影、加速采集、计算定量值、增强对比度等方面有着广泛的应用。比如，在热疗中的实时温度监控、水脂分离以及测定血流速度等方面都需要相应的相位信息。因此，如何准确地获取磁共振图像的相位在MRI成像中非常重要。
目前获取磁共振相位信息的一类方法是基于k-空间中央区域的数据或者对原始相位图进行去噪。这类方法是使用图像低频部分的相位来近似作为整个图像的相位，该类方法丢掉了图像中的高频相位信息，因此这类方法在具有剧烈相位变化的区域(如组织边界处)往往不能较准确地估计相位，容易在这些区域产生较大的信号强度失真。因此，现有的获取磁共振相位信息的方法不能准确地获取磁共振相位信息。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种磁共振相位信息的获取方法，以避免相位在空间中的剧烈变化对相位信息获取的准确性的影响。
为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：
一种磁共振相位信息的获取方法，包括：
获取磁共振成像信息；
根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息；所述基准图像信息的模值与所述磁共振成像信息的模值相同；
根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将所述磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
可选地，所述磁共振成像信息为由半傅里叶采集方式采集到的原始k-空间，
所述根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息，具体包括：
对所述原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，所述共轭转置k-空间为所述基准图像信息；
其中，所述原始k-空间与所述共轭转置k-空间之间存在重叠区域。
可选地，所述根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，具体包括：
拟合重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核；
对所述卷积核进行傅里叶变换，变换得到的结果为磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差。
可选地，所述根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差后，还包括：
根据所述磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差并结合图像与其自身的共轭转置图像的相位之间的关系，获取磁共振相位。
可选地，磁共振成像信息为多次激励的各次激励图像，
所述根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息，具体包括：
将所述各次激励图像中的任意一次激励图像作为基准图像，所述基准图像作为基准图像信息。
可选地，所述根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，具体包括：
分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差。
可选地，所述分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差，具体包括：
将各次激励图像分别映射到k-空间，分别得到各次激励的满采k-空间数据；
分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；所述基准k-空间数据为所述基准图像对应的k-空间数据；
将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到的各个结果分别为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
可选地，所述分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核，具体包括：
分别拟合各次激励的满采k-空间的中央区域的数据与基准k-空间的中央区域的数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；
其中，k-空间的中央区域的磁共振能量为预设比例的整个k-空间的磁共振能量。
可选地，所述分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差后，还包括：
将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成多个虚拟线圈通道；对多个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到最终重建图像。
可选地，设定线圈通道数为C，激励次数为N，C和N均为正整数，
所述将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成多个虚拟线圈通道；对多个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振图像，具体包括：
将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成N*C个虚拟线圈通道；
对该N*C个虚拟线圈通道按照以下方程组构建联合并行重建的方程组，求解方程组中的Iepi，求解到的Iepi为最终重建图像；
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Pn为第n次激励图像与基准图像的相位差；
Icn为第n次激励的第c通道图像；
其中，c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
一种磁共振相位信息的获取装置，包括：
磁共振成像信息获取单元，用于获取磁共振成像信息；
