CN111157933A - 用于磁共振图像重建的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于磁共振成像(MRI)的系统和方法。该系统可以获得与图像序列相关联的采样模式。采样模式可以与多个相位编码梯度场值相关联。该系统还可以使用采样模式来获得与图像序列相关联的k空间数据。该系统可以进一步基于k空间数据来重建图像序列。采样模式可以包括多个采样点。多个采样点中的每个可以表示与k空间数据相关联的k空间线。所述图像序列中的至少两个连续图像所包含的采样点分别对应不同的相位编码梯度场值。

Description

用于磁共振图像重建的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年01月07日递交的美国申请No.16/241,042的优先权，其全部内容通过参考在此引入。
技术领域
本公开总体上涉及磁共振成像(MRI)技术，并且更特别地涉及用于确定用于实时MRI图像重建的采样模式(sampling pattern)的方法和系统。
背景技术
磁共振成像(MRI)系统广泛用于医学诊断。例如，心脏磁共振成像(CMR)技术被广泛用于患者心脏的常规检查中。作为另一示例，实时MRI技术可以连续地实时监视要由MRI系统扫描的对象(例如患者)，并且在一个时间段内连续收集对象的多个连续图像。当前，通过结合心脏磁共振成像(CMR)技术和实时MRI技术，MR心脏电影技术可以用于重建心脏的图像序列。但是，MR心脏电影技术目前使用ECG门控技术或分段采集技术来收集MR信号，这需要患者屏住呼吸一段时间，并且不能应用于患有心律失常的患者。因此，期望提供用于利用改进的采样来实时MR图像重建的系统和方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于磁共振成像的系统。该系统可以包括存储可执行指令的至少一个存储设备，以及与该至少一个存储设备通信的至少一个处理器当执行可执行指令时，至少一个处理器可以执行以下操作。至少一个处理器可以获得与图像序列相关联的采样模式，采样模式可以与多个相位编码梯度场值相关联。至少一个处理器还可以使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。至少一个处理器还可以基于k空间数据重构图像序列。采样模式可以包括多个采样点，多个采样点中的每一个可以表示与k空间数据相关联的k空间线，所述图像序列中的至少两个连续图像所包含的采样点分别对应不同的相位编码梯度场值。
在一些实施例中，所述采样模式在k空间方向上是伪随机的。
在一些实施例中，所述采样模式沿着相位编码维度的至少一个分段在所述时间段内本身不重复。
在一些实施例中，所述采样模式包括布置在由时间维度和相位编码维度定义的二维空间中的一个或多个块，所述一个或多个块中的每个块包括预定数量的采样点，其中，每个块中的预定数量的采样点对应于不同的相位编码梯度场值和时间值。
在一些实施例中，所述采样模式包括沿着所述采样模式的相位编码维度的至少两个分段，所述至少两个分段中的每个分段包括沿着所述采样模式的时间维度布置的一个或多个块，所述至少两个分段中的每个分段中的一个或多个块中的每个块包括预定数量的采样点，其中，每个块中的采样点的预定数量对应于不同的相位编码梯度场值和时间值。
在一些实施例中，图像序列可以包括多个连续图像。为了使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据，至少一个处理器可以进一步从目标采样模式识别多个采样轨迹。多个采样轨迹中的每一个可以对应于多个连续图像中的一个。多个采样轨迹中的每一个可以包括按时间顺序排列的多个采样点至少一个处理器还可以基于多个采样轨迹来确定脉冲序列。至少一个处理器还可以基于脉冲序列来收集MR信号。至少一个处理器还可以基于MR信号确定与图像序列相关联的k空间数据。
在一些实施例中，与所述多个采样轨迹中的至少一个采样轨迹上的所述多个采样点相对应的相位编码梯度场值以降序或升序变化，且两个邻近图像对应的采样轨迹不同。
根据本发明的另一方面，提供了一种在计算设备上实现磁共振成像(MRI)的方法。计算设备可以包括至少一个处理器和至少一个存储设备该方法可以包括获得与图像序列相关联的采样模式采样模式可以与多个相位编码梯度场值相关联。该方法还可以包括使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。该方法还可以包括基于k空间数据重构图像序列。采样模式可以包括多个采样点多个采样点中的每一个可以表示与k空间数据相关联的k空间线，所述图像序列中的至少两个连续图像所包含的采样点分别对应不同的相位编码梯度场值。
根据本公开的另一方面，提供了存储至少一组指令的非暂时性计算机可读介质。当由至少一个处理器执行时，所述至少一组指令可指示所述至少一个处理器执行以下操作至少一个处理器可以获得与图像序列相关联的采样模式与多个相位编码梯度场值相关联的采样模式。至少一个处理器还可以使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。至少一个处理器还可以基于k空间数据重构图像序列。采样模式可以包括多个采样点多个采样点中的每一个可以表示与k空间数据相关联的k空间线在与图像序列中的至少两个连续图像相关联的时间段内，多个相位编码梯度场值中的每一个可对应于一个单一采样点。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于磁共振成像(MRI)的系统。该系统可以包括存储可执行指令的至少一个存储设备，以及与该至少一个存储设备通信的至少一个处理器当执行可执行指令时，至少一个处理器可以执行以下操作。至少一个处理器可以确定与多个相位编码梯度场值相关联的一个或多个块。一个或多个块中的每一个可以由包括多行点的正方形阵列来表示。多行点中的每一行可与多个相位编码梯度场值中的一个相关联至少一个处理器还可以从一个或多个块中的每一个确定多个第一采样点。多个相位编码梯度场值中的每一个可对应于多个第一采样点中的一个。至少一个处理器还可以基于一个或多个块中的每个块中的多个第一采样点来确定采样模式。至少一个处理器还可以使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。至少一个处理器还可以基于k空间数据重构图像序列。
根据本发明的另一方面，提供了一种磁共振成像(MRI)系统，该系统可以包括存储可执行指令的至少一个存储设备，以及与该至少一个存储设备通信的至少一个处理器当执行可执行指令时，至少一个处理器可以执行以下操作。至少一个处理器可以获得与图像序列相关联的初步采样模式。初步采样模式可以由相位编码维度和时间维度定义。至少一个处理器还可以沿着相位编码维度将初步采样模式分类为一个或多个段至少一个处理器还可以将一个或多个段中的每一个划分为多个块。一个或多个块中的每一个可以由包括多行点的正方形阵列来表示。至少一个处理器还可以从多个块中的每一个中的多行点的每一行确定多个采样点。多个采样点可以对应于不同的时间值。至少一个处理器还可以确定包括多个块中的每个块中的多个采样点的目标采样模式多个采样点中的每一个可以表示沿频率编码方向的读出线。至少一个处理器还可以使用目标采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据至少一个处理器还可以基于k空间数据重构图像序列中的图像。
附加特征将在下面的描述中部分地阐述，并且在对下面和附图进行检查后，部分地对本领域技术人员变得显而易见，或者可以通过示例的生产或操作来学习本发明的特征可以通过实践或使用下面讨论的详细示例中所述的方法、工具和组合的各个方面来实现和实现。
附图说明
根据示例性实施例进一步对本公开进行描述。参照附图详细描述这些示例性实施例。这些实施例是非限制性的示例性实施例，其中贯穿附图的多个视图，相似的附图标记表示相似的结构，并且其中：
图1是示出根据本公开的一些实施例的示例性MRI系统的示意图；
图2是示出根据本公开的一些实施例的可以在其上实现处理设备的示例性计算设备的硬件和/或软件部件的示意图；
图3是示出根据本公开的一些实施例的示例性移动设备的硬件和/或软件部件的示意图；
图4是示出根据本公开的一些实施例的示例性处理设备120的框图；
图5是示出根据本公开的一些实施例的用于重建图像序列的示例性过程的流程图；
图6是示出根据本公开的一些实施例的用于根据采样模式来重建图像序列的示例性过程的流程图；
图7是示出根据本公开的一些实施例的示例性块的示意图；
图8是示出根据本公开的一些实施例的示例性采样模式的示意图；和
图9是示出根据本公开的一些实施例的与图像序列的一部分相关联的示例性采样轨迹的示意图。
具体实施方式
以下描述是为了使本领域技术人员能够做出和使用本公开，并且是在特定应用及其要求的上下文中提供的。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文定义的一般原则可以应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是应给予与权利要求一致的最宽范围。
