CN112782629A - 一种磁共振扫描控制方法、存储介质及系统 - Google Patents

一种磁共振扫描控制方法、存储介质及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁共振扫描控制方法，其包括，将读出方向的视场角虚拟扩增，得到扩增后的读出方向数据；对所述读出方向数据分成的多个K空间数据进行相位对齐；根据相位对齐后的多个所述K空间数据，分别重建对应的多个图像；通过所述实际噪声及预设噪声，获取噪声减弱的平均采集次数；所述实际噪声为通过所述多个图像处理后得到。本发明还提供一种存储介质及一种磁共振扫描控制系统，本发明提供的磁共振扫描控制方法、存储介质及系统可避免为了减弱噪声而进行的多次反复扫描，达到提高扫描效率，把控扫描时间的效果。

Description

一种磁共振扫描控制方法、存储介质及系统
技术领域
本发明涉及磁共振扫描成像技术领域，尤其涉及一种磁共振扫描控制方法、存储介质及系统。
背景技术
磁共振指的是自旋磁共振(spin magnetic resonance)现象。其意义上较广，包含核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)、电子顺磁共振(electron paramagneticresonance,EPR)或称电子自旋共振(electron spin resonance,ESR)日常生活中常说的磁共振，是指磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用核磁共振现象制成的一类用于医学检查的成像设备。磁共振成像是利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生物学和认知神经科学的迅速发展。
由于实验的复杂程度不同，实验过程需要调节多种参数，导致图像的质量在实际扫描过程中，可控性比较差。比如，由于实验物品尺寸的变化，导致FOV要进行微调，使得信噪比在这个过程中发生了变化。目前的扫描方法，主要是通过后期肉眼评估，根据经验进行其它参数的平衡，来得到尽可能接近目标质量的图像。
然而反复的扫描极大影响了实验效率，而有些实验恰恰需要对时间进行很好的把控。因此，如何自由调节参数后，同时控制图像质量，保证扫描的成功率，对科研场景下的磁共振成像意义重大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种磁共振扫描控制方法、存储介质及系统解决传统磁共振成像时不好把控扫描次数，以得到接近目标质量图像的问题。
为了达到上述目的，本发明解决技术问题的技术方案是提供一种磁共振扫描控制方法，其包括：将读出方向的视场角虚拟扩增，得到扩增后的读出方向数据；对所述读出方向数据分成的多个K空间数据进行相位对齐；根据相位对齐后的多个所述K空间数据，分别重建对应的多个图像；通过所述实际噪声及预设噪声，获取噪声减弱的平均采集次数；所述实际噪声为通过所述多个图像处理后得到。
在一些实施例中，对所述读出方向数据分成多个K空间数据进一步包括：根据所述K空间数据的奇数列与偶数列，分成两组数据。
在一些实施例中，分别重建对应的多个图像后，将多个所述图像进行相减得到残差图。
在一些实施例中，所述图像重建后形成的图片为灰度图，所述图像相减为将图片中相同灰度等级的像素点相互抵消。
在一些实施例中，通过对所述残差图求解标准差得到所述实际噪声。
在一些实施例中，所述图像重建为对多个所述K空间进行傅里叶变换。
在一些实施例中，利用得到的平均采集次数，进行平均采集，使变换图像域进行图像重建后，图片中的实际噪声减弱至接近预设噪声。
在一些实施例中，所述平均采集次数通过实际噪声与预期噪声的计算并向上取整后得到。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述磁共振扫描控制方法。
本发明还提供一种磁共振扫描控制系统，其包括处理器和存储器,所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现磁共振扫描控制方法。
与现有技术相比，本发明所提供的磁共振扫描控制方法、存储介质及系统具有以下有益效果：
通过虚拟扩增采集密度，并沿读出方向等份分组，以得到多个K空间，从而在将多个K空间进行图像重建且相减，可以得到用于评估实际噪声的残差图，然后利用预设噪声及时间噪声水平计算出平均采集次数，即可以平均采集次数作为扫描次数，避免为了减弱噪声而进行的多次反复扫描，达到提高扫描效率，把控扫描时间的效果。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种磁共振扫描控制方法的步骤流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种磁共振扫描控制方法中采集密度分组的原理示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种磁共振扫描控制方法中K空间进行图像重建的原理示意图；