基准图像信息获取单元，用于根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息；所述基准图像信息的模值与所述磁共振成像信息的模值相同；
相位信息获取单元，用于根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息，获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将所述磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
可选地，所述磁共振成像信息为由半傅里叶采集方式采集到的原始k-空间数据，
所述基准图像信息获取单元具体用于:
对所述原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，所述共轭转置k-空间为所述基准图像信息；
其中，所述原始k-空间与所述共轭转置k-空间之间存在重叠区域。
可选地，所述相位信息获取单元包括：
卷积核确定子单元，用于拟合重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核；
相位差确定子单元，用于对所述卷积核进行傅里叶变换，变换得到的结果为磁共振图像与共轭转置图像之间的相位差。
可选地，所述磁共振成像信息为多次激励的各次激励图像，
所述基准图像信息获取单元具体用于：
将所述各次激励图像中的任意一次激励图像作为基准图像，所述基准图像作为基准图像信息。
可选地，所述相位信息获取单元，具体用于：
分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系，获取各次激励图像与基准图像之间的相位差。
可选地，所述相位信息获取单元包括：
映射子单元，用于将各次激励图像分别映射到k-空间，分别得到各次激励的满采k-空间数据；
拟合子单元，用于分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；所述基准k-空间数据为所述基准图像对应的k-空间数据；
变换子单元，用于将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到的各个结果分别为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
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，本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取方法不是直接从单幅磁共振图像中求解磁共振图像的相位，而是基于磁共振成像信息和基准图像信息之间的相对关系来求取磁共振图像的相位信息。而相位差通常较为平滑，因此，与求取单幅图像的相位相比，通过求取磁共振成像信息与基准成像信息之间的相位差的方法可以在相位快速变化的区域更为准确地获取到磁共振相位信息。因此，本申请实施例提供的方法即使在相位快速变化的区域也可以较为准确地获取到磁共振相位信息。
附图说明
图1所示为本申请实施例提供的一种获取磁共振图像的相位信息的方法的流程图；
图2所示为本申请实施例提供的一种磁共振图像的共轭转置图像作为基准图像时，获取磁共振图像的相位信息的方法的流程图；
图3所示为本申请实施例提供的一种原始k-空间与共轭转置k-空间的重叠区域示意图；
图4所示为本申请实施例提供的一种应用于半傅里叶采集图像重建时，获取磁共振图像的相位信息的方法的流程图；
图5所示为本申请实施例提供的一种应用于MUSE的multi-shot DWI过程中获取相位差，并根据相位差形成最终重建图像的方法的效果示意图；
图6所示为本申请实施例提供的一种multi-shot DWI过程中获取相位差，并根据相位差形成最终重建图像的方法的流程图；
图7所示为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的结构示意图；
图8所示为本申请实施例提供的一种磁共振相位信息的获取装置的结构示意图；
图9所示为本申请实施例提供的一种磁共振相位信息的获取装置的结构示意图。
具体实施方式
传统的获取磁共振相位信息的方法主要包括基于k-空间中央区域的数据或者对原始相位图进行去噪。这类方法是使用图像低频部分的相位来近似作为整个图像的相位，由于丢掉了图像中的高频相位信息，因此这类方法在具有剧烈相位变化的区域(如组织边界处)往往不能较准确地估计相位，容易在这些区域产生较大的信号强度失真。也就是说，传统的获取磁共振相位信息的方法不能准确地获取磁共振相位信息。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种获取磁共振相位信息的方法。本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取方法不是直接从单幅磁共振图像中求解磁共振图像的相位，而是基于磁共振成像信息和基准图像信息之间的相对关系来求取磁共振图像的相位信息。而相位差通常较为平滑。与求取单幅图像的相位相比，通过求取磁共振成像信息与基准图像信息之间的相位差的方法可以在相位快速变化的区域更为准确地获取到磁共振相位信息。
下面结合附图对本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取方法的具体实施方式进行介绍。
图1所示为本申请实施例提供的一种磁共振相位信息的获取方法的流程图，请参照图1，该方法包括：
S101：获取磁共振成像信息。
磁共振成像信息，可以理解为，磁共振成像过程中所得到的信息。磁共振成像信息可以是图像域的信息，也可以是数据域的信息。
在一种可能的实现方式中，磁共振成像信息可以是磁共振图像，磁共振图像可以理解为通过磁共振成像技术采集后重建得到的图像。在本步骤中，磁共振图像可以视为需要获取相位信息的图像。作为一个示例，在空间信号敏感性编码(MultiplexedSensitivity Encoding，MUSE)图像重建的应用场景中，可以将多次激励的各次激励图像作为磁共振成像信息。
磁共振成像信息还可以是k-空间数据。例如，在半傅里叶采集图像重建的应用场景中，磁共振成像信息可以为由半傅里叶采集方式采集到的原始k-空间。
以上仅为磁共振成像信息在图像域或数据域的一些示例，在本申请其他可能的实现方式中，磁共振成像信息还可以是其他图像或数据，本申请实施例对此不作限定。
