CN108378851B - 磁共振弥散加权成像方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种磁共振弥散加权成像方法和装置。该方法方法将每次采集过程中的每次激励的每个线圈通道的奇、偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，分别扩展形成各个独立的虚拟线圈通道；然后对形成的各个独立的虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。该磁共振弥散加权图像通过对多个方程联立求解计算得到的，求解得到的磁共振弥散加权图像能够完全消除N/2伪影和运动伪影。因此，本申请实施例提供的磁共振弥散加权成像方法通过联合并行重建能够同时消除DWI中的N/2伪影和运动伪影，并能够完全消除N/2伪影。

Description

磁共振弥散加权成像方法和装置

技术领域

本申请涉及医学影像技术领域，尤其涉及一种磁共振弥散加权成像方法和装置。

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。

磁共振弥散加权成像(Diffus ion Weighted Imaging，DWI)提供了不同于常规核磁共振成像(MRI)图像的组织对比，能对脑组织的生存和发育提供潜在的、唯一的信息。在显示急性脑梗死和与其他脑急性病变的鉴别上非常敏感，同时，对肿瘤、感染、外伤和脱髓鞘等病变也能提供一些信息。基于此，磁共振弥散加权成像在临床上应用非常广泛。

为了加快DWI的扫描速率，DWI多采用平面回波成像序列(Echo Planar imaging，EPI)进行数据扫描。EPI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空间数据称为偶数回波(对应K空间的偶数行数据)，负梯度采集的K空间数据称为奇数回波(对应K空间的奇数行数据)。对于EPI序列，由于奇数回波和偶数回波的读梯度方向不一致，导致奇数回波和偶数回波之间存在相位误差，从而在DWI图像中存在奈奎斯特伪影，也称为N/2伪影，如图2C所示。

另外，DWI对运动非常敏感，扫描对象任何微小的运动例如亚像素运动均会导致DWI数据相位的不同，从而重建出的DWI图像产生较严重的运动伪影。

为了得到高质量的DWI图像，需要去除DWI中的N/2伪影和运动伪影。当前DWI成像技术需要分别去除N/2伪影和运动伪影，无法实现同时去除DWI中的N/2伪影和运动伪影，而且，在去除N/2伪影时，只能去除线性相位误差带来的伪影，而不能去除高阶相位误差带来的伪影，因此，现有的DWI成像技术也不能完全消除DWI中的N/2伪影，进而导致DWI图像的信噪比较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种磁共振弥散成像方法和装置，以同时去除DWI中的N/2伪影和运动伪影，并能够完全消除N/2伪影。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种磁共振弥散加权成像方法，包括：

利用EPI序列采集每次激励的每个线圈通道的DWI原始数据，其中，采集次数为Q，每次采集过程中的激励次数为N，线圈通道数为C；N、C、Q均为正整数；

从DWI原始数据中提取每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据；

分别对每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像；

将同一次采集过程中的同一次激励的所有线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像分别进行并行重建，得到每次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像；

从各个解卷后的奇数回波图像和各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位；

将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道；对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

可选地，所述对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

可选地，所述采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

按照以下公式(I)构建联合并行重建的公式，求解公式(I)中的I_epi，求解到的I_epi为磁共振弥散加权图像；

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd，n，q为第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even，n，q为第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I_{fold，odd，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I_{fold，even，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

c∈{1，2，...，C}，n∈{1，2，...，N}，q∈{1，2，...，Q}。

可选地，当扩散敏感梯度场参数b大于0时，所述将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，还包括：

利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位校正b＞0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位；

所述将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道，具体包括：

将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、校正后的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道。

可选地，当包括多个扩散敏感梯度场参数时，在扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，还包括：

对提取到的各个相位进行迭代。

可选地，在联合并行重建得到磁共振弥散加权图像之后，还包括：

将得到的磁共振弥散加权图像作为先验知识代入到同一次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像的并行重建过程中，

通过迭代方式得到各个奇偶数回波图像对应的相位。

一种磁共振弥散加权成像装置，包括：

采集单元，用于利用EPI序列采集每次激励的每个线圈通道的DWI原始数据，其中，采集次数为Q，每次采集过程中的激励次数为N，线圈通道数为C；N、C、Q均为正整数；

第一提取单元，用于从DWI原始数据中提取每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据；

第一图像重建单元，用于分别对每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像；

第二图像重建单元，用于将同一次采集过程中的同一次激励的所有线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像分别进行并行重建，得到每次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像；

