CN109738840B - 一种磁共振成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁共振成像系统和方法，该方法包括：构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息，并将人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像。本发明还公开了一种磁共振成像系统。本发明能够得到边缘轮廓增强的磁共振图像，并大大降低了K空间数据采集时间并实现快速实时成像，缩短了成像时间，图像不易出现伪影，提高了成像质量，利于快速准确地定位病灶位置。

Description

一种磁共振成像系统和方法

技术领域

本发明涉及磁共振设备技术领域，具体涉及一种磁共振成像系统和方法。

背景技术

磁共振引导的介入或放疗系统通过磁共振扫描定位患者病灶位置而获得磁共振图像，磁共振图像可以定位患者病灶位置，然后再针对磁共振图像显示的病灶(肿瘤)位置进行治疗。

现有的磁共振图像，是在相位编码方向重复P次采集(P为采集的相位编码数)，以确保图像的完好无伪影，但是这种采集方式使得磁共振的成像速度相对CT、超声等其他成像技术来说需要花费更多的时长，为降低扫描采集时间，现有技术中可采用加速采集方式进行实时引导的磁共振扫描成像，例如并行成像、kt-BLAST和kt-GRAPPA等方法，这些方法虽然能够降低K空间(傅里叶频率空间，该空间存储磁共振扫描仪采集的原始数据)的采集时间，但是重建算法复杂，仍然需花费大量的时间进行计算，整体成像时间较长且最终成像中各组织轮廓界限不清楚，不利于快速准确地诊断病灶位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磁共振成像系统和方法，能够有效降低K空间数据采集时间并实现快速实时成像，得到组织轮廓信息增强的磁共振图像，利于快速准确地定位病灶位置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种磁共振成像方法，该方法包括：构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息，并将所述人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像。在其中一个实施方式中，构建K空间的方法包括高频信息采集方法或隔行跳采方法。

在其中一个实施方式中，利用高频信息采集方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

A1)沿相位编码方向只采集K空间所需的高频信息数据；

A2)根据采集的高频信息数据构建K空间且在构建时将K空间中高频信息数据以外的其他频率信息数据用零填充；

A3)对构建出的K空间进行高通滤波得到所述人体组织轮廓信息。

在其中一个实施方式中，利用利用高频信息采集方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

B1)沿相位编码方向采集K空间所需的完整数据，所述完整数据包括高频信息数据和其他频率信息数据；

B2)根据采集到的完整数据构建初始K空间，再沿相位编码方向采集高频信息数据并利用该高频信息数据替换初始K空间中的高频信息数据，从而构建出最终的K空间；

B3)对最终的K空间进行高通滤波得到所述人体组织轮廓信息。

在其中一个实施方式中，利用利用隔行跳采方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

1)选定K空间的一行作为第一初始采集行，沿相位编码方向采集第一初始采集行所需数据，然后从第一初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第一个K空间；

2)选择K空间的一行作为第二初始采集行，第二初始采集行与第一初始采集行在K空间中所处位置不同，沿相位编码方向采集第二初始采集行所需数据，然后从第二初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第二个K空间；

3)选择K空间的一行作为第三初始采集行，第三初始采集行、第二初始采集行和第一初始采集行在K空间中所处位置均不同，沿相位编码方向采集第三初始采集行所需数据，然后从第三初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第三个K空间；