S102：根据磁共振成像信息获取基准图像信息。
基准图像信息可以理解为，为了获取磁共振相位信息设置的参考图像信息。基准图像信息可以通过直接采集得到，也可以通过计算得到。需要说明的是，基准图像信息具有与磁共振成像信息相同的能量信息，即基准图像信息的模值与磁共振成像信息的模值相同。磁共振成像信息和基准图像信息的模值相同使得对图像信息进行处理，获取相位信息更为方便。
基准图像信息的获取可以有多种实现方式。在一种可能的实现方式中，可以对采集的磁共振成像信息进行计算，得到该磁共振成像信息的基准图像信息。例如，在半傅里叶采集图像重建的应用场景中，磁共振成像信息为半傅里叶方式采集到的原始k-空间时，可以对原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，由于共轭转置k-空间具有与原始k-空间相同的模值，可以将共轭转置k-空间作为磁共振成像信息的基准图像信息。
除了对磁共振成像信息计算得到基准图像信息以外，还可以直接采集得到基准图像信息。例如，在MUSE图像重建的应用场景中，可以通过多次激励得到对应的各次激励图像，可以将多次激励的各次激励图像作为磁共振成像信息。由于各次激励图像的模值相同，可以将各次激励图像中的任一图像作为基准图像。基准图像信息不仅可以是数据域的信息，也可以是图像域的信息，在该应用场景中，可以将基准图像作为基准图像信息。也就是，将各次激励图像中的任意一次激励图像作为基准图像信息。
S103：根据磁共振成像信息和基准图像信息，获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将磁共振图像成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
在磁共振成像过程中，主要包括两种信息，具体为能量信息和相位信息。其中，能量信息反映了图像的灰度分布、对比度等，相位信息决定了图像中的结构信息。相位信息在去除伪影、加速采集、计算定量值、增强对比度等方面有着广泛的应用。而在上述应用场景中，并不一定需要获取磁共振成像信息的具体相位值，根据磁共振成像信息与其基准图像信息的相位差也能进行去除伪影、计算定量值等操作。也就是说，相位信息可以为磁共振成像信息的具体相位值，也可以是磁共振成像信息与基准图像信息的相位关系，可以将磁共振成像信息和基准图像信息的相位关系信息作为磁共振相位信息。
获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差可以有多种实现方式。可以在图像域获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，也可以在数据域获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差。
由于磁共振成像信息和基准图像信息的模值相同，可以将磁共振成像信息采用基准图像信息进行表示，换句话说，磁共振成像信息可以通过基准图像信息进行相移操作得到。而图像域的相移操作对应k-空间的卷积操作，基于这个原理，可以将获取磁共振成像信息与基准图像信息之间的相位差，转换为在数据域求取卷积核。
由于磁共振成像信息可以是图像，也可以是k-空间数据。当磁共振成像信息为图像，如多次激励的各次激励图像时，可以将图像映射到k-空间，得到磁共振成像信息对应的满采k-空间数据。也就是说，无论磁共振成像信息为图像还是k-空间数据，均可以转化为k空间数据。类似的，基准图像信息可以是图像，也可以是数据，经过映射等方式，最终可以转化为k-空间数据。由于磁共振成像信息可以视为基准图像信息经过相移操作得到，而图像域的相移对应数据域的卷积，因此，磁共振成像信息对应的k-空间数据可以视为由基准图像信息的k-空间数据通过卷积计算得到，可以根据磁共振成像信息对应的k-空间数据和基准图像信息的k-空间数据的重叠部分进行数据拟合，从而估计卷积核，卷积核中包括了磁共振成像信息和基准图像信息的相位差信息，可以从卷积核中获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差。
通过将磁共振成像信息映射到k-空间，在数据域求解相位差的方式，能够减少低分辨率图像噪声以及吉布斯伪影，提高重建图像的质量，能够更好地满足对医学影像的需求。
以上为本申请实施例提供的一种磁共振相位信息的获取方法的具体实现方式。通过获取磁共振成像信息，并根据磁共振成像信息获取对应的基准图像信息，获取磁共振成像信息和基准图像信息的相位差，而不是直接从单幅磁共振成像信息中获取相位，而相位差通常较为平滑，与求取单幅图像的相位相比，可以在相位快速变化的区域更为准确地获取到磁共振相位信息。
为了更清楚地理解本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取方法，下面以半傅里叶采集图像重建的应用场景作为示例，对本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取方法进行介绍。
图2示出了一种磁共振相位信息的获取方法的流程图，应用于半傅里叶采集图像重建，请参照图2，该方法包括：
S201：通过半傅里叶采集方式采集k-空间数据，将采集得到的原始k-空间数据作为磁共振成像信息。
在本步骤中，可以采用半傅里叶的采集方式采集k-空间数据，将采集得到的原始k-空间数据作为磁共振成像信息。其中，半傅里叶的采集方式，相对于其他采集费方式，采集速度更快，可以应用于腹部成像、磁共振胰胆管成像、磁共振尿路成像等等，在本申请实施例其他可能的实现方式中，也可以采用其他的采集方式，本申请实施例对此不做限定。
S202：对原始k-空间数据进行共轭转置得到共轭转置k-空间数据，将共轭转置k-空间数据作为磁共振成像信息的基准图像信息。
由于共轭转置操作不会改变模值，因此，可以将共轭转置k-空间数据作为磁共振成像信息的基准图像信息。
为了便于理解，下面举例说明。
磁共振成像信息I1的模值为|I0|，相位为磁共振成像信息可以采用公式表示如下：
对该磁共振成像信息，也即原始k-空间数据I1进行共轭转置，即模值不变，相位相反，得到共轭转置k-空间数据，将共轭转置k-空间数据作为磁共振成像信息I1的基准图像信息I2，则基准图像信息I2可以采用公式表示如下：