第二提取单元，用于从各个解卷后的奇数回波图像和各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位；

联合并行重建单元，用于将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道；对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

可选地，所述联合并行重建单元具体包括：

采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

可选地，所述采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

按照以下公式(I)构建联合并行重建的公式，求解公式(I)中的I_epi，求解到的I_epi为磁共振弥散加权图像；

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd，n，q为第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even，n，q为第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I_{fold，odd，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I_{fold，even，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

c∈{1，2，...，C}，n∈{1，2，...，N}，q∈{1，2，...，Q}。

可选地，所述装置还包括：

相位校正单元，用于当扩散敏感梯度场参数b大于0时，在扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位校正b＞0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位；

所述并行重建单元，具体包括：将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、校正后的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道，对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

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弥散加权成像方法将每次采集过程中的每次激励的每个线圈通道的奇、偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，分别扩展形成各个独立的虚拟线圈通道；然后对形成的各个独立的虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。其中，扩展形成的虚拟线圈通道的个数等于所有奇、偶数回波折叠图像的总个数。

在联合并行重建过程中，一个虚拟线圈通道对应的线圈敏感度、相位和折叠图像构建出一个求解磁共振弥散加权图像的方程，如此，构建出的方程个数与虚拟线圈通道的个数相同。通过对这些方程联立求解，得到的解即为磁共振弥散加权图像。如此，本申请实施例重建的磁共振弥散加权图像是通过对多个方程联立求解计算得到的，在联立求解计算过程中，能够同时消除奇偶数回波数据之间的所有类型的相位差包括零阶相位误差、线性相位误差和高阶项相位误差以及因扫描对象的微小运动导致的DWI数据之间的相位差，因此，求解得到的磁共振弥散加权图像能够完全消除N/2伪影和运动伪影。因此，本申请实施例提供的磁共振弥散加权成像方法通过联合并行重建能够同时消除DWI中的N/2伪影和运动伪影，并能够完全消除N/2伪影。

附图说明

为了清楚地理解本申请的具体实施方式，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3A是本申请实施例提供的一种磁共振弥散加权成像方法的一种具体实现方式流程示意图；

图3B为图3A对应的实现框架示意图；

图4A和图4B示出了当b值等于0时，分别由现有技术和由本申请一种具体实施方式重建得到的磁共振弥散图像示意图；

图5是本申请实施例提供的一种磁共振弥散加权成像方法的另一种具体实现方式流程示意图；

图6为图5对应的实现框架示意图；

图7A和图7B示出了当b值等于0时，分别由现有技术和由本申请一种具体实施方式重建得到的磁共振弥散图像示意图；

图8是本申请实施例提供的执行磁共振弥散加权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磁共振弥散加权成像装置结构示意图。

具体实施方式

为了实现同时去除DWI中的N/2伪影和运动伪影，发明人对该两种伪影的产生原因进行了研究分析。

研究发现，DWI中的奇数回波图像和偶数回波图像相位的可以分别用以下公式(1)和(2)表示：

在公式(1)和(2)中，

I_odd，n和I_even，n分别为奇数回波图像和偶数回波图像，

|I_odd，n|和|I_even，n|分别为奇数回波图像和偶数回波图像的模值；

和

你别为系统不完善带来的奇数回波相位和偶数回波相位；

为扫描对象运动带来的相位；

为其它系统误差。

从上述公式(1)和(2)中可以看出，奇偶回波图像之间存在系统不完善所产生的相位误差以及运动所导致的相位误差。之所以会在DWI中产生N/2伪影，是因为，采集到的奇数回波和偶数回波对应的相位不同，奇数回波和偶数回波对应的相位存在相位差，如果将该具有相位差的奇数回波和偶数回波直接重建图像的话，则会在图像中产生N/2伪影。

之所以会在DWI中存在运动伪影，是因为扫描对象的运动即使是亚像素运动，也会引起在运动前后采集到的数据产生相位差。该相位差的存在，导致DWI图像中产生运动伪影。

基于上述研究发现可知，N/2伪影和运动伪影产生的根源均是由于采集到的数据之间存在相位差。因此，要想消除DWI中的N/2伪影和运动伪影，则需要校正用于磁共振弥散图像重建的DWI数据的奇偶数回波数据的相位差以及因亚像素运动导致的DWI数据间的相位差，使该两相位差均为零。