4)根据第一个K空间、第二个K空间和第三个K空间进行综合分析获得所述人体组织轮廓信息。

在其中一个实施方式中，利用将人体组织轮廓信息转换到图像域的方法为：对人体组织轮廓信息进行傅立叶变换而转换到图像域。

一种磁共振成像系统，其特征是，包括：

建模单元，用于构建K空间；

分析单元，用于根据K空间获取人体组织轮廓信息；

转换单元，用于将所述人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像。

在其中一个实施方式中，所述建模单元包括：

采集单元，用于采集高频信息数据和/或其他频率信息数据；

处理单元，用于根据所述采集单元采集到的高频信息数据和/或其他频率信息数据建立K空间。

在其中一个实施方式中，所述建模单元还包括采集控制单元，所述采集控制单元用于控制采集单元进行采集模式的选择。

在其中一个实施方式中，所述采集模式包括高频信息采集模式、全采模式和隔行跳采模式。

本发明具有以下有益效果：本发明的磁共振成像系统和方法，能够得到边缘轮廓增强的磁共振图像，从而更利于不同组织之间，组织与病灶之间的界限识别，利于快速准确地定位病灶位置；同时大大降低了K空间数据采集时间并实现快速实时成像，缩短了成像时间，图像不易出现伪影，提高了成像质量。

附图说明

图1是本发明的磁共振成像方法的流程图；

图2-1是现有磁共振成像方法成像图；

图2-2是本发明的磁共振成像方法的成像图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在现有的磁共振成像技术中，K空间是存放磁共振图像原始数据的空间，是一个数据矩阵，一个回波填充K空间的一行，称为傅立叶行，每一行对应不同幅度的相位编码梯度。K空间的横轴代表频率偏码，纵轴代表相位编码，磁共振信号数据在K空间的位置是由脉冲序列的梯度时序结构决定的，即由特定时间内剃度脉冲的面积决定。梯度脉冲面积大者得到的信号数据将放置于K空间的中心部位，梯度脉冲面积小者得到的信号数据将放置于K空间的边缘部位。K空间是磁共振图像对应的频域。

本实施例公开了一种磁共振成像方法，如图1所示，该方法包括：构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息，并将人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像，由此得到的磁共振图像能够清晰显示人体组织的边界轮廓线，便于快速准确的定位病灶位置。

可以理解的，上述人体组织轮廓信息仅是数据，需转换成图像域才能够形成图像予以显示。

利用上述方法能够重建生成轮廓信息增强的磁共振图像，便于快速区分不同人体组织之间，或者是组织与病灶之间的界限。

在其中一个实施方式中，构建K空间的方法包括高频信息采集方法或隔行跳采方法，通过该K空间采集方法可以大大缩短K空间数据的采集时间，提高K空间的构建速度。

在其中一个实施方式中，利用高频信息采集方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法可采用以下方式：沿相位编码方向只采集K空间所需的高频信息数据，根据采集的高频信息数据构建K空间且在构建时将K空间中高频信息数据以外的其他频率信息数据(低频信息数据)用零填充，也即，将采集的高频信息数据填充至K空间的相应位置且将其他位置的数据信息用零填充，从而构建出K空间，对构建出的K空间进行高通滤波得到上述人体组织轮廓信息。该方式只采集高频信息数据而不采集低频信息数据，利于缩短采集时间，同时由于高频信息数据决定最终的磁共振图像中边界轮廓线，因此通过该方式可以获得边界增强的磁共振图，从而提升人体组织的边界轮廓的清晰度。

其中，对构建出的K空间进行高通滤波可以将K空间数据的不连续性降到最低，有效消除最终形成的磁共振图像的伪影，更好地保证磁共振图像的分辨率，提高了成像质量。

在其中一个实施方式中，利用高频信息采集方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法还可以采用以下方式：沿相位编码方向采集K空间所需的完整数据，该完整数据包括高频信息数据和其他频率信息数据(低频信息数据)，根据采集到的完整数据构建初始K空间，也即采集到的完整数据填充至K空间相应位置从而形成初始K空间，再沿相位编码方向采集高频信息数据并利用该高频信息数据替换初始K空间中的高频信息数据，从而构建出最终的K空间，对最终的K空间进行高通滤波得到人体组织轮廓信息。该方法只需在构建初始K空间时采集一次低频信息数据，后续再次采集时只需进行高频信息采集即可，缩短了整体K空间数据的采集时间。同时由于高频信息数据决定最终的磁共振图像中边界轮廓线，因此通过该方式可以获得边界增强的磁共振图，从而提升人体组织的边界轮廓的清晰度。

