CN113466768B - 磁共振成像方法及磁共振成像系统 - Google Patents

磁共振成像方法及磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种磁共振成像方法及系统。所述磁共振成像方法，提供K空间，并获取不对称数据。具体的，将所述K空间分为至少两个区域，所述至少两个区域包括第一区域和其他区域。所述第一区域与所述其他区域的采样频率不同。并将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。

Description

磁共振成像方法及磁共振成像系统
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种磁共振成像方法及磁共振成像系统。
背景技术
目前，磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)提供了重要的成像模式，并广泛应用于临床和研究环境中以产生人体内部的图像。MRI基于检测磁共振(MR)信号，MR信号是由原子响应于由施加的电磁场引起的状态变化而发射的电磁波。磁共振成像系统包含如下部件:磁体，梯度线圈，射频发射线圈，射频接收线圈，以及信号处理和图像重建单元。人体中氢原子核自旋，可等效为一个小磁针。在磁体提供的强磁场中，氢原子核由杂乱无序的热平衡状态转为部分顺，部分逆的主磁场方向。二者之差形成净磁化矢量。氢原子核绕主磁场进动，进动频率和磁场强度成正比。梯度单元产生强度随空间位置变化的磁场，用于信号的空间编码。射频发射线圈将氢原子核由主磁场方向翻转到横向平面，并绕主磁场进动。在射频接收线圈感应出电流信号。经信号处理和图像重建单元得到被成像的组织的图像。传统的图像采集方法中，对于相位估计的方法普遍存在误差，因此传统的图像采集方法存在重建误差，不能建立准确的医学图像。
发明内容
基于此，有必要针对传统的图像采集方法中存在重建误差，不能建立准确的医学图像的问题，提供一种磁共振成像方法及磁共振成像系统。
本申请中提供一种磁共振成像方法，包括：
S100，提供K空间，并获取不对称数据；其中，所述获取不对称数据的步骤包括：将所述K空间分为至少两个区域，所述至少两个区域包括第一区域和其他区域；所述第一区域与所述其他区域的采样频率不同；
S200，提供图像重建模型，将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，得出与所述不对称数据对应的图像信息。
所述磁共振成像方法，提供K空间，并获取不对称数据。具体的，将所述K空间分为至少两个区域，所述至少两个区域包括第一区域和其他区域。所述第一区域与所述其他区域的采样频率不同。并将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。
在一个实施例中，本申请还提供一种磁共振成像方法，包括：
S11，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间至少分类第一区域和第二区域；
S12，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号；
S13，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，其中所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数；
S14，根据所述对所述第一区域填充的K空间数据对所述第二区域中每个相位编码步级的数据进行恢复，以使得经过恢复的第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数；
S15，重建所述第一区域的K空间数据、经过恢复的第二区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，通过沿着相位编码方向或者频率编码方向设置所述采样轨迹，并划分区域，进一步设置所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数，这表明对所述第一区域进行相位编码的精度更高。而后面的步骤中，经过恢复的第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数则可以使得位于所述第二区域的相位编码步级等于多次重复填充的所述第一区域的相位编码步级，使得所述K空间的数据采集量更多，重建的磁共振图像的分辨率更高。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。