基于此，本申请实施例提供的磁共振弥散成像方法，将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇、偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，分别扩展形成各个独立的虚拟线圈通道；然后对形成的各个独立的虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。其中，扩展形成的虚拟线圈通道的个数等于所有奇、偶数回波折叠图像的总个数。

在联合并行重建过程中，一个虚拟线圈通道对应的线圈敏感度、相位和折叠图像构建出一个求解磁共振弥散加权图像的方程，如此，构建出的方程个数与虚拟线圈通道的个数相同。通过对这些方程联立求解，得到的解即为磁共振弥散加权图像。如此，本申请实施例重建的磁共振弥散加权图像是通过对多个方程联立求解计算得到的，在联立求解计算过程中，能够同时消除奇偶数回波数据之间的所有类型的相位差包括零阶相位误差、线性相位误差和高阶项相位误差以及因扫描对象的微小运动导致的DWI数据之间的相位差，因此，求解得到的磁共振弥散加权图像能够完全消除N/2伪影和运动伪影。因此，本申请实施例提供的磁共振弥散加权成像方法通过联合并行重建能够同时消除DWI中的N/2伪影和运动伪影，并能够完全消除N/2伪影。

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细描述。

请参阅图3A和图3B。图3A是本申请实施例提供的一种磁共振弥散加权成像方法的一种具体实现方式流程示意图，图3B为图3A对应的实现框架示意图。

如图3A和图3B所示，该方法包括以下步骤：

S301：利用EPI序列采集每次激励的每个线圈通道的DWI原始数据，其中，采集次数为Q，每次采集过程中的激励次数为N，线圈通道数为C；N、C、Q均为正整数。

为了加快磁共振扫描速率，本申请实施例可以采用部分采样的方式采集DWI原始数据。所谓部分采样是指仅采集k空间的部分行数据，而不是采集每行数据。如此，在本申请实施例中，采集加速倍数可以为任意整数。

在本申请实施例中，采集次数Q可以等于1，也可以大于1，当Q大于1时，在后续磁共振弥散加权图像重建时，可以利用该多次采集的DWI原始数据的平均值来作为后续磁共振弥散加权图像重建时的数据，以提高弥散加权图像的信噪比。

另外，此处所述的线圈通道为磁共振系统中的物理线圈通道。一般情况下，磁共振系统中包括多个物理线圈通道，该多个物理线圈通道还可以组成线圈通道阵列，以在磁共振扫描时采集数据。

每个线圈通道具有一个线圈敏感度，因此，当线圈通道数为C时，则磁共振系统中具有C个线圈敏感度。

另外，DWI图像容易产生畸变，为了避免DWI图像产生畸变变形，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DWI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DWI图像变形和分辨率之间的矛盾，可以采用多次激发，每次激发采集的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的高分辨图像。如此，作为申请的一可选实施例，每次采集过程中的激发次数可以为多次，即N≥2。

S302：从DWI原始数据中提取每次采集的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据。

因在DWI中，因系统不完善导致奇数回波数据和偶数回波数据的相位不同，两者之间存在相位差，因此，在重建磁共振加权图像之前，需要从DWI原始数据的平均值中提取每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据R_{odd，n，c，q}和偶数回波数据R_{even，n，c，q}。其中，n为激励次数序号，n∈{1，2，...，N}；c为线圈通道序号，c∈{1，2，...，C}。

因该步骤是从DWI原始数据的平均值中提取每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据。因此，经过分离后，一次采集的一次激励的一个线圈通道得到一组奇数回波数据，可以得到N*C*Q组奇数回波数据R_{odd，n，c，q}和N*C*Q组偶数回波数据R_{even，n，c，q}。

S303：分别对每次采集的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像。

本步骤具体为：对上述步骤得到的N*C*Q组奇数回波数据R_{odd，n，c，q}分别进行图像重建，得到N*C*Q组奇数回波折叠图像I_{fold，odd，n，c，q}，对上述步骤得到的N*C*Q组偶数回波数据R_{even，n，c，q}分别进行图像重建，得到N*C*Q组偶数回波折叠图像I_{fold，even，n，c，q}。

如此，通过该步骤可以得到2*N*C*Q个回波折叠图像。

作为示例，本步骤可以采用SENSE方法对每次采集的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到对应的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像。