那么，I1与I2的相位差为原始磁共振图像相位的两倍，满足如下公式：
需要说明，通过半傅里叶采集方式，可以仅采集略多于一半k-空间数据，如50％～60％(不包括50％)，得到原始k-空间数据，由于k-空间数据具有轴对称特性，可以对原始k-空间数据进行共轭转置，得到共轭转置k-空间数据，该共轭转置k-空间数据可以视为与原始k-空间数据对称区域的k空间数据，由于原始采集数据略多于50％，因此，原始k-空间与共轭转置k-空间存在重叠区域。
图3示出了一种原始k-空间与共轭转置k-空间的重叠区域示意图。在该示例中，原始k-空间为整个k-空间的60％，由于k-空间数据具有轴对称特性，可以将原始k-空间进行共轭转置，得到对称区域的k-空间，即共轭转置k-空间。由于共轭转置不会改变k-空间的大小，因此，共轭转置k-空间为整个k-空间的60％。由于原始k-空间和共轭转置k-空间均为整个k-空间的60％，且原始k-空间和共轭转置k-空间具有轴对称特性，因此，在整个k-空间的40％-60％的区域，原始k-空间与共轭转置k-空间存在重叠，可以将该区域作为原始k-空间与共轭转置k-空间的重叠区域。
需要说明的是，S201-S202仅为获取磁共振成像信息和基准图像信息的一个示例，在本申请实施例其他可能的实现方式中，也可以采用其他方式实现。
为了方便表示，将原始k-空间采用K1表示，共轭转置k-空间采用K2表示。对公式(3)两边进行快速傅里叶变换，因而，K2和K1之间存在如下关系：
其中，表示卷积操作，FET表示快速傅里叶变换，φ(x)表示相位差。
S203：拟合重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核。
由于对k-空间进行卷积的过程，可以视为采用卷积核对k-空间的不同区域分别进行卷积计算，在一次卷积过程中，卷积核可以视为相同的。因此，可以采用重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置后的k-空间数据拟合，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核。
对重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系拟合可以有多种实现方式。这里用一个卷积核来近似相位差的傅里叶变换，假设用Θ表示，则K2和K1之间存在如下关系：
在式5中，K2和K1已知，需要通过拟合求解卷积核Θ。作为一个示例，可以通过穷举法或最小二乘法进行拟合，求解卷积核。
S204：对卷积核进行傅里叶变换，变换得到的结果为磁共振成像信息与基准图像信息之间的相位差。
基于式(4)和式(5)，可知，相位差和卷积核存在一定关系，可以根据卷积核求解得到相位差。具体的，可以对卷积核进行傅里叶变换，将变化得到的结果作为磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差。
进一步地，基于图像与其自身的共轭转置图像的相位之间的关系，在获取到磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差后，还可以获取磁共振相位。由式(1)和式(2)可知，磁共振成像信息和基准图像信息的相位差为磁共振相位的两倍，因此，将相位差除以2，可以得到磁共振相位。
以上半傅里叶采集图像重建的应用场景中，获取磁共振相位信息的方法的具体实现方式。通过半傅里叶采集方式，采集原始k-空间数据，将原始k-空间数据作为磁共振成像信息。对原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，将共轭转置k-空间作为基准图像信息。由于原始k-空间和共轭转置k-空间具有重叠区域，可以通过拟合重叠区域的k-空间数据的关系，得到表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核，对卷积核进行傅里叶变换可以得到磁共振成像信息与基准图像信息之间的相位差，可以将该相位差作为磁共振相位信息。由于是在数据域进行操作获取相位信息，可以减少低分辨率图像噪声以及吉布斯伪影，提高图像质量。
以上仅是在半傅里叶采集图像重建的应用场景中，获取磁共振成像信息和共轭转置得到的基准图像信息的相位差，作为磁共振相位信息的一个示例。在本申请实施例其他可能的实现方式中，如在MUSE应用场景中，也可以将各次激励图像中的任意一个图像作为基准图像，获取各次激励图像和基准图像之间的相位差，作为磁共振相位信息。
下面结合附图，对MUSE应用场景中，获取磁共振相位信息的方法进行介绍。
图4示出了一种获取磁共振相位信息的方法的流程图，该方法可以应用于MUSE，解决multi-shot DWI各次激励图像之间相位不一致的问题。请参照图4，该方法包括：
S401：获取多次激励的各次激励图像，将各次激励图像作为磁共振成像信息。
在本步骤中，为了获取磁共振图像的相位差，至少需要进行两次激励，也就是说，激励的次数至少为2。由于各次激励图像是在一个扫描过程中对同一对象进行数据采集得到的，因此，各次激励图像的模值可以视为相同。
S402：将各次激励图像中的任意一次激励图像，作为基准图像，将基准图像作为磁共振成像信息的基准图像信息。
由于各次激励图像的模值可以视为相同，仅相位可能存在差别，因此，可以将各次激励图像中的任意一次激励图像作为获取相位信息的基准图像。此外，由于各次激励图像的模值相同，对各次激励图像取平均所得到的图像的模值，也可以视为与各次激励图像的模值相同，因此，对各次激励图像取平均所得到的图像也可以作为各次激励图像的基准图像。
作为本申请实施例的扩展，也可以预设模值与各次激励图像模值相同的图像，作为各次激励图像的基准图像，本申请实施例对此不做限定。
由于磁共振成像信息为图像域信息，因此，与磁共振成像信息对应的基准图像信息也应当为图像域信息，在该应用场景中，可以将基准图像作为磁共振成像信息对应的基准图像信息。
S401-S402仅为应用于MUSE时，获取磁共振成像信息和基准图像信息的一个具体示例，在其他应用场景中，也可以通过其他方式获取磁共振成像信息和基准图像信息。
S403：将各次激励图像分别映射到k-空间，分别得到各次激励的满采k-空间数据。