在一个实施例中，本申请还提供一种磁共振成像方法，包括：
S21，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间至少分类第一区域和第二区域；
S22，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号，其中：执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数；
S23，将所述磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据；
S24，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同；
S25，重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，通过沿着相位编码方向或者频率编码方向设置所述采样轨迹，并划分区域，进一步设置执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数，这表明对所述第一区域进行采样的精度更高。而后面的步骤中，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同则可以使得所述K空间的数据采集量更多，重建的磁共振图像的分辨率更高。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。
在一个实施例中，本申请还提供一种磁共振成像系统，包括：
磁体，用于产生主磁场，并形成容纳检测对象的孔腔；
射频发射线圈，用于发射射频脉冲；
梯度线圈，用于发射梯度脉冲，以形成梯度场
射频接收线圈，用于接收磁共振信号；
所述控制系统，用于控制所述射频发射线圈和所述梯度线圈激发检测对象，并将所述射频接收线圈接收的磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据，所述K空间沿着相位编码方向或者频率编码方向至少分类第一区域和第二区域，所述射频发射线圈和所述梯度线圈对应所述第一区域的重复采样次数大于对应所述第二区域的重复采样次数；
所述控制系统还用于对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同；以及用于重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，采用所述磁共振成像系统可以清晰的、高分辨率的获取所述检测对象的磁共振图像。
附图说明
图1为本申请一个实施例中提供的一种磁共振成像方法的步骤流程图；
图2为本申请一个实施例中提供的K空间的数据采集示意图；
其中，图2(a)为K空间沿Kx方向，左侧采集的K空间数据的最高频率大于右侧采集的K空间数据的最高频率；图2(b)为K空间沿Ky方向，下侧采集的K空间数据的最高频率大于上侧采集的K空间数据的最高频率；
图3为本申请一个实施例中提供的K空间内同时沿Kx以及Ky方向进行不对称数据采集的示意图；
图4为本申请一个实施例中提供的采用本申请的磁共振成像方法采集图像过程中的K空间示意图；其中，图4(a)为实际采集的K空间数据；图4(b)为经过所述图像重建模块后得出的重建的K空间数据；
图5为本申请一个实施例中提供的一种磁共振成像方法的步骤流程图；
图6为本申请一个实施例中提供的一种磁共振成像方法的步骤流程图；
图7为本申请一实施例所采用的扫描序列示意图；
图8为本申请一实施例采用扫描序列获得的磁共振信号所填充的K空间示意图；
图9为本申请一实施例的K空间不同区域的填充顺序示意图；
图10为本发明另一实施例中采用扫描序列获得的磁共振信号所填充的K空间示意图；
图11为本申请一个实施例中提供的磁共振成像前后的对比图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请磁共振成像方法及磁共振成像系统进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
磁共振成像(MRI)包括高场系统和低场系统。医学成像中常规的MRI系统需要电磁屏蔽的房间来进行操作，并且房间的地板须在结构上被加固。高功率电子器件和扫描技术人员的控制区域需要另外的房间。MRI被用于许多医疗应用，比如MRI在辅助诊断、手术、患者监测等方面是独特有效的。磁共振成像系统主要包括磁体，梯度线圈，射频发射线圈，射频接收线圈，以及信号处理和图像重建单元。空间分辨率也就是图像的细节结构，K空间的数据越完整，空间分辨率越好；数据越稀疏，空间分辨率越小。所以K空间的采样密度决定了空间分辨率，K空间在频率编码方向上的采样点数与磁共振图像频率编码方向上真正的像素数据是一致的，而K空间在相位编码方向的点数即相位编码线的数据与图像在相位编码方向上的像素数据也是一样的。因此K空间的点阵越大，图像的像素越小，空间分辨力越高，但是需要的采集时间越多；K空间在相位编码方向上相位编码线的密度决定视野(FOV，field of view)的大小；相位编码线在K空间的位置决定空间分辨力。
