CN108535674B - 用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法，包括：1）利用两次FSE序列激发目标扫描部位后得到K空间数据；2）利用交替K空间填充方式进行扫描采集从而得到第一个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在整个K空间里平缓变化；3）利用交替与中心相结合的K空间填充方式进行扫描采集从而得到第二个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在K空间中间二分之一区域平缓变化；4）将第一次采集和第二次采集得到的K空间数据相加后求取均值，并对该均值进行图像重建。本发明得到图像既可以保证对比度高，同时也减轻了噪声和随机运动带来的伪影。

Description

用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法
技术领域
本发明涉及一种用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法。
背景技术
K空间是指直角坐标体空间的傅里叶对偶空间，K轨迹是MR信号在K空间的投影曲线，其通常揭示了数据的采集方法以及可能产生的伪影。K空间又是MR信号的定位空间，但K空间的点与图像原始定位空间中的点并非一一对应，MR信号数据在K空间的位置是由脉冲序列的梯度时序结构决定的，即由特定时间内梯度脉冲的面积决定，梯度脉冲面积小者(低相位编码)得到的信号数据将放置于K空间的中心部位，梯度脉冲面积大者(高相位编码)得到的信号数据将放置于K空间的边缘部位，通过控制序列相位编码方向梯度脉冲面积(相位编码)可以调整MR信号数据在K空间的相位编码方向上的位置。K空间的点所在位置决定了对图像性质的影响，在K空间的中心部分，相位编码的梯度场强最低，由于相位编码梯度场所引起的额外散相最小，得到的信号强度最大，随着相位编码梯度的增加，相位编码方向上空间不同点的相位差逐渐增大，相邻点之间相位差的增大使得图像在相位编码方向上的像素间的空间分辨力得到提高，因此，K空间中心的点决定了图像的对比度，边缘的点决定了图像的空间分辨率。
现有技术中，传统的K空间填充方法之一为K空间分区填充方式，以multi-shotFSE序列为例，如图1所示为简化图，假设PE＝36，有4个shot激发，ETL＝9，一个线型代表一个shot的回波，箭头指向K空间中心位置，由图可知，四个shot依次放置，每个shot后的九个回波都顺序放置，K空间一边的傅里叶线对应的信号强度高，另一边傅里叶线对应的信号强度几乎与噪声一致，其基本思路是在一个RF脉冲激发后采集多个回波，即每个90°脉冲之后有多个180°脉冲，如图2所示，Gs为选层梯度，Gp为相位编码梯度，Gr为频率编码梯度，对应于每个180°脉冲，相位编码也依次增加且每次的增量相同，回波的个数与180°RF脉冲的个数相等，虽然运用这种技术可以大大减少扫描成像时间，但是由于FSE方法存在T2自旋衰减问题，每条傅里叶线对应的信号强度都比前面一条线低，越来越低直到最后与噪声一致，为解决以上问题(即两边的信号强度差距很大，同时两个shot的交界处信号强度跳跃大)，可以采用中心采集方法，即先填充k空间中心，再填充k空间边缘部分，这样从中心向外填充的信号强度越来越弱直到与噪声同级水平，使K空间边界信号为零，导致图像的空间分辨力低，同时会伴有轻微的伪影；或者也有通过单独采用交替K空间填充方式，然而由于运动或噪声都是随机的，在每个shot后的数据采集中都有可能发生，这种排列方式会使K空间中心存储过多由于运动或噪声带来的干扰。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法。
本发明的技术方案是：一种用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法，包括：1)利用两次FSE序列激发目标扫描部位后得到K空间数据；2)利用交替K空间填充方式进行扫描采集从而得到第一个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在整个K空间里平缓变化；3)利用交替与中心相结合的K空间填充方式进行扫描采集从而得到第二个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在K空间中间二分之一区域平缓变化；4)将第一次采集和第二次采集得到的K空间数据相加后求取均值，并对该均值进行图像重建。
进一步的，本发明中，两次采集对应的信号的T2加权函数可以表示为
Figure BDA0001570314640000021
其中，唯一变量n(ky)表示第n个回波。
进一步的，本发明中，步骤2)中所述交替K空间填充方式包括将K空间分为若干填充区域，每个shot后的多个回波链分别分配至不同的填充区域中。
进一步的，本发明中，步骤3)中所述交替与中心相结合的K空间填充方式包括将K空间分为三个填充区域，K空间中心二分之一区域放置一半shot的回波，其中每个shot的所有回波链顺序放置，多个shot之间交替放置。
进一步的，本发明中，步骤3)还包括在K空间前端填充区域顺序放置四分之一shot的回波，后端填充区域顺序放置剩余四分之一shot的回波。
进一步的，本发明中，步骤3)还包括在K空间前后两端共二分之一区域内交替放置剩余一半shot的回波。
进一步的，本发明中，每个shot后的回波均包括M个回波链，第M/2或第(M+1)/2个回波链对应有效TE。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)本发明中，可以对目标扫描部位进行两次扫描，在2D FSE序列采集过程中，第一次扫描采用交替K空间填充方式，此方式T2权重函数变化最为平缓，使得伪影高频低能量，距离实际扫描物体成像距离远，对比度好；第二次扫描采用交替与中心相结合的K空间填充方式，T2权重函数在K空间中间二分之一区域变化平缓，对比度稍微降低，但噪声和随机运动带来的干扰减半，通过两次采集数据平均，优势综合，得到图像既可以保证对比度高，同时也减轻了噪声和随机运动带来的伪影。