应理解，本文中使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”是一种方法，用于按升序区分不同部件、元件、部件、部分或不同级别的部件然而，如果这些术语可能达到相同的目的，则它们可能被另一个表达式取代。
通常，这里使用的“模块”、“单元”或“块”是指硬件或固件中包含的逻辑，或指软件指令的集合本文描述的模块、单元或块可以实现为软件和/或硬件，并且可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或另一存储设备中在一些实施例中，软件模块/单元/块可以被编译并链接到可执行程序中应当理解，软件模块可以从其他模块/单元/块或其自身调用，和/或可以响应检测到的事件或中断而调用配置用于在计算设备(例如，如图2所示的处理器220)上执行的软件模块/单元/块可以设置在计算机可读介质上，例如光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质上，或者作为数字下载(并且可以最初存储在压缩的或者在执行之前需要安装、解压缩或解密的可安装格式)。这些软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储设备上，以供计算设备执行。软件指令可以嵌入固件中，例如可擦除可编程只读存储器(EPROM)将进一步理解，硬件模块/单元/块可以包括在诸如门和触发器的连接逻辑组件中，和/或可以包括诸如可编程门阵列或处理器的可编程单元中本文描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实现为软件模块/单元/块，但可以用硬件或固件表示。一般来说，本文所描述的模块/单元/块是指逻辑模块/单元/块，它们可以与其他模块/单元/块组合，或者尽管它们的物理组织或存储方式不同，但也可以划分为子模块/子单元/子块该描述可适用于系统、发动机或其一部分。
本文中使用的术语仅用于描述特定示例实施例，并不打算限制如本文所用，除非上下文另有明确指示。应进一步理解，术语“包括”、“包含”和/或“包含”、“包括”、“包括”和/或“包括”在本规范中使用时，规定了所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除一个或多个的存在或添加其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组。
在参考附图考虑以下描述后，本发明的这些和其他特征以及特征，以及结构相关元件的操作方法和功能，以及部件和制造经济的组合，可能变得更加明显，所有这些都构成本披露的一部分然而，应明确理解，附图仅用于说明和描述，并不打算限制本公开的范围。据了解，这些图纸是不按比例绘制的。
本公开中使用的流程图说明了根据本公开中的一些实施例的系统实现的操作。要明确理解，流程图的操作可以不按顺序执行。相反，这些操作可以以相反的顺序或同时实现。此外，可以在流程图中添加一个或多个其他操作。可以从流程图中删除一个或多个操作。
本公开涉及用于实时MRI图像重建的方法和系统。该方法可以包括确定与图像序列相关联的采样模式，该采样模式与多个相位编码梯度场值(phase encoding gradientfield value)相关联。图像序列可以对应于多个连续图像。在一些实施例中，采样模式可以包括沿着相位编码维度和时间维度布置的多个块。多个块中的每个可以与多个相位编码梯度场值的一部分相关联。多个相位编码梯度场值的一部分中的每个可以对应于表示k空间线的一个单个采样点。该方法还可以包括使用采样模式来获得与图像序列相关联的k空间数据。在一些实施例中，该方法可以包括基于k空间数据来重建图像序列。
因此，与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值中的每个在一个时间段内可以不重复以应用于对MR信号进行采样。换句话说，与应用于对MR信号进行采样的多个相位编码梯度场值中的每个相对应的采样计数可以是均匀的，这可以提高采样效率。
图1是示出根据本公开的一些实施例的示例性MRI系统100(在本文中也称为成像系统100)的示意图。如图所示，MRI系统100可以包括MR扫描仪(或称为MRI扫描仪)110、处理设备120、存储设备130、一个或多个终端140以及网络150。MRI系统100中的部件可以以各种方式中的一种或多种进行连接。仅作为示例，如图1所示，MR扫描仪110可以通过网络150连接到处理设备120。作为另一个示例，MR扫描仪110可以直接与处理设备120连接，如由链接MR扫描仪110和处理设备120的虚线双向箭头所指示的。作为再一示例，存储设备130可以直接与处理设备120连接(图1中未示出)或通过网络150与处理设备120连接。作为又一示例，一个或多个终端140可以直接与处理设备120连接(如由链接一个或多个终端140和处理设备120的虚线双向箭头所指示的)或通过网络150与处理设备120连接。
MR扫描仪110可以扫描位于其检测区域内的受试者或其一部分，并生成与该受试者(的一部分)有关的MR信号。在本公开中，术语“受试者”和“对象”可互换地使用。在一些实施例中，受试者可以包括身体、物质等或其组合。在一些实施例中，受试者可以包括身体的特定部分，诸如头部、胸部、腹部等或其组合。在一些实施例中，受试者可以包括特定器官，诸如心脏、食道、气管、支气管、胃、胆囊、小肠、结肠、膀胱、输尿管、子宫、输卵管等。MR扫描仪110可以包括磁体组件、梯度线圈组件和射频(RF)线圈组件。
磁体组件可以生成用于使要扫描的受试者极化的第一磁场(也称为主磁场)。磁体组件可以包括永磁体、超导电磁体、电阻电磁体等。
梯度线圈组件可以生成第二磁场。梯度线圈组件可以包括X梯度线圈、Y梯度线圈和Z梯度线圈。可以通过施加一个或多个脉冲来使梯度线圈组件通电以分别在X方向、Y方向和Z方向上生成第二磁场。主磁场可以与第二磁场梯度叠加以分别在X方向(Gx)、Y方向(Gy)和Z方向(Gz)上形成梯度磁场，以对受试者的空间信息进行编码。在一些实施例中，X方向可以被指定为频率编码方向，而Y方向可以被指定为相位编码方向相位编码维度。在一些实施例中，Gx可以用于频率编码或信号读出，通常被称为频率编码梯度或读出梯度。在一些实施例中，Gy可以用于相位编码，通常被称为相位编码梯度。在一些实施例中，Gz可以用于切片选择以获得2D k空间数据。在一些实施例中，Gz可以用于相位编码以获得3D k空间数据。
RF线圈组件可以包括多个RF线圈。RF线圈可以包括一个或多个RF发射线圈和/或一个或多个RF接收线圈。一个或多个RF发射线圈可以将RF脉冲发射到受试者。在主磁场、梯度磁场和RF脉冲的协同作用下，可以根据一个或多个脉冲序列来生成与受试者有关的MR信号。MR信号也可以称为回波信号。此外，可以基于采样技术来处理MR信号以填充k空间以获得k空间数据。示例性采样技术可以包括笛卡尔采样技术、螺旋采样技术、径向采样技术、Z采样技术、欠采样技术等。k空间可以包括二维(2D)k空间、三维(3D)k空间等。RF接收线圈可以根据一个或多个脉冲序列从受试者采集MR信号。可以通过成像参数和与图像参数相关联的时间序列(time sequence)上的布置来定义脉冲序列。在一些实施例中，成像参数可以包括与由RF线圈发射的RF脉冲有关的参数(例如，激励次数(NEX)、带宽等)、与由梯度线圈生成的梯度场有关的参数(例如，梯度方向、施加梯度场的时间、施加梯度的强度、施加梯度的持续时间等)以及与MR信号相关的参数(例如，回波时间(TE)、回波串长度(ETL)、自旋回波类型、相数等)。示例性脉冲序列可以包括自旋回波序列、梯度回波序列、扩散序列、反向恢复序列等或其组合。例如，自旋回波序列可以包括快速自旋回波(FSE)、涡轮自旋回波(TSE)、具有弛豫增强的快速采集(RARE)、半傅里叶采集单发涡轮自旋回波(HASTE)、涡轮梯度自旋回波(TGSE)等或其组合。
脉冲序列可以由用户设置或者是MRI系统100的默认设置。例如，可以将梯度回波序列(例如，T1WI梯度回波序列)应用于心脏扫描。在一些实施例中，可以基于采样模式来设计脉冲序列的至少一部分。例如，与脉冲序列的梯度场有关的参数(例如，施加相位编码梯度场的时间、施加相位编码梯度场的强度、施加相位编码梯度梯度场的持续时间等)可以基于采样模式来确定。采样模式可以包括与多个相位编码梯度场值相关联的多个采样点。多个相位编码梯度场值中的每个在一个时间段内对应于一个单个采样点。可以通过相位编码梯度场值和时间值来定义多个采样点中的每个。可以根据与采样模式中的采样点相关联的相位编码梯度场值和时间值来确定施加相位编码梯度场的时间和/或施加相位编码梯度场的强度。在一些实施例中，采样模式可以包括布置在由相位编码维度(即，相位编码方向相位编码维度)和时间维度(即，时间方向时间维度)定义的二维空间中的多个块。多个块中的每个可以与多个相位编码梯度场值的一部分相关联。多个相位编码梯度场值的一部分中的每个可以对应于表示k空间线(即，读出线)的一个单个采样点。可以在本公开的其他地方(例如，图5-8及其描述)找到针对采样模式的更多描述。
在一些实施例中，MR扫描仪110可以包括模数转换器(ADC)(图1中未示出)。模数转换器可以将由一个或多个RF接收线圈接收的MR信号转换为MR图像数据。模数转换器可以是直接转换ADC、逐次逼近型ADC、斜坡比较型ADC、威尔金森ADC、积分型ADC、delta编码型ADC、流水线型ADC、sigma-delta ADC等或其组合。