在本步骤中将图像映射到k-空间可以视为由采集的k-空间数据重建得到图像的逆过程，由于在重建图像时采用了傅里叶变换，为此可以通过反傅里叶变换将图像转换为K-空间数据。需要说明的是，在获取各次激励图像时，为了加快成像速度，往往是通过欠采样的方式采集数据的，本步骤对各次激励图像映射到k-空间，还可以通过卷积等方式拟合出未被采样的行的数据，从而得到满采k-空间数据。这种满采k-空间数据可以视为一种伪满采k-空间数据，即并不是通过满采样的采集方式得到的数据，而是通过一定的计算得到的一种满采k-空间数据。
S404：分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核。
本步骤所指的基准k-空间数据为基准图像信息对应的k-空间数据。当基准图像信息为各次激励图像中的一个时，可以将该次激励图像对应的满采k-空间数据作为基准k-空间数据。
基于每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，可以得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核。其中，获取表征各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关键的卷积核的过程是类似的，下面以获取表征其中一次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据的关系的卷积核为例，对本步骤进行说明。
例如，在一次扫描过程中，一共激励了5次，得到对应于这5次激励的图像，分别为I1,I2,...,I5，可以将I5作为基准图像，将I1,I2,...,I5分别进行映射，分别得到对应这5次激励的图像的满采k-空间数据，可以分别采用K1,K2,...,K5进行表示，其中K5为基准k-空间数据。在该示例中，可以将磁共振能量达到K5的磁共振能量的40％的区域确定为K5的中央区域，将K5的中央区域的相位编码线分别映射到K1、K2、K3、K4,得到K1、K2、K3、K4对应的中央区域，其中K1、K2、K3、K4各自的中央区域在整个k-空间的位置与K5的中央区域在K5的位置相同，各个k-空间的中央区域的大小也是相同的。可以对K1的中央区域的数据和K5的中央区域的数据之间的关系进行拟合，得到用于表征K1和K5之间的关系的卷积核。
可以按照获取表征K1和K5之间的关系的卷积核相类似的过程，分别获取表征K2，K3，K4，K5与基准k-空间K5之间的关系的卷积核。
需要说明的是，中央区域不限定于磁共振能量达到整个k-空间磁共振能量40％的区域。在一种可能的实现方式中，可以将磁共振能量达到整个k-空间的磁共振能量的预设比例的区域，确定为中央区域。预设比例可以根据经验设定，作为一个示例，预设比例可以为30％～50％之间的任意值。
由上可知，可以分别拟合各次激励的满采k-空间的中央区域的数据与基准k-空间的中央区域的数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核。
在本申请实施例其他可能的实现方式中，也可以采用其他方式获取用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核，本申请实施例对此不做限定。
S405：将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到的各个结果分别为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
基于与式(4)和式(5)相同的原理，可以根据卷积核得到各次激励图像与基准图像之间的相位差。具体为，将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到对应于各个卷积核的结果，可以将各个结果作为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
需要说明的是，S403-S405仅为根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系，获取各次激励图像与基准图像之间的相位差的一种具体实现方式，在本申请实施例其他可能的实现方式中，也可以采用其他方式获取各次激励图像与基准图像之间的相位差。作为一个示例，可以通过在图像域进行一定的变换等操作，获得各次激励图像与基准图像之间的相位差。通过消除各次激励图像之间的相位差，可以保证各次激励图像相位一致。进一步地，通过k-空间拟合卷积核方法来估计各次激励图像之间的相位差，可以减少直接从磁共振图像中估计相位时噪声较大的问题。
S406：将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成N*C个虚拟线圈通道。
其中，C为线圈通道数，N为激励次数，C和N均为正整数。
可以理解，S401中获取的各次激励图像，是通过采集多线圈通道的k-空间数据，并进行重建得到的，对应于采集过程中的各个线圈通道，分别存在相对应的线圈敏感度，将任意一次激励图像与其相对于基准图像的相位差，以及各个线圈通道对应的线圈敏感度进行结合，可以扩展形成对应于线圈通道数量的虚拟线圈通道，即一次激励图像可以扩展形成C个虚拟线圈通道。依此类推，N次激励图像可以扩展形成N*C个虚拟线圈通道。
S407：对该N*C个虚拟线圈通道按照以下方程组构建联合并行重建的方程组，求解方程组中的Iepi，求解到的Iepi为最终重建图像。
本步骤中的方程组如下所示：
式(5)中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度，Pn为第n次激励图像与基准图像的相位差，Icn为第n次激励的第c通道图像，其中，c∈{1,2...,C}，n∈{1,2,...N}。由式(5)可知，方程组中方程式的个数为C*N个，Sc、Pn已知，I11,I12,...Icn已知，基于这C*N个方程，可以采用最小二乘法进行求解，得到Iepi。
在本申请实施例其他可能的实现方式中，也可以采用其他方式对上述方程组进行求解，得到最终重建图像Iepi。作为一个示例，可以采用穷举法进行求解。本申请实施例对求解方式不做限定，可以根据实际需要进行选择。