2)本发明中，由于信号的T2衰减引入了关于ky的T2加权函数，由于每个回波之间存在T2衰减，T2权重调制会带来图像的模糊伪影，为了减轻这种伪影，两次采集都考虑了T2加权函数调制的问题，使其平缓变化，通过两次T2调制的图像相加，使得总的T2加权函数变得相对平缓，伪影得到减轻。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为现有技术中采用的K空间分区填充方式；
图2为现有技术中的FSE序列图；
图3为现有技术中的交替K空间填充方式；
图4为本发明中的交替与中心相结合的K空间填充方式；
图5为本发明中第一次采集所对应信号的T2权重函数的简示图；
图6为本发明中第二次采集所对应信号的T2权重函数的简示图。
具体实施方式
实施例：
结合图3至图6所示为本发明一种用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法的具体实施方式，首先，主要包括以下步骤：
步骤1)：利用两次FSE序列激发目标扫描部位后得到K空间数据；
步骤2)：利用交替K空间填充方式进行扫描采集从而得到第一个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在整个K空间里平缓变化；
如图3所示，所述交替K空间填充方式包括将K空间分为9个填充区域，每个shot后的9个回波链分别分配至不同的填充区域中，由图可知，一个线型代表一个shot的回波，箭头指向K空间中心位置，有4个shot激发，每个shot后的回波均包括9个回波链，即ETL＝9，PE＝36，每个shot后的第5个回波链对应有效TE，每次shot的第5个回波都位于K空间中心位置，这样的交替放置方式是最常用的K空间排列方式之一，它调制了T2的衰减和相位偏差累积，使其缓慢变化，使得伪影有更高的频率和更低的能量，对比度好；
步骤3)：利用交替与中心相结合的K空间填充方式进行扫描采集从而得到第二个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在K空间中间二分之一区域平缓变化；
如图4所示，该填充方式包括将K空间分为三个填充区域，由图可知，一个线型代表一个shot的回波，箭头指向K空间中心位置，有4个shot激发，每个shot后的回波均包括9个回波链，即ETL＝9，PE＝36，每个shot后的第5个回波链对应有效TE，K空间中心二分之一区域放置2个shot的18个回波，其中每个shot的9个回波链顺序放置，2个shot之间交替放置，K空间前端填充区域顺序放置1个shot的9个回波，后端填充区域顺序放置剩余1个shot的9个回波；
此外，将K空间中间二分之一区域填充完毕之后，也可以在K空间前后两端共二分之一区域内交替放置剩余2个shot的18个回波，这两种方式都是保证K空间中心二分之一区域放置一半数目的shot的回波数据；
进一步的，本实施例中，每个shot后的回波均包括9个回波链，第5回波链对应有效TE，若回波链数量M为偶数，则第M/2个回波链对应有效TE，相当于K空间整体下移一行，本应在K空间最下端的一行再移到K空间最上端即可；
再进一步的，如图5、图6所示，两次采集分别采用不同的K空间填充方式，两次采集对应的信号的T2加权函数可以表示为
Figure BDA0001570314640000041
其中，唯一变量n(ky)表示第n个回波，即该回波对应的T2衰减只与该回波是第几个回波有关，由图可知，图3的交替K空间填充方式对应T2加权函数平缓的变化，图4的交替与中心相结合的K空间填充方式对应T2加权函数中间二分之一区域也是平缓变化，两次采集均考虑了T2加权函数调制的问题，使其平缓变化；
步骤4)：将第一次采集和第二次采集得到的K空间数据相加后求取均值，并对该均值进行图像重建。
本实施例中，对目标扫描部位进行了两次扫描，两次采集都考虑了T2加权函数调制的问题，在2D FSE序列采集过程中，第一次扫描采用图3的交替K空间填充方式，此方式T2权重函数变化最为平缓，使得伪影高频低能量，距离实际扫描物体成像距离远，对比度好；第二次扫描采用图4的交替与中心相结合的K空间填充方式，T2权重函数在K空间中间二分之一区域变化平缓，对比度稍微降低，但噪声和随机运动带来的干扰减半，最终通过将两次采集数据平均，优势综合，得到图像既可以保证对比度高，同时也减轻了噪声和随机运动带来的伪影。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法，其特征在于，包括：
1)利用两次FSE序列激发目标扫描部位后得到K空间数据；
2)利用交替K空间填充方式进行扫描采集从而得到第一个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在整个K空间里平缓变化；该步骤2)中所述交替K空间填充方式包括将K空间分为若干填充区域，每个shot后的多个回波链分别分配至不同的填充区域中；
3)利用交替与中心相结合的K空间填充方式进行扫描采集从而得到第二个K空间数据，所对应信号的T2加权函数在K空间中间二分之一区域平缓变化；该步骤3)中所述交替与中心相结合的K空间填充方式包括将K空间分为三个填充区域，K空间中心二分之一区域放置一半shot的回波，其中每个shot的所有回波链顺序放置，多个shot之间交替放置；
上述两次采集对应的信号的T2加权函数表示为
Figure FDA0002672828310000011
其中，唯一变量n(ky)表示第n个回波；
4)将第一次采集和第二次采集得到的K空间数据相加后求取均值，并对该均值进行图像重建。
2.根据权利要求1所述的用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法，其特征在于：步骤3)还包括在K空间前端填充区域顺序放置四分之一shot的回波，后端填充区域顺序放置剩余四分之一shot的回波。
3.根据权利要求1所述的用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法，其特征在于：步骤3)还包括在K空间前后两端共二分之一区域内交替放置剩余一半shot的回波。
4.根据权利要求1所述的用于快速自旋回波的多次平均减轻伪影的方法，其特征在于：每个shot后的回波均包括M个回波链，第M/2或第(M+1)/2个回波链对应有效TE。
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