在其中一个实施方式中，利用隔行跳采方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

1)选定K空间的一行(傅立叶行)作为第一初始采集行，沿相位编码方向采集第一初始采集行所需数据，然后从第一初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第一个K空间K1；

2)选择K空间的一行作为第二初始采集行，第二初始采集行与第一初始采集行在K空间中所处位置不同，沿相位编码方向采集第二初始采集行所需数据，然后从第二初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第二个K空间K2；

3)选择K空间的一行作为第三初始采集行，第三初始采集行、第二初始采集行和第一初始采集行在K空间中所处位置均不同，沿相位编码方向采集第三初始采集行所需数据，然后从第三初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第三个K空间K3；

4)根据第一个K空间K1、第二个K空间K2和第三个K空间K3进行综合分析获得所述人体组织轮廓信息。

在其中一个实施方式中，在上述步骤4)之后，还可多次重复步骤1)-3)进行循环采集和重建,以降低实时导航成像中的时间分辨率。例如以K1-K2-K3-K1-K2-K3…，以[K1K2K3]、[K2K3K1]、[K3K1K2]…循环反复的方式进行重建。

通过上隔行跳采过程获得人体组织轮廓信息后，将人体组织轮廓信息转换到图像域就可以形成一张磁共振图像，后续还可以利用此方法进行实时采集，从而获得多张实时磁共振图像

下面举例说明上述隔行跳采方法，若K空间包括256行数据，并定义上述间隔的设定行数为4，并选定第一初始采集行为K空间的第一行，则第一个K空间数据的采集顺序为：第1行，第5行，第9行，第13行……,依次类推直至采集完毕，第一个K空间中其余未采集数据的各行，例如第2行，第3行第4行，第6行等均直接用零填充；则第二个K空间数据的采集时，可选择K空间的第二行作为第二初始采集行，第二个K空间数据的采集顺序为：第2行，第6行，第10行，第14行……,依次类推直至采集完毕，第二个K空间中未采集数据的各行直接用零填充；则第三个K空间数据的采集时，可选择K空间的第三行作为第三初始采集行，第三个K空间数据的采集顺序为：第3行，第7行，第11行，第15行……,依次类推直至采集完毕，第三个K空间中未采集数据的各行直接用零填充。

隔行跳采方法，无需采集K空间的全部数据，大大缩短了磁共振图像的成像时间，而且不需要利用各种变换算法求解原始图像，大大的增加了图像的重建处理速度，将序列的时间分辨率提高N倍，能够达到较好的增强成像边缘轮廓的效果，成像质量好。

在其中一个实施方式中，将人体组织轮廓信息转换到图像域的方法为：对人体组织轮廓信息进行傅立叶变换而转换到图像域。从而形成可视的磁共振图像。

本实施例还公开了一种磁共振成像系统，该系统包括：

建模单元，用于构建K空间；

分析单元，用于根据K空间获取人体组织轮廓信息；

转换单元，用于将所述人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像。

在其中一个实施方式中，建模单元包括：

采集单元，用于采集高频信息数据和/或其他频率信息数据；

处理单元，用于根据采集单元采集到的高频信息数据和/或其他频率信息数据(高频以外的频率信息数据，也即低频信息数据)建立K空间。

在其中一个实施方式中，建模单元还包括采集控制单元，采集控制单元用于控制采集单元进行采集模式的选择，上述采集模式包括高频信息采集模式、全采模式和隔行跳采模式。

其中，高频信息采集模式用于沿相位编码方向采集K空间所需的高频信息数据；

全采模式用于沿相位编码方向采集K空间所需的完整数据，该完整数据包括高频信息数据和其他频率信息数据；

隔行跳采模式用于沿相位编码方向每隔设定行数采集K空间所需数据，例如，先采集K空间所需的第一行数据，然后自第一行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据。

通过上述实施例获得磁共振图像如图2-2所示，相较于图2-1中通过现有技术的磁共振成像方法获得磁共振图像来说，本实施例的磁共振图像的组织轮廓更加清晰，能够清晰显示各种组织的实时位置。