S406-S407仅为在获取各次激励图像与基准图像之间的相位差后，进行图像重建得到最终重建图像的具体实现方式。在本申请一种可能的实现方式中，可以将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成多个虚拟线圈通道，对多个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到最终重建图像。
以上为本申请实施例提供的一种在MUSE的应用场景下，获取磁共振相位信息的方法的流程图。通过获取多次激励图像以及这多次激励图像所对应的一个基准图像，分别拟合各次激励的满采k-空间的中央区域的数据与基准k-空间的中央区域的数据之间的关系，得到表征每次激励的满采k-空间数据分别与基准k-空间数据之间的关系的卷积核，进而得到多次激励图像分别与基准图像的相位差，可以通过将相位差与各个线圈通道敏感度像差消除多次激励图像与基准图像的相位差，使得各个激励图像的相位保持一致，通过构建联合并行重建的方程组，求解得到最终重建图像。
由于通过消除各个激励图像与基准图像之间的相位差来保证各个激励图像相位一致，而不是直接去除图像的相位，避免了噪声和伪影对相位估计的影响，保障了MUSE的重建效果。而且，采用在k-空间拟合卷积核的方法来估计各个激励图像之间的相位差，而不是直接从图像中估计相位，能够进一步减少低分辨率图像噪声以及吉布斯伪影的问题。该方法的另外一个显著优势是使得最终MUSE重建的图像保留了相位信息。
以上主要对本申请实施例提供的获取磁共振相位信息的具体实现方式进行了介绍，为了使本申请实施例提供的获取磁共振相位信息的方法更清楚，下面结合一个具体的multi-shot DWI应用场景对获取磁共振相位信息的方法进行介绍。
图5为参照图4所示实施例提供的磁共振相位信息获取方法，获取multi shot DWI采集的各个图像之间的相位差，基于相位差进行第二次SENSE解卷得到最终重建图像的效果示意图。
在图5的示例中，一个multi-shot DWI分3次激励采集，获取相位差，并根据相位差形成最终重建图像的方法可以参照图6，具体包括如下步骤：
S601：对各次激励的k-空间进行第一次SENSE解卷，得到各次激励解卷后的图像Ij(j＝1,2,3)。
其中，各次激励解卷后的图像Ij的模值基本相同。各次激励t解卷后的图像Ij即可视为上述实施例中所述的各次激励图像。
S602：将解卷后的图像Ij进行反傅里叶变换，得到各次激励图像的满采k-空间Kj(j＝1,2,3)。
为了获取各次激励解卷后的图像Ij之间的相位差，可以先将解卷后的图像Ij映射到k-空间，以便在数据域进行计算，得到相位差信息。
S603：基于满采k-空间K1与K2、K3的中央区域进行数据拟合，估计卷积核Θ12和Θ13。
可以将满采k-空间K1作为基准k-空间，基于K1的中央区域与K2的中央区域进行数据拟合，可以估计出K1与K2对应的卷积核Θ12，基于K1的中央区域与K3的中央区域进行数据拟合，可以估计出K1与K3对应的卷积核Θ13。由于图像域中的相位操作，相当于数据域中的卷积操作，因此各卷积核中包含了第一次激励图像分别与第二次激励图像、第三次激励图像之间的相位差信息。
S604：对卷积核Θ12和Θ13分别进行傅里叶变换得到第一次激励图像分别与第二次激励图像和第三次激励图像之间的相位差和
由于各卷积核中包含了第一次激励图像分别与第二次激励图像和第三次激励图像之间的相位差信息，可以根据各个卷积核，得到对应的相位差信息。具体为，对卷积核Θ12和Θ13分别进行傅里叶变换得到第一次激励图像与第二次激励图像、第三次激励图像之间的相位差和
S605：将相位差和分别与线圈通道敏感度相乘，使第二次激励图像、第三次激励图像的相位与第一次激励图像保持一致，得到多个虚拟线圈通道。
S606：基于各次激励的各个通道图像与虚拟线圈通道进行第二次SENSE解卷，获得最终重建图像。
进行第二次SENSE解卷，获得最终重建图像的过程，与上述实施例中求解方程组，获得最终重建图像的方法类似，可以参照图3所示实施例，在此不再赘述。
由图5和图6可知，本申请实施例提供的获取相位信息的方法，通过获取各次激励解卷后的图像的相位差，而不是直接获取各次激励解卷后的图像的相位，并通过消除相位差保证各次激励解卷后的图像相位一致，而不是直接消除各次激励解卷后的图像的相位，避免了现有技术中各次激励解卷后的图像中存在噪声及伪影使得估计的相位噪声较大，对MUSE重建效果的影响。而且，由于多个图像之间的相位差较为平滑，相比于单个图像的相位，通过求取多幅图像之间的相位差的方法可以在相位快速变化的区域更为准确地获取到图像的相位信息。
上述实施例的磁共振相位信息的获取方法可以由图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(Communications Interface)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相位信息获取的逻辑指令，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中的磁共振相位信息获取的逻辑指令，以执行上述的磁共振相位信息获取方法。作为实施例，该磁共振相位信息获取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。
磁共振相位信息获取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(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。
上述的磁共振相位信息获取的逻辑指令，可以称为“磁共振相位信息的获取装置”，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相位信息的获取装置的具体实施方式。
请参见图8，本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取装置包括：
磁共振成像信息获取单元810，用于获取磁共振成像信息；
基准图像信息获取单元820，用于根据磁共振成像信息获取基准图像信息；基准图像信息的模值与磁共振成像信息的模值相同；
相位信息获取单元830，用于根据磁共振成像信息和基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
可选的，磁共振成像信息为由半傅里叶采集方式采集到的原始k-空间，