处理设备120可以处理从MR扫描仪110、一个或多个终端140和/或存储设备130获得的数据和/或信息。例如，处理设备120可以确定与包括多个连续图像的图像序列(即，图像)相关联的采样模式。作为另一示例，处理设备120可以使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。作为又一示例，处理设备120可以基于k空间数据来重建图像序列。在一些实施例中，重建的图像可以被发送到一个或多个终端140，并显示在一个或多个终端140中的一个或多个显示设备上。在一些实施例中，处理设备120可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备120可以是本地的或远程的。例如，处理设备120可以经由网络150访问存储在MR扫描仪110、一个或多个终端140和/或存储设备130中的信息和/或数据。作为另一示例，处理设备120可以直接与MR扫描仪110、一个或多个终端140和/或存储设备130连接以访问所存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备120可以被实现在云平台上。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间、多云等或其任何组合。在一些实施例中，处理设备120可以被实现在具有本公开中的图2所示的一个或多个部件的计算设备200上。
存储设备130可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备130可以存储从一个或多个终端140和/或处理设备120获得的数据。例如，存储设备130可以存储从MR扫描仪110获得的MR信号和与该MR信号相关联的k空间数据。作为另一示例，存储设备130可以存储包括不同采样轨迹的采样模式。作为又一示例，存储设备130可以存储如本公开中其他地方描述的一个或多个MR图像重建算法。在一些实施例中，存储设备130可以存储数据和/或指令，处理设备120可以执行或使用该数据和/或指令来执行本公开中描述的示例性方法。在一些实施例中，存储设备130可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任何组合。示例性大容量存储设备可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储设备可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍资料速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可控硅RAM(T-RAM)和零电容器RAM(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(PEROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)以及数字通用光盘ROM等。在一些实施例中，存储设备130可以被实现在云平台上。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间、多云等或其任何组合。
在一些实施例中，存储设备130可以与网络150连接以与MRI系统100的一个或多个部件(例如，处理设备120、一个或多个终端140等)通信。MRI系统100的一个或多个部件可以经由网络150访问存储在存储设备130中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备130可以直接与MRI系统100的一个或多个部件(例如，处理设备120、一个或多个终端140等)连接或通信。在一些实施例中，存储设备130可以是处理设备120的一部分。
一个或多个终端140可以包括移动设备140-1、平板计算机140-2、膝上型计算机140-3等或其任何组合。在一些实施例中，移动设备140-1可以包括智能家居设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等或其任何组合。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电气装置的控制设备、智能监视设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等或其任何组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括智能手环，智能鞋袜、一对智能眼镜、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等或其任何组合。在一些实施例中，智能移动设备可以包括智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备等或其任何组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实贴片、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实贴片等或其任何组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括谷歌眼镜、Oculus Rift、全息透镜(Hololens)、Gear VR等。在一些实施例中，一个或多个终端140可以远程地操作MR扫描仪110。在一些实施例中，一个或多个终端140可以经由无线连接来操作MR扫描仪110。在一些实施例中，一个或多个终端140可以接收用户输入的信息和/或指令，并且经由网络150将接收到的信息和/或指令发送给MR扫描仪110或处理设备120。在一些实施例中，一个或多个终端140可以从处理设备120接收数据和/或信息。在一些实施例中，一个或多个终端140可以是处理设备120的一部分。在一些实施例中，可以省略一个或多个终端140。
在一些实施例中，一个或多个终端140可以经由用户界面向处理设备120发送和/或接收用于MR图像重建的信息。用户界面可以是实现在一个或多个终端140上的用于MR图像重建的应用的形式。在一个或多个终端140上实现的用户界面可以被配置为促进用户与处理设备120之间的通信。在一些实施例中，用户可以经由实现在终端140上的用户界面输入对MR图像重建的请求。一个或多个终端140可以将针对MR图像重建的请求发送到处理设备120，以基于基于采样模式获得的k空间数据来重建MR图像序列，如在本公开的其他地方(例如，图5-8及其描述)所描述的。在一些实施例中，用户可以经由用户界面输入和/或调整采样模式的参数(例如，采样点的数量或计数、尺寸等)。在一些实施例中，用户界面可以促进呈现或显示从处理设备120接收的与MR图像重建有关的信息和/或数据(例如，信号)。例如，信息和/或数据可以包括由处理设备120在图像重建中生成的结果。例如，结果可以包括一个或多个图像(例如2D图像、3D图像等)、一个或多个数据图形、一个或多个词语、一个或多个数字、用于MR图像重建的一个或多个模型、用于这种图像重建的参数等。在一些实施例中，信息和/或数据可以被进一步配置为致使一个或多个终端140向用户显示结果。
网络150可以包括可以促进MRI系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，MRI系统100的一个或多个部件(例如，MR扫描仪110、一个或多个终端140、处理设备120或存储设备130)可以经由网络150与MRI系统100的一个或多个其他部件通信信息和/或数据。例如，处理设备120可以经由网络150从MR扫描仪110获得MR信号。作为另一示例，处理设备120可以经由网络150从一个或多个终端140获得用户指令。在一些实施例中，网络150可以是任何类型的有线或无线网络或其组合。网络150可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、私有网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、图像中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任何组合。仅作为示例，网络150可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等或其任何组合。在一些实施例中，网络150可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络150可以包括诸如基站和/或互联网交换点的有线和/或无线网络接入点，MRI系统100的一个或多个部件可以通过有线和/或无线网络接入点与网络150连接以交换数据和/或信息。