S304：将同一次采集的同一次激励的所有线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像分别进行并行重建，得到每次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像。

本步骤可以具体为：将第q次采集的第n次激励的C个线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像I_{fold，odd，n，1，q}，I_{fold，odd，n，2，q}，......，I_{fold，odd，n，C，q}进行并行重建，得到第n次激励解卷后的奇数回波图像I_odd，n，q，将第n次激励的C个线圈通道重建得到的偶数回波折叠图像I_{fold，even，n，1，q}，I_{fold，even，n，2，q}，......，I_{fold，even，n，C，q}进行并行重建，得到第n次激励解卷后的奇数回波图像I_even，n，q。

因一次采集过程中的激励次数为N次，则Q次采集中的激励次数为Q*N次，又因一次激励得到一个解卷后的奇数回波图像和一个解卷后的偶数回波图像。所以，Q次采集过程，共得到Q*N个解卷后的奇数回波图像和Q*N个解卷后的偶数回波图像。

作为示例，本步骤可以采用SENSE方法进行图像并行重建。

S305：从各个解卷后的奇数回波图像和各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位。

需要说明，可以通过去除噪声的方式从各个解卷后的奇数回波图像中分别提取各自对应的相位P_odd，n，q，从各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位P_even，n，q。

如此，可以得到Q*N个奇数回波图像相位P_odd，n，q和Q*N个奇偶数回波图像相位P_even，n，q。

因在DWI中，图像的相位一般是平滑的，如此，可以通过低通滤波的方式从各个解卷后的奇、偶数回波图像中分别提取各自对应的相位P_odd，n，q和P_even，n，q。

S306：将每次采集的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道；对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

在本申请实施例中，各个虚拟线圈通道的折叠图像由各次采集过程的各次激励的各个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像组成。

各个虚拟线圈通道的线圈敏感度由C个物理线圈通道扩展2*N*Q次组成，

各个虚拟线圈通道的奇数回波相位由奇数回波相位扩展C次组成，各个虚拟线圈通道的偶数回波相位由偶数回波相位扩展C次组成。

作为示例，本申请实施例可以采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

当采用SENSE方法进行联合并行重建时，一个虚拟线圈通道对应的线圈敏感度、相位和折叠图像构建出一个求解磁共振弥散加权图像的方程，如此，构建出的方程个数为2*N*C*Q，其与虚拟线圈通道的个数相同。通过对这些方程联立求解，得到的解即为磁共振弥散加权图像。

其中，构建出的联立方程如方程(3)所示。

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd，n，q为第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even，n，q为第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I_{fold，odd，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I_{fold，even，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

I_epi为磁共振弥散加权图像；

c∈{1，2，...，C}，n∈{1，2，...，N}，q∈{1，2，...，Q}。

以上为本申请实施例提供的磁共振弥散加权成像方法的一种具体实现方式。在该具体实现方式中，将多次采集过程中多次激励的奇偶数回波折叠图像分别作为虚拟线圈通道图像，结合虚拟线圈通道敏感度信息进行联合并行重建，如此能够构建出比磁共振物理线圈通道更多的通道。如此，由该更多数量的虚拟通道构建出的方程系统会更加稳定，从而能够大大降低几何因子(g-factor)对图像信噪比(signal noise ratio，SNR)以及伪影的影响。

而且，在联立求解计算过程中，能够同时消除奇偶数回波数据之间的相位差以及因扫描对象的微小运动导致的DWI数据之间的相位差，因此，求解得到的磁共振弥散加权图像能够消除N/2伪影和运动伪影。并且，在联立求解过程中，能够将产生N/2伪影的所有类型相位差包括零阶相位误差、线性相位误差和高阶项相位误差完全消除，因此，该具体实现方式提供的磁共振弥散加权成像方法通过联合并行重建能够同时消除DWI中的N/2伪影和运动伪影，并且能够完全消除N/2伪影，从而提高了磁共振弥散加权图像的信噪比。

为了突出本申请具体实施方式达到的技术效果，图4A和图4B示出了当b值等于0时，分别由现有技术和由本申请具体实施方式重建得到的磁共振弥散图像。对比图4A和图4B，很容易发现，本申请具体实施方式重建得到的磁共振弥散图像完全消除了N/2伪影，并降低了并行重建造成的相关伪影。