基准图像信息获取单元820具体用于：
对原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，共轭转置k-空间为基准图像信息；
其中，原始k-空间与共轭转置k-空间之间存在重叠区域。
可选的，相位信息获取单元830包括：
卷积核确定子单元831，用于拟合重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核；
相位差确定子单元832，用于对卷积核进行傅里叶变换，变换得到的结果为磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差。
可选的，相位信息获取单元830还包括：
相位确定子单元，用于根据磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差并结合图像与其自身的共轭转置图像的相位之间的关系，获取磁共振相位。
以上为本申请实施例提供的一种磁共振相位信息的获取装置的具体实施方式，基于本申请实施例提供的一种磁共振相位信息的获取方法的另一具体实施方式，本申请实施例还提供了一种磁共振相位信息的获取装置的另一具体实施方式。
请参见图9，本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取装置包括：
磁共振成像信息获取单元810，用于获取磁共振成像信息；
基准图像信息获取单元820，用于根据磁共振成像信息获取基准图像信息；基准图像信息的模值与磁共振成像信息的模值相同；
相位信息获取单元830，用于根据磁共振成像信息和基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
可选的，磁共振成像信息为多次激励的各次激励图像，
基准图像信息获取单元820具体用于：
将各次激励图像中的任意一次激励图像作为基准图像，基准图像作为基准图像信息。
可选的，相位信息获取单元830具体用于：分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差。
可选的，相位信息获取单元830包括：映射子单元833，用于将各次激励图像分别映射到k-空间，分别得到各次激励的满采k-空间数据；
拟合子单元834，用于分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；基准k-空间数据为基准图像对应的k-空间数据；
变换子单元835，用于将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到的各个结果分别为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
可选的，拟合子单元834具体用于：
分别拟合各次激励的满采k-空间的中央区域的数据与基准k-空间的中央区域的数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；
其中，k-空间的中央区域的磁共振能量为预设比例的整个k-空间的磁共振能量。
可选的，该装置还包括：扩展单元，用于将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成多个虚拟线圈通道；
重建单元，用于对多个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到最终重建图像。
可选的，设定线圈通道数为C，激励次数为N，C和N均为正整数，
扩展单元具体用于：
将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成N*C个虚拟线圈通道；
重建单元具体用于：对该N*C个虚拟线圈通道按照以下方程组构建联合并行重建的方程组，求解方程组中的Iepi，求解到的Iepi为最终重建图像；
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Pn为第n次激励图像与基准图像的相位差；
Icn为第n次激励的第c通道图像；
其中，c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
以上为本申请实施例提供的磁共振相位信息的获取装置的具体实施方式。该装置不是直接从单幅磁共振图像中求解磁共振图像的相位，而是基于磁共振成像信息和基准图像信息之间的相对关系来求取磁共振图像的相位信息。因相位差通常较为平滑，因此，与求取单幅图像的相位相比，通过求取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差的方法可以在相位快速变化的区域更为准确地获取到图像的相位信息。
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 (16)
1.一种磁共振相位信息的获取方法，其特征在于，包括：
获取磁共振成像信息；
根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息；所述基准图像信息的模值与所述磁共振成像信息的模值相同；
根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将所述磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁共振成像信息为由半傅里叶采集方式采集到的原始k-空间，
所述根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息，具体包括：
对所述原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，所述共轭转置k-空间为所述基准图像信息；
其中，所述原始k-空间与所述共轭转置k-空间之间存在重叠区域。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，具体包括：
拟合重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核；
对所述卷积核进行傅里叶变换，变换得到的结果为磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差后，还包括：