网络150可以包括可以促进MRI系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，MRI系统100的一个或多个部件(例如，MR扫描仪110、一个或多个终端140、处理设备120、存储设备130等)可以经由网络150与MRI系统100的一个或多个其他部件发送或接收信息和/或数据。例如，处理设备120可以经由网络150从MR扫描仪110获得图像数据。作为另一示例，处理设备120可以经由网络150从一个或多个终端140获得用户指令。网络150可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、私有网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、图像中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任何组合。仅作为示例，网络150可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等或其任何组合。在一些实施例中，网络150可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络150可以包括诸如基站和/或互联网交换点的有线和/或无线网络接入点，MRI系统100的一个或多个部件可以通过有线和/或无线接入点与网络150连接以交换数据和/或信息。
图2是示出根据本公开的一些实施例的可以在其上实现处理设备120的示例性计算设备200的硬件和/或软件部件的示意图。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出(I/O)230和通信端口240。
处理器210可以根据本文描述的技术执行计算机指令(程序代码)并执行处理设备120的功能。计算机指令可以包括例如例程、程序、对象、部件、信号、数据结构、过程、模块和功能，其执行本文描述的特定功能。例如，处理器210可以处理从MR扫描仪110、一个或多个终端140、存储设备130和/或成像系统100的任何其他部件获得的数据。具体地，处理器210可以处理从MR扫描仪110获得的一个或多个测量数据集。例如，处理器210可以基于一个或多个数据集来重建图像。在一些实施例中，可将重建图像存储在存储设备130、存储器220等中。在一些实施例中，可通过I/O 230将重建图像显示在显示设备上。在一些实施例中，处理器210可以执行从一个或多个终端140获得的指令。在一些实施例中，处理器210可以包括一个或多个硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机器(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等或其任何组合。
仅出于说明目的，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应注意，本公开中的计算设备200还可以包括多个处理器。因此，如本公开中所描述的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器共同地或单独地执行。例如，如果在本公开中，计算设备200的处理器执行操作A和操作B两者，则应当理解，操作A和操作B也可以由计算设备200中的两个或更多个不同的处理器共同地或单独地执行(例如，第一处理器执行操作A并且第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同地执行操作A和B)。
存储器220可以存储从MR扫描仪110、一个或多个终端140、存储设备130或成像系统100的任何其他部件获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任何组合。例如，大容量存储设备可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移动存储设备可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍资料速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可控硅RAM(T-RAM)和零电容器RAM(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(PEROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)以及数字通用光盘ROM等。在一些实施例中，存储器220可以存储一个或多个程序和/或指令以执行本公开中描述的示例性方法。例如，存储器220可以存储用于处理设备120减少或去除图像中的一个或多个伪像的程序。
I/O 230可以输入或输出信号、数据和/或信息。在一些实施例中，I/O 230可以使用户能够与处理设备120交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。示例性输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等或其组合。示例性输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等或其组合。示例性显示设备可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)等或其组合。
通信端口240可以与网络(例如，网络150)连接以促进数据通信。通信端口240可以在处理设备120与MR扫描仪110、一个或多个终端140或存储设备130之间建立连接。该连接可以是能够进行数据发送和接收的有线连接、无线连接或两者的组合。有线连接可以包括电缆、光缆、电话线等或其任何组合。无线连接可以包括蓝牙、Wi-Fi、WiMax、WLAN、ZigBee、移动网络(例如3G、4G、5G等)等或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是标准化的通信端口，诸如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的通信端口。例如，可以根据医学数字影像和通讯(DICOM)协议来设计通信端口240。
图3是示出根据本公开的一些实施例的示例性移动设备300的硬件和/或软件部件的示意图。如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、I/O 350、存储器360和存储设备390。在一些实施例中，任何其他合适的部件(包括但不限于系统总线或控制器(未示出))也可以被包括在移动设备300中。在一些实施例中，可将移动操作系统370(例如，iOS、Android、Windows Phone等)和一个或多个应用380从存储设备390加载到存储器360中，以便由CPU 340执行。应用380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用，以用于接收和显示与图像处理有关的信息或来自处理设备120的其他信息。可以经由I/O 350来实现与信息流的用户交互，并经由网络150将其提供给处理设备120和/或成像系统100的其他部件。
为了实现本公开中描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可以用作本文描述的元件中的一个或多个的一个或多个硬件平台。这样的计算机的硬件元件、操作系统和编程语言本质上是常规的，并且假定本领域技术人员对其充分熟悉以调整那些技术来如本文描述的生成图像。具有用户界面元件的计算机可以用于实现个人计算机(PC)或另一种类型的工作站或终端设备，但是如果计算机被适当地编程，也可以充当服务器。相信的是，本领域技术人员熟悉这种计算机设备的结构、编程和一般操作，并且因此附图应该是不言自明的。
图4是示出根据本公开的一些实施例的示例性处理设备的框图。处理设备120可以包括采集模块402、采样模式确定模块404、图像重建模块406和存储模块408。处理设备120的至少一部分可以被实现在如图2所示的计算设备或如图3所示的移动设备上。
采集模块402可以获得用于MR图像重建的数据。用于MR图像重建的数据可以包括图像数据、采样模式、用于MR图像重建的算法等。例如，采集模块402可以从MRI系统100和/或存储设备(例如，存储设备130、存储器220、存储设备390)获得图像数据。在一些实施例中，图像数据可以包括k空间数据(例如，与图像序列、图像等相关联的k空间数据)。k空间数据可以与由扫描受试者(例如，物质、器官、组织等)的MR扫描仪(例如，MR扫描仪110)采集的MR信号相关联。在一些实施例中，可以通过使用MR信号填充k空间来生成k空间数据。在一些实施例中，采集模块402可以将图像数据发送到处理设备120的其他模块和/或单元以进行进一步处理。例如，图像数据可以被发送到存储模块408以进行存储。对于另一个示例，采集模块402可以将图像数据(例如，扫描数据)发送到图像重建模块406以用于重建图像。