传统的图像采集方法中，一般采用并行采集技术，采集过程包括：进行参考扫描获得成像组织内各点的相控阵线圈敏感度信息；利用相控阵线圈采集较少的磁共振信号，进行K空间相位编码线的低密度填充；利用参考扫描得到的相控阵线圈敏感度信息，采用某种数学算法除去卷褶获得全视角图像。传统的图像方法中对于相位估计的方法普遍存在误差，因此传统的图像采集方法存在重建误差，不能建立准确的医学图像。因此本申请提供一种磁共振成像方法，该方法可以呈现分辨率更高的医学图像，方便医生阅读该医学图像。
请参阅图1，本申请提供一种磁共振成像方法，包括：
S100，提供K空间，并获取不对称数据。其中，所述获取不对称数据的步骤包括：将所述K空间分为至少两个区域，所述至少两个区域包括第一区域和其他区域，且第一区域相对K空间中心的距离小于其他区域相对K空间中心的距离，即：第一区域的中心与K空间中心重合；或者相对其他区域，第一区域更靠近K空间的中心。所述第一区域与所述其他区域的采样频率不同。在一个实施例中，所述第一区域与所述其他区域的采样密度可以相同也可以不同。
本步骤中，所述K空间是一个傅里叶空间，所述K空间可以是带有空间定位编码信息的MR信号的填充。磁共振成像系统中的射频线圈采集的MR信号经过频率编码和相位编码，就是采集所述K空间里面的数据，通常称之为数据线。所述K空间的数据经过傅里叶变换，得出医学图像。
S200，提供图像重建模型，将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，得出与所述不对称数据对应的图像信息。
本步骤中，将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。本步骤中，所述图像重建模型可以采用多种不同的方式获得。比如所述图像重建模型可以通过神经网络运算、卷积神经网络或者其他形式的智能运算方式得出。
本实施例中，所述磁共振成像方法，提供K空间，并获取不对称数据。具体的，将所述K空间分为至少两个区域，所述至少两个区域包括第一区域和其他区域。所述第一区域与所述其他区域的采样频率不同。并将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。
请参阅图2，在一个实施例中，所述提供K空间，并获取不对称数据的步骤包括：
所述K空间为二维空间，所述K空间包括Kx方向和Ky方向。Kx方向代表频率编码方向；Ky方向代表相位编码方向。将K空间分为两个区域，所述两个区域包括第一区域和第二区域。所述第一区域为靠近所述K空间中心的区域，所述第二区域为所述K空间中除所述第一区域之外的所有区域。所述第一区域可以利用扫描序列在检测对象的第一状态下激发获得的磁共振信号填充；所述第二区域可以利用扫描序列在检测对象的第二状态下激发获得的磁共振信号填充。在一实施例中，检测对象可产生自主或非自主运动，检测对象在第一状态下的运动幅值小于检测对象在第二状态下的运动幅值。检测对象的自主运动可以是头动、肢体移动；非自主运动例如可以是血液流动、脑脊液流动等。
沿所述Kx方向，对所述第一区域的采样频率为第一频率。沿所述Kx方向，对所述第二区域的采样频率为第二频率。所述第一频率大于所述第二频率。具体的所述第一频率和所述第二频率的大小可以任意的调整。在一个实施例中，所述第二频率为零。
同时，沿所述Ky方向，对所述第一区域的采样频率为第三频率。沿所述Ky方向，对所述第二区域的采样频率为第四频率。所述第三频率大于所述第四频率。具体的所述第三频率和所述第四频率的大小可以任意的调整。在一个实施例中，所述第四频率为零。
具体的说，本实施例中所述磁共振成像方法，就是在二维笛卡尔坐标系成像中，沿单一编码方向，进行不对称的数据采集。本实施例中的不对称的数据采集体现在，所述第一区域和所述第二区域的采样频率或者采样密度不同。比如，图2(a)在Kx方向，左侧采集的K空间数据的采样频率大于右侧，图2(a)中阴影部分可以为第一区域其包含K空间的中心；图2(a)中白色区域可以为第二区域。或者，图2(b)中沿Ky方向，下侧采集的K空间数据的采样频率大于上侧，相应的图2(a)中阴影部分可以为第一区域其包含K空间的中心；图2(a)中白色区域可以为第二区域。