根据所述磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差并结合图像与其自身的共轭转置图像的相位之间的关系，获取磁共振相位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，磁共振成像信息为多次激励的各次激励图像，
所述根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息，具体包括：
将所述各次激励图像中的任意一次激励图像作为基准图像，所述基准图像作为基准图像信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，具体包括：
分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差，具体包括：
将各次激励图像分别映射到k-空间，分别得到各次激励的满采k-空间数据；
分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；所述基准k-空间数据为所述基准图像对应的k-空间数据；
将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到的各个结果分别为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核，具体包括：
分别拟合各次激励的满采k-空间的中央区域的数据与基准k-空间的中央区域的数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；
其中，k-空间的中央区域的磁共振能量为预设比例的整个k-空间的磁共振能量。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系获取各次激励图像与基准图像之间的相位差后，还包括：
将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成多个虚拟线圈通道；对多个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到最终重建图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，设定线圈通道数为C，激励次数为N，C和N均为正整数，
所述将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成多个虚拟线圈通道；对多个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振图像，具体包括：
将各次激励的各个通道图像结合各个线圈通道对应的线圈敏感度以及各个相位差，扩展形成N*C个虚拟线圈通道；
对该N*C个虚拟线圈通道按照以下方程组构建联合并行重建的方程组，求解方程组中的Iepi，求解到的Iepi为最终重建图像；
式中，Sc为第c线圈通道对应的线圈敏感度；
Pn为第n次激励图像与基准图像的相位差；
Icn为第n次激励的第c通道图像；
其中，c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}。
11.一种磁共振相位信息的获取装置，其特征在于，包括：
磁共振成像信息获取单元，用于获取磁共振成像信息；
基准图像信息获取单元，用于根据所述磁共振成像信息获取基准图像信息；所述基准图像信息的模值与所述磁共振成像信息的模值相同；
相位信息获取单元，用于根据所述磁共振成像信息和所述基准图像信息，获取磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差，将所述磁共振成像信息和基准图像信息之间的相位差作为磁共振相位信息。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述磁共振成像信息为由半傅里叶采集方式采集到的原始k-空间数据，
所述基准图像信息获取单元具体用于:
对所述原始k-空间进行共轭转置，得到共轭转置k-空间，所述共轭转置k-空间为所述基准图像信息；
其中，所述原始k-空间与所述共轭转置k-空间之间存在重叠区域。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述相位信息获取单元包括：
卷积核确定子单元，用于拟合重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系，得到用于表征重叠区域的原始k-空间数据和共轭转置k-空间数据之间的关系的卷积核；
相位差确定子单元，用于对所述卷积核进行傅里叶变换，变换得到的结果为磁共振图像与共轭转置图像之间的相位差。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述磁共振成像信息为多次激励的各次激励图像，
所述基准图像信息获取单元具体用于：
将所述各次激励图像中的任意一次激励图像作为基准图像，所述基准图像作为基准图像信息。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述相位信息获取单元，具体用于：
分别根据各次激励图像与基准图像之间的相对关系，获取各次激励图像与基准图像之间的相位差。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相位信息获取单元包括：
映射子单元，用于将各次激励图像分别映射到k-空间，分别得到各次激励的满采k-空间数据；
拟合子单元，用于分别拟合各次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系，分别得到用于表征每次激励的满采k-空间数据与基准k-空间数据之间的关系的卷积核；所述基准k-空间数据为所述基准图像对应的k-空间数据；
变换子单元，用于将各个卷积核分别进行傅里叶变换，得到的各个结果分别为各次激励图像与基准图像之间的相位差。
Priority Applications (1)
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