采样模式确定模块404可以被配置为确定采样模式。采样模式可以与图像序列和多个相位编码梯度场值相关联。当基于采样模式将特定的相位编码梯度场值应用于收集MR信号时，在一个时间段内可以不将特定的相位编码梯度场值应用于收集MR信号。例如，采样模式确定模块404可以基于初步采样模式来确定采样模式。初步采样模式可以与图像序列在时间维度上相关联，并且可以与多个相位编码梯度场值在相位编码维度上相关联。采样模式确定模块404可以沿着相位编码维度将初步采样模式分类为一个或多个分段(例如，第一分段、第二分段和第三分段)。采样模式确定模块404可以沿着时间维度和相位编码维度将一个或多个分段中的每个分类为包括多个采样点的多个块。确定采样模式的细节(例如，块的尺寸或采样点的位置)可以在本公开的其他地方(例如，图5-6及其描述)找到。
图像重建模块406可以重建图像序列。例如，图像重建模块406可以通过使用如在本公开中其他地方描述的MR重建技术，基于由采集模块402获得的k空间数据来重建被包括在图像序列中的多个图像。作为另一个示例，图像重建模块406可以通过沿着时间维度对k空间数据进行加权和/或平均来确定参考读出线。参考读出线可以被图像重建模块406用于参考以重建图像序列。
存储模块408可以存储信息。该信息可以包括程序、软件、图像重建算法、图像数据、控制参数、经处理的图像数据等或其组合。例如，该信息可以包括块数据(例如，块的尺寸、采样点在块上的位置)、采样模式数据(例如，采样模式的块的计数或数量、采样模式中的多个采样轨迹)、k空间数据、图像序列、重建的图像等。在一些实施例中，存储模块408可以存储一个或多个程序和/或指令，该一个或多个程序和/或指令可以由处理设备120的一个或多个处理器执行以执行本公开中描述的示例性方法。例如，存储模块408可以存储一个或多个程序和/或一个或多个指令，该一个或多个程序和/或一个或多个指令可以由处理设备120的一个或多个处理器执行以确定一个或多个块、确定采样模式、采集图像数据和/或基于图像数据重建图像。
在一些实施例中，图4所示的一个或多个模块可以被实现在如图1所示的示例性MRI系统100的至少一部分中。例如，采集模块402、存储模块408、采样模式确定模块404和/或图像重建模块406可以集成到控制台(未示出)中。经由控制台，用户可以设置用于以下的参数：确定采样模式、控制成像过程、控制用于重建图像的参数、查看重建图像等。在一些实施例中，可以经由处理设备120和/或终端140实现控制台。在一些实施例中，采样模式确定模块404可以被集成到终端140中。
在一些实施例中，处理设备120可以不包括采样模式确定模块404。由另一设备确定的一个或多个采样模式可以存储在MRI系统100(例如，存储设备130、存储器220、存储设备390、存储器360、存储模块408等)中或处理设备120经由例如网络150可访问的外部设备中。在一些实施例中，这样的设备可以包括与采样模式确定模块404相同或相似的部分。在一些实施例中，采样模式确定模块404可以存储由另一设备确定的一个或多个块并且可由MRI系统100的一个或多个部件(例如，图像重建模块406等)访问。在一些实施例中，可以由MRI系统100(或其一部分，例如包括处理设备120)或MRI系统100(或其一部分，例如包括处理设备120)可访问的外部设备按照本文公开的过程来确定可应用于本公开的采样模式。
图5是示出根据本公开的一些实施例的用于重建图像序列的示例性过程的流程图。在一些实施例中，图5所示的过程500的一个或多个操作可以被实现在图1所示的MRI系统100中。例如，图5所示的过程500可以以指令的形式存储在存储设备130中，并由处理设备120(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的GPU 330或CPU 340)调用和/或执行。
在502中，可以确定与图像序列相关联的采样模式。操作502可以由采样模式确定模块404执行。图像序列可以包括在诸如一个或多个心动周期的时间段(例如0.8s、0.9s、1s等)内的多个连续图像(也称为图像)。多个连续图像中的每个可以对应于该时间段的子时间段(例如，40ms、50ms等)。图像序列中的多个图像的数量或计数可以由用户或根据MRI系统100的默认设置来设置。例如，图像序列中的多个图像的数量或计数可以是12、16、20、24、36、48等。多个连续图像中的每个可以具有相同的尺寸。如本文所使用的，图像的尺寸可以由图像中像素或体素的数量或计数来定义。例如，图像可以由包括多个元素(即，像素或体素)的矩阵表示。图像的尺寸可以表示为矩阵的尺寸，诸如256×256、144×144等。
采样模式可以用于采集与k空间数据相关联的编码的MR信号，以用于重建多个连续图像。MR信号可以在扫描期间由多个相位编码梯度场编码。采样模式可以与多个相位编码梯度场的强度(即，相位编码梯度场值)及其在时间序列上的布置相关联。此外，采样模式可以被配置为确定相位编码梯度场的强度，以及何时需要应用相位编码梯度场来对与对应于图像序列中的多个连续图像的k空间相关联的MR信号进行编码。
在一些实施例中，采样模式可以具有表示相位编码维度的垂直轴和表示时间维度的水平轴。时间维度可以对应于图像序列中的多个连续图像。图像序列中的多个连续图像中的每个可以对应于特定的子时间段(例如，50ms、40ms等)，这意味着可以基于在特定子时间段内采集的MR信号来重建多个连续图像中的每个。相位编码维度可以对应于多个相位编码梯度场值。每个相位编码梯度场值可以定义相位编码梯度场的强度和方向。多个相位编码梯度场值可以沿着相位编码维度对称地布置。例如，多个相位编码梯度场值可以沿着相位编码维度从+128到-128对称地布置。作为另一示例，+128的相位编码梯度场值可以具有与-128的相位编码梯度场值相同的强度和相反的方向。可以将-128的相位编码梯度场值指定为小于+128的相位编码梯度场值。多个相位编码梯度场值的总数可以与图像序列中每个图像的尺寸有关。以256×256的图像尺寸为例，可能存在与采样模式相关联的256个相位编码梯度场值。相位编码梯度场值可以具有从-128到+128的范围。以128×128的图像尺寸为例，可能存在与采样模式相关联的128个相位编码梯度场值。相位编码梯度场值可以具有从-64到+64的范围。
为了简洁起见，可以将采样模式表示为可以由笛卡尔坐标描述的二维网格(2D网格)。2D网格的垂直轴可以指代相位编码维度(例如，如图8所示的ky方向)，并且水平轴可以指代时间维度(例如，如图8所示的t方向)。2D网格也可以被称为k-t网格。k-t网格可以包括沿时间维度布置的多列单元格(或点)。多列单元格中的每列可以对应于一个图像。k-t网格可以包括沿相位编码维度布置的多行单元格。多行单元格中的每行可以对应于相位编码梯度场值。
采样模式可以在k空间方向(也称为读出方向)上是伪随机的。采样模式可以包括多个采样点。本文的采样点可以表示沿着相位编码维度和时间维度的正交方向(未示出)的特定相位编码梯度场值处的读出线(也称为读出线或k空间线)。可以通过相位编码梯度场值和图像序列中的特定图像或与该特定图像相关联的特定子时间段来定义采样模式中的多个采样点(即，k空间线)中的每个采样点的位置。采样模式中的多个采样点中的每个采样点的位置可以满足标准。该标准可以是与采样模式相关联的多个相位编码梯度场值中的每个在多个子时间段内对应于一个单个点。换句话说，在多个子时间段内，采样模式的至少一个分段可能不会重复自身。多个子时间段中的每个可以与多个连续的图像相关联。换句话说，与相位编码梯度场值相关联的k空间中的k空间线可以在一个时间段(例如，多个子时间段)内仅被采样一次，并且在该时间段(例如，多个子时间段)内不被重复采样。例如，如图8所示，与采样点S3相关联的相位编码梯度场值在时间段t1内仅对应于一个单个采样点S3，并且时间段t1包括与9个图像相关联的9个子时间段。图像序列中的多个连续图像中的每个可以对应于与不同相位编码梯度场值相对应的一个或多个采样点。在一些实施例中，与多个连续图像中的每个相关联的采样点的数量或计数可以相同或不同。与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值中的每个可以对应于一个或多个采样点。与多个相位编码梯度场值中的每个相对应的采样点的数量或计数可以相同或不同。例如，与采样模式的中心区域相对应的相位编码梯度场值可以对应于比采样模式的边缘区域更多的采样点。换句话说，采样模式的中心区域中的采样密度可以大于采样模式的边缘区域中的采样密度。如本文中所使用的，采样模式中的区域的采样密度指代该区域的单位面积中的采样点的计数。换句话说，对应于一个单个采样点的不同相位编码梯度场值可以在相同时间段或不同时间段内。例如，如图8所示，与采样点S3相关联的相位编码梯度场值在时间段t1内对应于一个单个采样点S3，并且时间段t1包括与9个图像相关联的9个子时间段。与采样点S4相关联的相位编码梯度场值在时间段t2内对应于一个单个采样点S4，并且时间段t2包括与4个图像相关联的4个子时间段。在一些实施例中，可以沿着与采样模式相关联的时间维度周期性地布置采样模式上的多个采样点的位置。在两个周期中沿相位编码维度的采样点的位置可以相同。换句话说，两个周期中两个对应采样点的相位编码梯度场值可以相同。一个周期可以与图像序列中的多个图像(例如4个图像、6个图像、8个图像等)相关联。