本实施例中，具体细化了在二维坐标下如何进行不对称扫描，以获取所述不对称数据。本实施例中，所述第一区域与所述第二区域的采样频率不同，更具体的是对所述第一区域的采样频率大于对所述第二区域的采样频率。本实施例中，如果所述二维笛卡尔坐标分为第一区域、第二区域、第三区域、第四区域……第N区域，N为大于2的正整数。那么所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域、所述第四区域……所述第N区域的采样频率不同，更具体的是对所述第一区域的采样频率大于对所述第二区域、所述第三区域、所述第四区域……所述第N区域的采样频率。所述第二区域、所述第三区域、所述第四区域……所述第N区域之间采样频率的关系可以另行确认。比如，所述第二区域的采样频率可以大于所述第三区域的采样频率，所述第三区域的采样频率可以大于所述第四区域的采样频率……所述第N区域的采样频率最小。再比如，所述第二区域的采样频率可以等于所述第三区域的采样频率，同样等于所述第四区域的采样频率……等于所述第N区域的采样频率，在一个实施例中，所述第二区域的采样频率……所述第N区域的采样频率均为0。本实施例中，通过S200的步骤将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。
在一个实施例中，所述提供K空间，并获取不对称数据的步骤包括：
所述K空间为三维空间，所述K空间包括Kx方向、Ky方向和Kz方向。所述K空间为三维空间，所述三维空间包含一个读出频率编码方向和两个相位编码方向。当所述K空间为三维空间时，可以将Kx方向设置为读出频率编码方向，将Ky方向和Kz方向设置为两个相位编码方向。
将所述K空间分为两个区域，所述两个区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域为靠近所述K空间中心的区域。
沿所述Kx方向，对所述第一区域的采样频率为第一频率，沿所述Kx方向，对所述第二区域的采样频率为第二频率，所述第一频率大于所述第二频率。在一个实施例中，所述第二频率可以为零。
同时，沿所述Ky方向，对所述第一区域的采样频率为第三频率，沿所述Ky方向，对所述第二区域的采样频率为第四频率。所述第三频率大于所述第四频率。在一个实施例中，所述第四频率可以为零。
同时，沿所述Kz方向，对所述第一区域的采样频率为第五频率，沿所述Kz方向，对所述第二区域的采样频率为第六频率。所述第五频率大于所述第六频率。在一个实施例中，所述第六频率可以为零。
本实施例中，提供的所述磁共振成像方法在多维(三维)笛卡尔坐标系中成像，沿多个编码方向，进行不对称采集。如图3所示，同时沿Kx以及Ky方向进行不对称采集。在所述第一区域的采样频率高于在所述第二区域的采样频率。通过本实施例中的方法获取所述不对称数据之后，再通过S200的步骤将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。图3中，阴影区域表述第一区域，白色区域表述第二区域，颜色越深表示采样密度越高。第一区域、第二区域相对于K空间的中心是非对称的。第一区域和第二区域包含一个或多个相位编码相同的位置(Ky的位置相同)，且在相位编码相同的位置处，第一区域沿着频率编码方向的采样密度大于第二区域沿着频率编码方向的采样密度。
进一步的，第一区域在一个或者多个相位编码位置，包含非完整频率编码的数据线，即：频率编码方向上，第一区域的一条或者多条数据线仅填充一部分；频率编码方向上数据线未填充一部分对应第二区域。
在一个实施例中，所述提供K空间，并获取不对称数据的步骤包括：
所述K空间为三维空间，所述K空间包括Kx方向、Ky方向和Kz方向。
将K空间分为N个区域，所述N个区域包括第一区域、第二区域……第N区域，该N个区域可依次相邻，N为大于2的正整数。所述第一区域为靠近所述K空间中心的区域，所述第二区域至所述第N区域为依次远离所述K空间中心的区域。
沿所述Kx方向，对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率依次降低。比如，沿所述Kx方向，对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率分别为第一频率、第二频率……第N频率。所述第一频率大于所述第二频率；所述第二频率大于所述第三频率；…所述第N-1频率大于所述第N频率。或者对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率波浪式变化。比如，沿所述Kx方向，对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率分别为第一频率、第二频率、第三频率、第四频率、第五频率、第六频率、第七频率、第八频率……第N-2频率、第N-1频率、第N频率。所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率、所述第四频率、所述第五频率、所述第六频率、所述第七频率、所述第八频率……所述第N-2频率、所述第N-1频率、所述第N频率的取值不规则变化。