此外，作为本申请的一具体示例，为了使得重建出的磁共振弥散加权图像更加准确，可以增加各个虚拟线圈通道之间的独立性。如此，在S301中，可以在不同采集次数时，采用不同的相位编码偏移采用相应的采集加速倍数(并行加速因子)对k空间数据进行采集。例如，在第一次采集时，首先采集k空间奇数回波数据，第二次采集时，首先采集k空间偶数回波数据。

此外，为了进一步增加虚拟通道之间的独立性，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不同次激励过程中采集不同的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，激励次数为4，k空间数据为256行，则第1次激励时，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次激励时，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次激励时，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次激励时，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。

作为本申请的另一示例，为了进一步提高弥散加权图像的信噪比，本申请实施例可以多次采集DWI原始数据，即Q≥2。当Q≥2时，将该多次采集到的DWI原始数据也扩展为虚拟通道，该扩展过程与采集到的多次激励的DWI原始数据的扩展方式相同。通过多次采集DWI原始数据，并把该多次采集到的DWI原始数据扩展为虚拟通道，由此可以构建出更多数量的方程，如此形成的线性方程系统更加稳定，从而大大降低了g-factor的影响，最终使得重建出的磁共振弥散加权图像会更加准确。

此外，本申请的另一具体示例，为了提高相位的准确性，可以把S306得到的磁共振加权图像作为先验知识代入到同一次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像的并行重建过程中，通过迭代方式得到各个奇偶数回波图像对应的相位。

此外，本申请的又一具体示例，为了提高最终得到的磁共振弥散加权图像的信噪比，可以将并行重建得到的各个奇偶数回波图像的平均值去噪后，作为联合并行重建中的先验图像。

以上所述的磁共振弥散加权成像方法的具体实现方式可以应用于b值等于0的情形。其中，b值为DWI技术中把施加的扩散敏感梯度场参数称为b值，b值也可以称为扩散敏感系数。

当b值大于零时，需要利用b值为零所提取到的奇偶数回波图像的相位作为b值大于零的磁共振弥散图像重建时的先验信息，来校正b值大于零的DWI数据的相位。b值大于零的磁共振弥散加权成像方法的具体实现方式请参阅图5和图6。图5是本申请实施例提供的当b值大于零时，磁共振弥散加权成像方法的具体实现方式流程示意图；图6为图5对应的实现框架示意图；

请参阅图5和图6，该具体实现方式包括以下步骤：

S501至S505与步骤S301至S305相同，为了简要起见，在此不再详细描述。

S506：利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位校正b＞0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位。

作为示例，可以利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位P_odd，n，q和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位P_even，n，q的相位差ΔP_n，q来校正b＞0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位P′_odd，n，q和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位P′_even，n，q。

在本申请实施例中，b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位可以根据采集到的b＝0的DWI原始数据通过步骤S301至S304获得。

S507：将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、校正后的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道，对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

在本申请实施例中，各个虚拟线圈通道的折叠图像由各次采集过程的各次激励的各个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像组成。

各个虚拟线圈通道的线圈敏感度由C个物理线圈通道扩展2*N*Q次组成，

各个虚拟线圈通道的奇数回波相位由校正后的奇数回波相位扩展C次组成，各个虚拟线圈通道的偶数回波相位由校正后的偶数回波相位扩展C次组成。

作为示例，本申请实施例可以采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

当采用敏感度编码(Sensitivity Encoding，SENSE)方法进行联合并行重建时，一个虚拟线圈通道对应的线圈敏感度、相位和折叠图像构建出一个求解磁共振弥散加权图像的方程，如此，构建出的方程个数与虚拟线圈通道的个数相同。通过对这些方程联立求解，得到的解即为磁共振弥散加权图像。

其中，构建出的联立方程如方程(4)所示。

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd，n，q为b＝0时的第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even，n，q为b＝0时的第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

P′_odd，n，q为b＞0时的第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P′_even，n，q为b＞0时的第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I′_{fold，odd，n，c，q}为b＞0时的第q次采集过程第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I′_{fold，even，n，c，q}为b＞0时的第q次采集过程第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

I_epi为磁共振弥散加权图像；

c∈{1，2，...，C}，n∈{1，2，...，N}，q∈{1，2，...，Q}。

以上为本申请实施例提供的b＞0时磁共振弥散加权成像方法的具体实现方式。在该具体实现方式中，需要b＝0的各个奇数回波图像的相位P_odd，n，q和偶数回波图像的相位P_even，n，q作为先验知识来校正b＞0的各个奇数回波图像的相位P′_odd，n，q和偶数回波图像的相位P′_even，n，q。