在一些实施例中，采样模式可以包括多个块。可以将多个块布置在由相位编码维度和时间维度定义的二维空间中。多个块中的每个块可以包括与时间段相关联的预定数量的采样点以及与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值的一部分。例如，如果与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值具有从-128到+128的范围，则可以将块与具有+128到+120、+128到+120、-128到-120等的范围的多个相位编码梯度场值的一部分相关联。与块关联的时间段可以分类为多个子时间段。块中采样点的位置可能需要满足标准。该标准可以是与块相关联的相位编码梯度场值中的每个可以对应于一个单个采样点，并且与该块相关联的多个子时间段中的每个可以与一个单个采样点对应。换句话说，本文中的块可以表示为包括布置成多个列和行的多个点(或正方形)的正方形阵列。可以将块的多个列中的每列中的一个单个点确定为采样点。可以将块的多个行中的每行中的一个单个点确定为采样点。块的多个列中的每列中的采样点可以位于块的不同行中。换句话说，块中的采样点可以占据不同的列和不同的行。例如，如果块中每个采样点的位置由包括横坐标(例如，相位编码梯度值)和纵坐标(例如，图像的时间值或序列号)的坐标表示，则每个采样点的横坐标不同，并且每个采样点的纵坐标也不同。因此，当特定相位编码梯度场值被应用于收集MR信号时，该特定相位编码梯度场值可能在与块相关联的时间段(例如，诸如200ms、300ms、400ms等)内不被应用于收集MR信号。块中的采样点可以由用户或者根据MRI系统100的默认设置来确定。例如，用户可以从块中手动选择采样点。作为另一示例，处理设备120可以从块中随机选择采样点。
块可以具有由包括多个点的正方形阵列表示的尺寸N×M(例如4×4、6×6、9×9等)。N可以指代与相位编码梯度场值有关的块中的行的计数。M可以指代与块相关联的时间段有关的该块中的列的计数。块的尺寸可以由块中的多个点的计数来定义。例如，具有4×4的尺寸的块(也称为4×4块，例如，如图7所示的块702(A)或块704(B))可以包括16个点。具有9×9的尺寸的块(也称为9×9块，例如，如图7所示的块706(C)或块708(D))可以包括81个点。块的不同尺寸可以与相位编码梯度场值的不同计数(数量)相关联，包括多个点的不同计数(数量)和/或不同块中采样点的不同计数(数量)。例如，4×4块(例如，如图7所示的块702(A)或块704(B))可以与4个相位编码梯度场值相关联，包括16个点和4个采样点。作为另一示例，9×9块(例如，如图7所示的块706(C)或块708(D))可以与9个相位编码梯度场值相关联，包括81个点和9个采样点。
在一些实施例中，采样模式中包括的多个块可以包括相同的尺寸。对于具有相同尺寸的多个块，多个块中的每个中的多个点与采样点的计数(数量)可以相同。对应于与采样模式相关联的多个相位编码梯度场值中的每个的采样点的计数(数量)可以相同。在一些实施例中，采样模式的不同区域中的块可以具有不同的尺寸。例如，采样模式的中心区域中的块可以具有比采样模式的边缘区域更小的尺寸。换句话说，采样模式的边缘区域中的采样点的计数小于与采样模式的中心区域相对应的采样点的计数。因此，采样模式的中心区域中的采样密度可以大于采样模式的边缘区域中的采样密度。
在一些实施例中，具有相同尺寸的两个或更多个块上的采样点的位置可以相同或不同。如本文所使用的，采样点在块上的位置可以由块的列和行来定义。例如，位于第一块的第一列上的采样点可以位于第一块的第一行上。位于第二块的第一列上的采样点可以位于第二块的第一行上。这意味着第一块和第二块上的两个采样点的位置相同。作为另一示例，位于第一块的第一列上的采样点可以位于第一块的第一行上。位于第二块的第一行上的采样点可以位于第二块的第二行上。这意味着第一块和第二块上的两个采样点的位置不同。
采样模式中包括的多个块的计数(数量)可以由用户设置或者根据MRI系统100的默认设置来设置。例如，可以基于图像序列中包括的多个连续图像的计数(数量)、多个相位编码梯度场值的范围以及多个块中的每个的尺寸来确定多个块的计数(数量)。以P的多个图像的计数和具有[-F，+F]的范围的多个相位编码梯度场值为例，如果多个块包括相同尺寸A×A，则多个块的计数(也称为N)可以等于2F×P/A^2。
在一些实施例中，与图像序列相关联的采样模式可以包括一个或多个分段，例如，第一分段第二分段和第三分段等。第一分段可以指代采样模式的下边缘区域。第二分段可以指代采样模式的中心区域。第三分段可以指代采样模式的上边缘区域。与第二分段相关联的相位编码梯度场值可以小于与第一分段相关联的相位编码梯度场值且大于与第三分段相关联的相位编码梯度场值。例如，如果与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值具有从-128到+128的范围，则与第一分段相关联的相位编码梯度场值具有从+128到+110的范围，与第二分段相关联的相位编码梯度场值具有从+110到-110的范围，并且与第三分段相关联的相位编码梯度场值具有从-128到-110的范围。第一分段、第二分段和第三分段可以包括不同的采样密度(即，不同的采样点计数)或相同的采样密度。例如，第一分段中的采样密度和第三分段中的采样密度可以小于第二分段中的采样密度。换句话说，第一分段和第三分段中的采样点的计数可以小于与第二分段相对应的采样点的计数。
第一分段、第二分段和第三分段中的每个可以包括沿着时间维度布置的多个块中的一部分，也分别称为块的第一部分、块的第二部分和块的第三部分。第一分段、第二分段和第三分段中的每个的采样密度可以由不同分段中的块的尺寸确定。一个分段中块的尺寸越大，该分段中的采样点可能越多，并且该分段的采样密度可能越大。因此，如果第一分段中的采样密度和第三分段中的采样密度小于第二分段中的采样密度，则块的第一部分中的每个块和块的第三部分中的每个块可能具有比块的第二部分中的每个块的尺寸更小的尺寸(或包括更多点)。例如，块的第二部分中的每个块可以是4×4块，并且块的第一部分中的每个块和块的第三部分中的每个块可以是9×9块(如图8所示)。4×4块的尺寸小于9×9块的尺寸。4×4块中的采样点计数为4，并且9×9块中的采样点计数为9。具有多个4×4块的分段中的采样密度大于具有多个9×9块的分段中的采样密度。在一些实施例中，块的第一部分中的每个块的尺寸(或点)可以与块的第三部分中的每个块的尺寸(或点)不同。例如，块的第一部分中的每个块可以是4×4块，块的第三部分中的每个块可以是6×6块，并且块的第三部分中的每个块可以是9×9块。在一些实施例中，第一分段、第二分段和/或第三分段的不同区域中的采样密度可以不同。例如，块的第一部分、块的第二部分和/或块的第三部分可以包括不同尺寸的块。例如，第一分段可以包括块的第一部分，其包括4×4块和6×6块。具有4×4块的第一分段中的区域可以具有比具有6×6块的第一分段中的区域更大的采样密度。作为另一个示例，第二分段可以包括块的第二部分，其包括3×3块和2×2块。具有3×3块的第二分段中的区域可以具有比具有2×2块的第二分段中的区域更小的采样密度。
在一些实施例中，可以基于与图像序列相关联的初步采样模式来确定采样模式。可以通过与本公开的其他地方对采样模式的描述相似的相位编码维度和时间维度来定义初步采样模式。采样模式确定模块404可以沿着相位编码维度将初步采样模式分类为一个或多个分段(例如，第一分段、第二分段和第三分段)。采样模式确定模块404可以沿着时间维度将一个或多个分段中的每个分段分类为多个块。多个块中的每个可以与多个相位编码梯度场值相关联。可以针对一个或多个分段中的每个分段中的多个块中的每个块确定多个采样点。多个相位编码梯度场值中的每个可以对应于表示k空间线的一个单个采样点。可以确定目标采样模式，该目标采样模式包括一个或多个分段中的每个分段的多个块中的每个块中的多个采样点。确定采样模式的细节(例如，采样点的尺寸或位置)可以在本公开的其他地方(例如，图6及其描述)找到。
在504中，可以使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。操作504可以由采集模块402执行。k空间数据可以包括以与图像序列中包括的多个图像相对应的时间序列布置的多个子k空间数据。在一些实施例中，与图像序列的多个图像中的每个相关联的子k空间数据可以通过沿着多个读出线用与多个连续图像中的每个相关联的MR信号填充k空间来确定。在一个时间段(例如，多个子时间段)内，多个读出线中的每个可以仅被采样或填充一次。
在一些实施例中，可以基于与特定图像相对应的采样模式中的采样点来采集与图像序列中的特定图像(或子k空间数据)相关联的MR信号。例如，可以通过根据采样模式中的采样点在特定时间值处应用特定相位编码梯度场值来采集与特定图像相关联的MR信号。在一些实施例中，与图像序列中的特定图像相关联的MR信号可以由MR扫描仪(例如，MR扫描仪110)根据一个或多个脉冲序列来收集。可以基于采样模式来设计一个或多个脉冲序列。例如，采样模式可以被存储为包括多个相位编码梯度场值及其在时间序列上的布置的查找表。可以根据查找表来确定施加相位编码梯度场的时间和/或施加相位编码梯度场的强度。