图4为本发明一个实施例提供的一种磁共振扫描控制方法中残差图的获取原理示意图；
图5为本发明一个实施例提供的一种磁共振扫描控制方法的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-5，本发明提供的一种磁共振扫描控制方法，其包括：
S1，将读出方向的视场角虚拟扩增，得到扩增后的读出方向数据；
在磁共振成像时，一般由磁共振系统向位于一定场强下的患者身体施加特定的射频脉冲，患者身体可以反馈相应的磁共振信号并被磁共振系统采集，进而获得患者体的磁共振扫描图像。在传统的磁共振信号采集方法中，是采用笛卡尔采集方式进行磁共振信号的采集。
在磁共振成像的信号采集过程中，通常是利用数字化采集器进行采集，一次采集称为一次读出，作为磁共振扫描的一个维度。而数字化采集器的采样率是根据读出方向的视场角(FOV)设定的，即视场角越大，采样率越高。通过将视场角虚拟扩增，即等比例增大，可增大读出方向的采集密度，如，对于某一次采集，读出方向的原始大小为Lro，经过虚拟扩增后，大小为n*Lro，其中n为虚拟扩增的倍数。
在本实施例中，虚拟扩增的倍数为两倍，即将读出方向的视场角等比例增大两倍，从而使得读出方向的采集密度也增大两倍。如，读出方向原始的大小为Lro，经过虚拟扩增后，大小为2*Lro。
S2，对所述读出方向数据分成的多个K空间数据进行相位对齐；
在读出方向的采集密度增大后，按照增大的倍数，对读出方向进行等份的分组，即沿着读出方向进行与虚拟扩增倍数相同的等份的分组，从而得到与虚拟扩增倍数相同的多个K空间数据。
K空间是用来表示MR图像中空间频率的空间。对K空间的数据进行傅里叶变换，就能够对原始数据中的空间定位编码信息进行解码，得到MR的图像数据。其中，K空间数据点与图像像素点不是一一对应的关系，而是傅里叶变换和反变换的关系，K空间内每一个数据点都包含着整个图像的信息。K空间具有共轭对称性，在相位编码频率编码方向均具有对称性。K空间中心信号比周围信号高。K空间中心为低频信息，主要决定图像的对比；K空间周围包含高频信息，决定图像的边缘和细节。
K空间也称为傅里叶空间，是带有空间定位编码信息的磁共振信号原始数据的填充空间。每一幅磁共振图像都有其相应的K空间数据。对K空间数据进行傅里叶转换，就能对原始数据中的空间定位编码信息进行解码，把不同信号强度的磁共振信号分配到相应的空间位置上，就可重建出磁共振图像。
在本实施例中，虚拟扩增的倍数为两倍时，沿读出方向的分组方式为，将K空间数据读出方向的奇数列与偶数列分离，分成两组数据：K_o及K_e，则K_o及K_e的大小皆为Lro。
得到多个K空间数据后，以其中一个K空间数据为基准，将其他K空间数据以该基准进行相位对齐。
在本实施例中，以K_o为基准将K_e的相位向K_o拉齐，形成K_e_corr，使得K_o与K_e_corr对齐，具体方式为：K_e_corr(ro)＝K_e(ro)*exp(πi*(ro–Lro/2-1)/Lro)，其中ro为读出方向的坐标。
S3，根据相位对齐后的多个所述K空间数据，分别重建对应的多个图像；
将多个K空间数据相位对齐后，对多个K空间数据分别进行图像重建，即对多个K空间数据分别进行傅里叶变换，从而将多个K空间数据分别形成多张图像。
S4，通过所述实际噪声及预设噪声，获取噪声减弱的平均采集次数；所述实际噪声为通过所述多个图像处理后得到；
得到多张与K空间数据对应的图像后，将多张图像相减，即可得到残差图。多张图像是经过采集密度等份划分形成K空间后，再变换至图像域形成的图片，从而导致多张图像上所形成的噪声点分布于图像上的不同位置。将多张图片对齐后再相减，所得到的残差图即为多张图片上的噪声点分布图。
通过上述方法，以平均采集次数作为扫描次数，避免为了减弱噪声而进行的多次反复扫描，达到提高扫描效率，把控扫描时间的效果。
在本实施例中，以K_o为基准将K_e的相位向K_o拉齐后，将K_e及K_o转换至图像域进行图像重建，以形成图像I_e_corr与I_o，并将图像I_e_corr与图像I_o相减，得到残差图，具体为：残差图I_residual＝图像I_o-图像I_e_corr。
在本实施例中，对K空间数据傅里叶变换以将K空间数据进行图像重建所形成的图片为灰度图，即图像I_o及图像I_e_corr皆为灰度图。灰度图具有256个灰度等级，其中255代表全白，0代表全黑，图像I_o与图像I_e_corr相减即为将两张图像中相同灰度等级的像素点相互抵消，剩下的残差图I_residual中则只剩下两张图像中不同位置的噪声点。
在一个实施例中，图像I_o上有噪声点A、噪声点B1及原始图像D，图像I_e_corr上有噪声点B2、噪声点C及原始图像D，其中，噪声点B1与噪声点B2在图像I_o与图像I_e_corr重叠后的统一位置上，当图像I_o与图像I_e_corr相减后，两张图像上的原始图像D相互抵消，噪声点B1与噪声点B2相互抵消，所得到的残差图I_residual上只有噪声点A即噪声点C。
获取到残差图后，可利用对残差图中噪声点的分布进行评估，来得到当前扫描结果的实际噪声。
在本实施例中，通过对残差图I_residual求解标准差，从而得到实际噪声S_noise。