在该具体实现方式中，将多次采集过程中多次激励的奇偶数回波折叠图像分别作为虚拟线圈通道图像，结合虚拟线圈通道敏感度信息进行联合并行重建，如此能够构建出比磁共振物理线圈通道更多的通道。如此，由该更多数量的虚拟通道构建出的方程系统会更加稳定，从而能够大大降低几何因子(g-factor)对图像信噪比以及伪影的影响。

而且，在联立求解计算过程中，能够同时消除奇偶数回波数据之间的相位差以及因扫描对象的微小运动导致的DWI数据之间的相位差，因此，求解得到的磁共振弥散加权图像能够消除N/2伪影和运动伪影。因此，本申请实施例该具体实现方式提供的磁共振弥散加权成像方法通过联合并行重建能够同时消除DWI中的N/2伪影和运动伪影。

为了突出本申请具体实施方式达到的技术效果，图7A和图7B示出了当b值大于0时，分别由现有技术和由本申请具体实施方式重建得到的磁共振弥散图像。对比图7A和图7B，很容易发现，本申请具体实施方式重建得到的磁共振弥散图像完全消除了N/2伪影，并降低了并行重建造成的相关伪影。

以上所述的两个具体实现方式可以分别适用于b值等于0和b值大于零的磁共振弥散图像的重建。

其中，b值大于0的磁共振弥散图像的重建与b值等于0的磁共振弥散图像的重建有诸多相似之处，其不同之处在于，b值大于零的磁共振弥散图像的重建过程中，各个奇偶数回波图像的相位需要b值等于0的对应奇偶数回波图像的相位来校正。也就是说，b值大于零的磁共振弥散图像的重建需要输入b值等于0的奇偶数回波图像的相位作为先验知识。

需要说明，图6所示的磁共振弥散加权成像的流程是以一次激励为例说明的。

对比图3B和图6可以很明显地看出，b值等于0和b值大于零的磁共振弥散成像方法有诸多相似之处，其不同之处在于，b值大于零的磁共振弥散加权图像的重建过程中，需要b值等于0的奇偶数回波图像的相位作为先验知识在进行联合并行重建之前对b值大于零的奇偶数回波图像的相位进行校正。

作为本申请的一个具体示例，当g factor较高时，可以采用DWI多b值的冗余信息，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。

另外，在上述具体实施方式中，从各个奇偶数回波图像中提取到的奇偶数回波相位包括造成N/2伪影的相位信息以及造成运动伪影的相位信息。作为一替代示例，造成运动伪影的相位信息还可以采用导航回波方式获得，而非采用从奇偶数回波数据重建的图像中提取得到。

上述实施例的磁共振弥散加权成像方法可以由图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中可以存储有磁共振弥散加权成像的逻辑指令，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中的磁共振弥散加权成像的逻辑指令，以执行上述的磁共振弥散加权成像方法。作为实施例，该磁共振弥散加权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。

磁共振弥散加权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)执行本发明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-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。

上述的磁共振弥散加权成像的逻辑指令，可以称为“磁共振弥散加权成像装置”，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磁共振弥散加权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磁共振弥散加权成像装置包括：

采集单元91，用于利用EPI序列采集每次激励的每个线圈通道的DWI原始数据，其中，采集次数为Q，每次采集过程中的激励次数为N，线圈通道数为C；N、C、Q均为正整数；

第一提取单元92，用于从DWI原始数据中提取每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据；

第一图像重建单元93，用于分别对每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像；

第二图像重建单元94，用于将同一次采集过程中的同一次激励的所有线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像分别进行并行重建，得到每次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像；

第二提取单元95，用于从各个解卷后的奇数回波图像和各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位；

联合并行重建单元96，用于将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道；对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

作为本申请的一可选实施例，所述联合并行重建单元96具体包括：

采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

作为本申请的一可选实施例，所述采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

按照以下公式(I)构建联合并行重建的公式，求解公式(I)中的I_epi，求解到的I_epi为磁共振弥散加权图像；

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd，n，q为第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even，n，q为第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I_{fold，odd，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I_{fold，even，n，c，q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

c∈{1，2，...，C}，n∈{1，2，...，N}，q∈{1，2，...，Q}。

以上具体实现方式所述的磁共振弥散加权成像装置可以适用于b值等于0的情形。

作为本申请实施例的另一具体实现方式，磁共振弥散加权成像装置还可以包括：

相位校正单元97，用于当扩散敏感梯度场参数b大于0时，在扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位校正b＞0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位；