在一些实施例中，可以通过从采样模式中识别与图像序列中的多个连续图像相对应的多个采样轨迹来确定多个相位编码梯度场值在时间序列上的布置。多个采样轨迹中的每个可以对应于多个连续图像中的一个。查找表可以表示与多个连续图像相对应的多个采样轨迹。采样轨迹可以由与按时间序列布置的图像相对应的一个或多个采样点(也称为采样轨迹的方向)来定义。可以通过对应于一个或多个采样点的相位编码梯度场值的变化来定义采样轨迹的方向。例如，与多个采样轨迹中的至少一个上的多个采样点相对应的相位编码梯度场值可以以降序(即，下降方向)或升序(即，上升方向)变化。以升序为例，对应于采样轨迹上的第一采样点的相位编码梯度场值可以小于对应于采样轨迹上的第二采样点的相位编码梯度场值。第二采样点和第一采样点可以是采样轨迹上的两个连续采样点。相对于采样模式中的两个邻近图像的采样轨迹的方向可以相同或不同。以相对于两个邻近图像(例如，第一图像、第二图像)的采样轨迹的不同方向为例，如果相对于第一图像的采样轨迹包括下降方向，则相对于第二图像的采样轨迹可能包括上升方向。相对于两个邻近图像的采样轨迹可以在相位编码梯度场值处共享采样点。例如，当相对于采样模式中的两个邻近图像的采样轨迹的方向相反时，相对于两个邻近图像的采样轨迹可以在与这两个邻近图片相关联的最大或最小相位编码梯度场值处共享采样点。作为又一示例，如果相对于第一图像的采样轨迹包括下降方向并且相对于第二图像的采样轨迹包括上升方向，则相对于第一图像和第二图像的采样轨迹可以在最小相位编码梯度场值处共享采样点，该最小相位编码梯度场值与相对于第一图像或第二图像的采样轨迹相关联。如果相对于第一图像的采样轨迹包括上升方向并且相对于第二图像的采样轨迹可以包括下降方向，则相对于第一图像和第二图像的采样轨迹可以在最大相位编码梯度场值处共享采样点，该最大相位编码梯度场值与相对于第一图像或第二图像的采样轨迹相关联。
在506中，可以基于k空间数据来重建图像序列。操作506可以由图像重建模块406执行。在一些实施例中，k空间数据可以包括以与图像序列中包括的多个图像相对应的时间序列布置的多个子k空间数据。可以使用MR图像重建技术基于对应的子k空间数据来重建多个图像中的每个。示例性MR图像重建技术可以包括二维傅立叶变换技术、反向投影技术(例如，卷积反向投影技术、经滤波的反向投影技术)、迭代重建技术等。示例性迭代重建技术可以包括代数重建技术(ART)、同时迭代重建技术(SIRT)、同时代数重建技术(SART)、自适应统计迭代重建(ASIR)技术、基于模型的迭代重建(MBIR)技术、正弦图确定的迭代重建(SAFIR)技术等或其任何组合。在一些实施例中，可以通过加权和/或平均与k空间线对应的子k空间数据来确定参考读出线，该k空间线与沿着时间维度的多个连续图像中的每个相关联。参考读出线可以对应于参考k空间数据，其可以用于基于MR图像重建技术来重建参考图像。可以使用例如迭代重建技术基于参考图像来重建多个连续图像。
应当注意，仅出于说明的目的而提供了以上描述，而不旨在限制本公开的范围。对于具有本领域普通技术的人员，可以在本公开的教导下进行多种变化或修改。然而，那些变化和修改不脱离本公开的范围。
图6是示出根据本公开的一些实施例的用于根据采样模式来重建图像序列的示例性过程的流程图。在一些实施例中，图6所示的过程600的一个或多个操作可以在图1所示的MRI系统100中实现。例如，图6所示的过程600可以以指令的形式存储在存储设备130中，并由处理设备120(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的GPU 330或CPU 340)调用和/或执行。
在602中，可以确定与多个相位编码梯度场值相关联的一个或多个块。操作602可以由采样模式确定模块404执行。块可以具有N×M的尺寸。N可以指代块中的行的计数。块中的每行可以对应于相位编码梯度场值。M可以指代块中的列的计数。块中的每列可以对应于如本公开中的其他地方(例如，图5及其描述)所描述的图像序列中的图像。在一些实施例中，N可以等于M。例如，一个或多个块可以包括4×4块、6×6块、9×9块等。块的尺寸可以由块中的多个点的数量或计数定义。例如，具有4×4的尺寸的块(也称为4×4块，例如，如图7所示的块702(A)或块704(B))可以包括16个点。具有9×9的尺寸的块(也称为9×9块，例如，如图7所示的块706(C)或块708(D))可以具有81个点。不同尺寸的块可以与不同计数(数量)的相位编码梯度场值相关联，并且包括不同计数(数量)的多个点。例如，4×4块(例如，如图7所示的块702(A)或块704(B))可以与4个相位编码梯度场值相关联，并且包括16个点。作为另一示例，9×9块(例如，如图7所示的块706(C)或块708(D))可以与9个相位编码梯度场值相关联，并且包括81个点。可以在本公开的其他地方(例如，图5及其描述)中找到对块的更多描述。
在604中，可以从一个或多个块中的每个确定预定数量的采样点。操作604可以由采样模式确定模块404执行。
在一些实施例中，一定数量(计数)的一个或多个块可以被布置在由相位编码维度和时间维度定义的二维空间中。一个或多个块中的每个可以包括与时间段相关联的预定数量的采样点以及与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值的一部分。例如，如果与图像序列相关联的多个相位编码梯度场值具有从-128到+128的范围，则可以将块与具有+128到+120、+128到+120、-128到-120等的范围的多个相位编码梯度场值的一部分相关联。与块关联的时间段可以分类为多个子时间段。块中采样点的位置可能需要满足标准。该标准可以是与块相关联的相位编码梯度场值中的每个可以对应于一个单个采样点，并且与该块相关联的多个子时间段中的每个可以与一个单个采样点对应。换句话说，本文中的块可以表示为包括布置成多个列和行的多个点(或正方形)的正方形阵列。可以将块的多个列中的每列中的一个单个点确定为采样点。可以将块的多个行中的每行中的一个单个点确定为采样点。块的多个列中的每列中的采样点可以位于块的不同行中。换句话说，块中的采样点可以占据不同的列和不同的行。例如，如果块中每个采样点的位置由包括横坐标(例如，相位编码梯度值)和纵坐标(例如，图像的时间值或序列号)的坐标表示，则每个采样点的横坐标不同，并且每个采样点的纵坐标也不同。因此，当特定相位编码梯度场值被应用于收集MR信号时，该特定相位编码梯度场值可能在与块相关联的时间段(例如，诸如200ms、300ms、400ms等)内不被应用于收集MR信号。块中的采样点可以由用户或者根据MRI系统100的默认设置来确定。例如，用户可以从块中手动选择采样点。作为另一示例，处理设备120可以从块中随机选择采样点。块上的采样点的预定数量可以与块的尺寸有关。块的尺寸越大，块上的采样点的计数就可能越大。采样点的更多描述可以在本公开的其他地方(例如，操作502及其描述)找到。
在606中，可以基于一个或多个块中的每个中的多个采样点来确定与图像序列相关联的采样模式。操作606可以由采样模式确定模块404执行。采样模式可以具有表示相位编码维度的纵轴和表示时间维度的横轴。在一些实施例中，可以基于具有在操作604中确定的采样点的一个或多个块来确定采样模式。在一些实施例中，一个或多个块可以具有相同的尺寸。一个或多个块中的采样点的位置可以相同或不同。可以通过组合具有相同尺寸的一定数量或计数的一个或多个块(例如4×4块)来确定采样模式。例如，可以沿着相位编码维度和时间维度布置具有采样点的具有相同尺寸的一定数量或计数的一个或多个块，以形成采样模式。在一些实施例中，一个或多个块可以具有不同的尺寸。例如，一个或多个块可以包括具有第一尺寸的第一块(例如9×9块)、具有第二尺寸的第二块(例如4×4块)和具有第三尺寸的第三块(例如9×9块)。第一尺寸和/或第三尺寸可以大于第二尺寸。可以沿着时间维度布置第一计数的第一块，以形成采样模式的第一分段。可以沿着时间维度布置第二计数的第二块，以形成采样模式的第二分段。可以沿着时间维度布置第三计数的第三块，以形成采样模式的第三分段。在第一块、第二块、第三块上的采样点的位置可以相同或不同。在一些实施例中，采样模式中的块的计数和块的布置可以取决于图像序列中的多个图像的计数以及多个图像中的每个图像的尺寸。采样模式的更多描述可以在本公开的其他地方(例如，操作502及其描述)找到。
在608中，可以使用采样模式获得与图像序列相关联的k空间数据。操作608可以由采集模块402执行。操作608可以与操作504相同或相似，并且在此可以不重复。
在610中，可以基于k空间数据来重建图像序列。操作610可以由图像重建模块406执行。操作610可以与操作504相同或相似，并且在此可以不重复。
应当注意，仅出于说明的目的而提供了以上描述，而不旨在限制本公开的范围。对于具有本领域普通技术的人员，可以在本公开的教导下进行多种变化或修改。然而，那些变化和修改不脱离本公开的范围。
图7是示出根据本公开的一些实施例的示例性块的示意图。如图7所示，可以示出块702(也称为块A)、块704(也称为块B)、块706(也称为块C)和块708(也称为块D)。块中的每个可以包括多个点。多个点中的每个可以对应于在相位方向(即，如图7所示的ky方向)上的相位编码梯度场值和在时间维度(即，图7所示的t方向)上的时间或周期。块中的每个可以包括在图7中由块点表示的多个采样点。与块相关联的每个特定相位编码梯度场值可以对应于一个单个采样点，并且与该块相关联的每个时间或周期可以对应于一个单个采样点。换句话说，在块中不存在与相同的ky值(即，相位编码梯度场值)或相同的t值(即，时间段)相对应的采样点。因此，与块相关联的特定相位编码梯度场值可能不被应用于在与该块相关联的时间段(例如，诸如200ms、300ms、400ms等)内重复地收集MR信号。