实际扫描前，用户可以根据预期的扫描结果设定一个预期噪声水平S_ex，即利用经验、设备等因素，预计该次扫描的结果中噪声存在的情况。利用实际噪声及预设噪声，可得到噪声减弱的平均采集次数，利用多次平均采集，以将噪声减弱至预期噪声水平，平均采集次数即为进行平均采集的次数。
在扫描的过程中，发生调节参数，如视场角的变动时，每次扫描获得的结果中都有可能出现噪声，而通过多次扫描采集可使噪声减弱。但是，多次扫描采集也意味着时耗加长，将扫描的次数定为平均采集次数，可使噪声减弱至预期噪声水平，使得扫描结果的质量得到控制，同时也降低了大量重复扫描造成的时间损耗。如，在获取到平均采集次数为2时，只需要进行两次扫描采集即可将实际噪声降低至预期噪声水平，而无需进行更多次的扫描采集。即，利用平均采集次数，既保证扫描结果质量，又避免增加过多的时耗。
在本实施例中，平均采集次数Avg＝opt((S_noise/S_ex)2)
其中opt为向上取整操作，如opt(1.3)＝2。
在一种实施例中，平均采集次数Avg＝opt((S_noise/(S_ex+C))2)。
在一种实施例中，平均采集次数Avg＝opt(((S_noise+C)/(S_ex+C))2)；
其中，C是一个噪声常数，用于噪声补偿。
本发明还提供一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述方法步骤。存储介质可以包括如软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、记忆棒(Memory Stick)、XD卡等。
计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可以是个人计算机设备、服务器或其他网络设备等)用以执行本发明方法的全部或部分步骤。
本发明还提供一种磁共振扫描控制系统，磁共振扫描控制系统包括处理器和存储器,存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现磁共振扫描控制方法。
与现有技术相比，本发明所提供的磁共振扫描控制方法、存储介质及系统具有以下有益效果：
通过虚拟扩增采集密度，并沿读出方向等份分组，以得到多个K空间，从而在将多个K空间进行图像重建且相减，可以得到用于评估实际噪声的残差图，然后利用预设噪声及时间噪声水平计算出平均采集次数，即可以平均采集次数作为扫描次数，避免为了减弱噪声而进行的多次反复扫描，达到提高扫描效率，把控扫描时间的效果。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁共振扫描控制方法，其特征在于，包括：
将读出方向的视场角虚拟扩增，得到扩增后的读出方向数据；
对所述读出方向数据分成的多个K空间数据进行相位对齐；
根据相位对齐后的多个所述K空间数据，分别重建对应的多个图像；
通过所述实际噪声及预设噪声，获取噪声减弱的平均采集次数；所述实际噪声为通过所述多个图像处理后得到。
2.如权利要求1所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
对所述读出方向数据分成多个K空间数据进一步包括：根据所述K空间数据的奇数列与偶数列，分成两组数据。
3.如权利要求1所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
分别重建对应的多个图像后，将多个所述图像进行相减得到残差图。
4.如权利要求3所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
所述图像重建后形成的图片为灰度图，所述图像相减为将图片中相同灰度等级的像素点相互抵消。
5.如权利要求3所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
通过对所述残差图求解标准差得到所述实际噪声。
6.如权利要求1所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
所述图像重建为对多个所述K空间进行傅里叶变换。
7.如权利要求1所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
利用得到的平均采集次数，进行平均采集，使图像重建后，图片中的实际噪声减弱至接近预设噪声。
8.如权利要求1所述的一种磁共振扫描控制方法，其特征在于：
所述平均采集次数通过所述实际噪声与所述预期噪声的计算并向上取整后得到。
9.一种存储介质，其特征在于：
所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1-8中任一项中所述的磁共振扫描控制方法。
10.一种磁共振扫描控制系统，其特征在于，包括：
存储器和处理器，存储器中存储有所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1-8中任一项所述的磁共振扫描控制方法。
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