所述并行重建单元96，具体包括：将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、校正后的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道，对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

以上为本申请实施例提供的磁共振弥散加权成像装置的具体实现方式。

本申请实施例提供的磁共振弥散加权成像装置与磁共振弥散加权成像方法相对应，其达到的技术效果也相对应。为了简要起见，在此不再赘述磁共振弥散加权成像装置所达到的技术效果，详见磁共振弥散加权成像方法的技术效果部分描述。

以上为本申请实施例提供的具体实现方式。

Claims (10)

1.一种磁共振弥散加权成像方法，其特征在于，包括：

利用EPI序列采集每次激励的每个线圈通道的DWI原始数据，其中，采集次数为Q，每次采集过程中的激励次数为N，线圈通道数为C；N、C、Q均为正整数；

从DWI原始数据中提取每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据；

分别对每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像；

将同一次采集过程中的同一次激励的所有线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像分别进行并行重建，得到每次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像；

从各个解卷后的奇数回波图像和各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位；

将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道；对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

按照以下公式(I)构建联合并行重建的公式，求解公式(I)中的I_epi，求解到的I_epi为磁共振弥散加权图像；

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd,n,q为第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even,n,q为第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I_{fold,odd,n,c,q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I_{fold,even,n,c,q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}，q∈{1,2,...,Q}。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，当扩散敏感梯度场参数b大于0时，所述将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，还包括：

利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位校正b>0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位；

所述将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道，具体包括：

将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、校正后的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当包括多个扩散敏感梯度场参数时，在扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，还包括：

对提取到的各个相位进行迭代。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在联合并行重建得到磁共振弥散加权图像之后，还包括：

将得到的磁共振弥散加权图像作为先验知识代入到同一次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像的并行重建过程中；

通过迭代方式得到各个奇偶数回波图像对应的相位。

7.一种磁共振弥散加权成像装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于利用EPI序列采集每次激励的每个线圈通道的DWI原始数据，其中，采集次数为Q，每次采集过程中的激励次数为N，线圈通道数为C；N、C、Q均为正整数；

第一提取单元，用于从DWI原始数据中提取每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据；

第一图像重建单元，用于分别对每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波数据和偶数回波数据进行图像重建，得到每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像；

第二图像重建单元，用于将同一次采集过程中的同一次激励的所有线圈通道重建得到的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像分别进行并行重建，得到每次激励解卷后的奇数回波图像和解卷后的偶数回波图像；

第二提取单元，用于从各个解卷后的奇数回波图像和各个解卷后的偶数回波图像中分别提取各自对应的相位；

联合并行重建单元，用于将每次采集过程中的每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、提取到的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道；对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述联合并行重建单元具体包括：

采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采用SENSE方法对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像，具体包括：

按照以下公式(I)构建联合并行重建的公式，求解公式(I)中的I_epi，求解到的I_epi为磁共振弥散加权图像；

式中，S_c为第c线圈通道对应的线圈敏感度；

P_odd,n,q为第q次采集过程的第n次激励的奇数回波图像的相位；

P_even,n,q为第q次采集过程的第n次激励的偶数回波图像的相位；

I_{fold,odd,n,c,q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的奇数回波折叠图像；

I_{fold,even,n,c,q}为第q次采集过程的第n次激励第c线圈通道的偶数回波折叠图像；

c∈{1,2,...,C}，n∈{1,2,...,N}，q∈{1,2,...,Q}。

10.根据权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

相位校正单元，用于当扩散敏感梯度场参数b大于0时，在扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道之前，利用b＝0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位校正b>0的每个解卷后的奇数回波图像对应的相位和每个解卷后的偶数回波图像对应的相位；

所述并行重建单元，具体包括：将每次激励每个线圈通道的奇数回波折叠图像和偶数回波折叠图像结合每个线圈通道对应的线圈敏感度、校正后的各个相位和采集次数，扩展形成2*N*C*Q个虚拟线圈通道，对2*N*C*Q个虚拟线圈通道进行联合并行重建，得到磁共振弥散加权图像。

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