块A和块B具有相同的尺寸，均为4×4块，包括16个点和4个采样点。块A和块B的每列包括一个单个采样点，并且块A和块B的每行包括一个单个采样点。块A或块B中的采样点位于不同的列和行上。换句话说，块A或块B中的采样点中的每个对应于不同的ky值和t值。因此，可以在与块A或块B相关联的时间段内仅对k空间的位置采样一次。块A上的采样点的位置和块B上的采样点的位置不同。例如，块A上的采样点s1位于第一行和第一列上。块B上的采样点s1位于第二行和第一列上。
块C和块D具有相同的尺寸，均为9×9块，包括81个点和9个采样点。块C和块D的每列包括一个单个采样点，并且块C和块D的每行包括一个单个采样点。块C或块D中的采样点位于不同的列和行上。换句话说，块C或块D中的采样点中的每个对应于不同的ky值和t值。因此，可以在与块A或块D相关联的时间段内仅对k空间的位置采样一次。块C上的采样点的位置和块D上的采样点的位置不同。例如，块C上的采样点s2位于第三行和第二列上。块D上的采样点s2位于第一行和第二列上。
图8是示出根据本公开的一些实施例的示例性采样模式的示意图。横轴指代表示图像序列中的连续图像的时间维度。纵轴指代表示相位编码梯度场值的相位编码维度。采样模式800可以与图像序列相关联，该图像序列包括具有30×30的尺寸的36个图像。多个相位编码梯度场值可以具有从-15到+15的范围。应当注意，具有从-15到+15的范围的多个相位编码梯度场值可以是与图像序列相关联的相位编码梯度场值的一部分。
如图8所示，采样模式800包括第一分段810、第二分段820和第三分段830。第一分段810和第三分段830由分别沿着时间维度布置的四个9×9块填充。第一分段810中的四个9×9块中的采样点的位置是相同的。第三分段830中的四个9×9块中的采样点的位置是相同的。第一分段810中9×9块中的采样点的位置和第三分段830中9×9块中的采样点的位置是不同的。第二分段820由二十七个4×4块填充。第二分段820包括三个部分。这三个部分中的每个包括沿着时间维度布置的九个4×4块。第二分段的三个部分中的每个上的采样点的位置都不同。第二分段的三个部分中的每个中的块中的每列包括一个单个采样点，并且第二分段的三个部分中的每个中的块中的每行包括一个单个采样点。第二分段的三个部分中的每个中的块中的采样点位于不同的列和行上。换句话说，第二分段的三个部分中的每个中的块中的采样点中的每个对应于不同的ky值和t值。因此，可以在与第二分段的三个部分中的每个中的块相关联的时间段内仅对k空间的位置采样一次。
与第一分段810和第三分段830相对应的采样密度小于与第二分段820相对应的采样密度，这是因为第二分段中的块具有比第一分段和第三分段中的块更大的尺寸。36个连续图像中的每个对应于表示5条读出线的5个采样点。
图9是示出根据本公开的一些实施例的与图像序列的一部分相关联的示例性采样轨迹的示意图。如图9所示，横轴指代表示图像序列中的一个或多个连续图像的时间维度。纵轴指代表示一个或多个相位编码梯度场值的相位编码维度。如图9所示的黑点指示具有从采样模式识别出的特定时间值和特定相位编码梯度场值的采样点。图8示出了与图像序列中的每个图像相对应的采样点。图9示出了与每个图像相对应的按时间序列的采样点的布置，也称为与每个图像相关联的采样轨迹。可以从如图8所示的采样模式中识别与连续图像(例如，图9所示的图像1-6)相关联的多个采样轨迹。两个邻近图像可以分别由实线矩形和虚线矩形表示。为了说明，图9示出了多个采样轨迹的一部分以及图像序列中的连续图像的一部分(例如，图9所示的图像1-6)。
如图9所示，6个连续图像中的每个包括五个采样点。任意两个邻近图像具有不同方向的采样轨迹，并且共享一个采样点。以图像1、图像2和图像3为例，图像1和图像3都是图像2的邻近图像。与图像1的采样点相对应的相位编码梯度场值沿着时间维度以降序变化，使得相对于图像1的采样轨迹具有下降方向(由图9中的箭头A表示)。与图像2的采样点相对应的相位编码梯度场值沿着时间维度以升序变化，使得相对于图像2的采样轨迹具有上升方向(由图9中的箭头B表示)。与图像1相似，相对于图像3的采样轨迹具有下降方向。图像1和图像2在具有与图像1和图像2相关联的相位编码梯度场值的最小值(例如-15)的相位编码梯度场值处共享一个采样点。图像2和图像3在具有与图像2和图像3相关联的相位编码梯度场值的最大值(例如+15)的相位编码梯度场值处共享一个采样点。
应当注意，仅出于说明的目的而提供了以上描述，而不旨在限制本公开的范围。对于本领域具有普通技术的人员，可以在本公开的教导下进行多种变化或修改。然而，那些变化和修改不脱离本公开的范围。
最后，应当理解，本文所公开的应用的实施例说明了应用的实施例的原理。可采用的其他修改可在本申请的范围内因此，作为示例而不是限制，可以根据本文的教导利用应用的实施例的替代配置。因此，本申请的实施例不限于如所示和描述的精确的实施例。

Claims (10)

1.一种用于磁共振成像(MRI)的系统，包括：
至少一个存储设备，其存储可执行指令，以及
至少一个处理器，其与所述至少一个存储设备通信，所述至少一个处理器当执行所述可执行指令时，致使系统：
获得与图像序列相关联的采样模式，所述采样模式与多个相位编码梯度场值相关联；
使用所述采样模式获得与所述图像序列相关联的k空间数据；并且
基于所述k空间数据重建所述图像序列，其中所述采样模式包括多个采样点，所述多个采样点中的每个采样点表示与所述k空间数据相关联的k空间线，所述图像序列中的至少两个连续图像所包含的采样点分别对应不同的相位编码梯度场值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述采样模式在k空间方向上是伪随机的。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述采样模式沿着相位编码维度的至少一个分段在所述时间段内本身不重复。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述采样模式包括布置在由时间维度和相位编码维度定义的二维空间中的一个或多个块，所述一个或多个块中的每个块包括预定数量的采样点，其中，每个块中的预定数量的采样点对应于不同的相位编码梯度场值和时间值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述采样模式包括沿着所述采样模式的相位编码维度的至少两个分段，所述至少两个分段中的每个分段包括沿着所述采样模式的时间维度布置的一个或多个块，所述至少两个分段中的每个分段中的一个或多个块中的每个块包括预定数量的采样点，其中，每个块中的采样点的预定数量对应于不同的相位编码梯度场值和时间值。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像序列包括多个连续图像，并且为了使用所述采样模式获得与所述图像序列相关联的k空间数据，所述至少一个处理器还被配置为致使该系统：
从所述目标采样模式中识别出多个采样轨迹，所述多个采样轨迹中的每个采样轨迹对应于所述多个图像中的一个图像，所述多个采样轨迹中的每个采样轨迹包括按时间序列布置的多个采样点；
基于所述多个采样轨迹确定脉冲序列；
基于所述脉冲序列收集MR信号；并且
基于所述MR信号确定与所述图像序列相关联的k空间数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，与所述多个采样轨迹中的至少一个采样轨迹上的所述多个采样点相对应的相位编码梯度场值以降序或升序变化，且两个邻近图像对应的采样轨迹不同。
8.一种用于在计算装置上实现的磁共振成像(MRI)的方法，所述计算装置包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括：
获得与图像序列相关联的采样模式，所述采样模式与多个相位编码梯度场值相关联；
使用所述采样模式获得与所述图像序列相关联的k空间数据；并且
基于所述k空间数据重建所述图像序列，其中所述采样模式包括多个采样点，所述多个采样点中的每个采样点表示与所述k空间数据相关联的k空间线，所述图像序列中的至少两个连续图像所包含的采样点分别对应不同的相位编码梯度场值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述采样模式沿着相位编码维度的至少一个分段在所述时间段内本身不重复。
10.一种存储至少一组指令的非暂时性计算机可读介质，其中，当由至少一个处理器执行时，所述至少一组指令引导所述至少一个处理器执行以下动作：
获得与图像序列相关联的采样模式，所述采样模式与多个相位编码梯度场值相关联；
使用所述采样模式获得与所述图像序列相关联的k空间数据；并且
基于所述k空间数据重建所述图像序列，其中所述采样模式包括多个采样点，所述多个采样点中的每个采样点表示与所述k空间数据相关联的k空间线，所述多个相位编码梯度场值中的每个相位编码梯度场值在与所述图像序列中的至少两个连续图像相关联的时间段内对应于一个单个采样点。
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