本实施例的磁共振成像系统和方法，能够得到清晰的轮廓图以清晰的显示出组织的轮廓信息。由于在磁共振引导的介入或放射治疗中，我们更需要快速的定位病灶位置而不需要清楚知道完整的组织结构，而且对于放射治疗来说，主要就是通过勾画出肿瘤位置来进行放射线的方向和位置引导而实施放射治疗，因此本实施例改变了现有K空间数据的采集方式，主要采集对轮廓定位有贡献的信息，从而得到边缘轮廓增强的磁共振图像，该图像能够清晰显示各种组织的实时位置，大大降低了数据采集时间且实现快速实时成像，缩短了成像时间，利于快速准确地定位病灶位置；图像不易出现伪影，提高了成像质量。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种磁共振成像方法，其特征是，该方法包括：构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息，并将所述人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像；

构建K空间的方法包括高频信息采集方法或隔行跳采方法；

利用隔行跳采方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

1)选定K空间的一行作为第一初始采集行，沿相位编码方向采集第一初始采集行所需数据，然后从第一初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第一个K空间；

2)选择K空间的一行作为第二初始采集行，第二初始采集行与第一初始采集行在K空间中所处位置不同，沿相位编码方向采集第二初始采集行所需数据，然后从第二初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第二个K空间；

3)选择K空间的一行作为第三初始采集行，第三初始采集行、第二初始采集行和第一初始采集行在K空间中所处位置均不同，沿相位编码方向采集第三初始采集行所需数据，然后从第三初始采集行开始每隔设定行数采集一行K空间所需数据，并将采集到的各行数据填充至K空间的相应行且将其他行的数据用零填充从而构建出第三个K空间；

4)根据第一个K空间、第二个K空间和第三个K空间进行综合分析获得所述人体组织轮廓信息；

利用高频信息采集方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

A1)沿相位编码方向只采集K空间所需的高频信息数据；

A2)根据采集的高频信息数据构建K空间且在构建时将K空间中高频信息数据以外的其他频率信息数据用零填充；

A3)对构建出的K空间进行高通滤波得到所述人体组织轮廓信息；

或者，利用高频信息采集方法构建K空间并根据K空间获取人体组织轮廓信息的方法包括以下步骤：

B1)沿相位编码方向采集K空间所需的完整数据，所述完整数据包括高频信息数据和其他频率信息数据；

B2)根据采集到的完整数据构建初始K空间，再沿相位编码方向采集高频信息数据并利用该高频信息数据替换初始K空间中的高频信息数据，从而构建出最终的K空间；

B3)对最终的K空间进行高通滤波得到所述人体组织轮廓信息。

2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征是，将人体组织轮廓信息转换到图像域的方法为：对人体组织轮廓信息进行傅立叶变换而转换到图像域。

3.一种磁共振成像系统，其特征是，包括：

建模单元，用于构建K空间；

分析单元，用于根据K空间获取人体组织轮廓信息；

转换单元，用于将所述人体组织轮廓信息转换到图像域形成磁共振图像；

所述建模单元包括：

采集单元，用于采集高频信息数据和/或其他频率信息数据；

处理单元，用于根据所述采集单元采集到的高频信息数据和/或其他频率信息数据建立K空间；

所述建模单元还包括采集控制单元，所述采集控制单元用于控制采集单元进行采集模式的选择；

所述采集模式包括高频信息采集模式、全采模式和隔行跳采模式；

所述处理单元构建K空间的方法包括以下步骤：

A1)沿相位编码方向只采集K空间所需的高频信息数据；

A2)根据采集的高频信息数据构建K空间且在构建时将K空间中高频信息数据以外的其他频率信息数据用零填充；

或者，所述处理单元构建K空间的方法包括以下步骤：

B1)沿相位编码方向采集K空间所需的完整数据，所述完整数据包括高频信息数据和其他频率信息数据；

B2)根据采集到的完整数据构建初始K空间，再沿相位编码方向采集高频信息数据并利用该高频信息数据替换初始K空间中的高频信息数据，从而构建出最终的K空间。

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