同时，沿所述Ky方向，对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率依次降低。或者对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率波浪式变化。
同时，沿所述Kz方向，对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率依次降低。或者对所述第一区域、所述第二区域……所述第N区域的采样频率波浪式变化。在Ky方向和在Kz方向实现数据采集的采样频率关系，可以参考上述对于在Kz方向实现数据采集时的采样频率关系，或者根据情况进行适应性调整，在此不再赘述。
在一个实施例中，所述提供图像重建模型的步骤包括：
S10，建立初始模型。
S20，将第一组训练数据输入至所述初始模型。
S30，所述初始模型进行运算，并得出初始训练图像。
S40，将所述初始训练图像与所述第一组训练数据的实际图像进行比对。
S50，如果，所述初始训练图像的像素值不在预设像素值的范围内，则对所述初始模型进行修正，以得到修正模型。
S60，如果，所述初始训练图像的像素值在所述预设像素值的范围内，则更换一组训练数据，执行所述S20-S50的步骤，循环至所述训练数据执行完毕，并且所有的训练图像与实际图像的比对结果均在范围内，则停止对所述初始模型的训练，将最终得出的所述修正模型作为图像重建模型。
本实施例中，提供一种建立图像重建模型的方法。所述图像重建模型要完成对采集到的K空间数据进行运算的操作。具体，所述图像重建模型包括，但不限于平行成像重建，半傅里叶重建，低通或者高通滤波的操作。所述图像重建模型可以依据在不同的采样频率下，对不同区域进行采样而获取的所述不对称数据，对整个K空间的数据进行重组，得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与所述不对称数据对应的图像信息。
应该理解，K空间数据的采集和填充与磁共振图像的空间分辨率直接相关。K空间数据的采集和填充方式的不同也可以直接决定图像的采集时间。
在成像视野相同的前提下，相位编码方向的像素越多，图像在相位编码方向的像素径线越小，空间分辨力越高。同样，在成像视野相同的前提下，图像在频率编码方向上的采样点越多，空间分辨力越高。
K空间的中央区域主要决定图像的对比度(这里对比度指的是不同组织的像素值对比，或者组织与背景的对比)，而K空间的周围区域则决定图像的解剖细节。因此，要想得到清晰、准确、对比度高、分辨率高的图像信息，需要对K空间的所有区域进行重建。
采用本实施例提供的图像重建模型的方法可以快速准确的实现对所述K空间的所有区域进行重建，从而得到清晰、准确、对比度高、分辨率高的图像信息。
在一个实施例中，经过本申请上述实施例提供的所述图像重建模块后，生成的目标K空间数据具有比实际采集的K空间数据更高的K空间频率成分。同时，原有数据的不对称采集被部分或者全部重建为对称的K空间数据。如图4所示，图4(a)为实际采集的K空间数据，图4(a)中的阴影部分表示实际采集的区域。图4(b)为经过所述图像重建模块后得出的重建的K空间数据，图4(b)中的阴影部分表示经过所述图像重建模块后得出的所述图像信息。本实施例中，经过本申请的所述磁共振成像方法，对K空间的数据采用不对称数据采集，然后将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，得出与所述不对称数据对应的图像信息，以完成对K空间的数据重建。对K空间的数据重建后，生成的所述图像信息具有比采集的数据更高的空间分辨率，或者同时具有更高的信噪比。
在一个实施例中，所述磁共振成像方法还包括：
训练和优化所述图像重建模型。
所述训练和优化所述的步骤包括：
将上述实施例中获得的所述图像重建模型作为基础的图像重建模型。
提供多组训练数据，对所述基础的图像重建模型进行反复训练和修正，每一次的训练和修正均得到一组修正值。
将所述修正值输入至所述基础的图像重建模型，已完成对所述基础的图像重建模型的训练和优化。
本实施例中，所述图像重建模型可以是通过卷积神经网络(Convoltional NeuralNetworks，CNN)生成对抗网络(Generative Adversarial Networks，GAN)或者其他形式的神经网络模型。所述图像重建模型的修正和训练，主要依靠提供的训练数据，以及合理的修正值的设置。训练数据的数量要足够大。修正值的选取要更合理化。
在一个实施例中，在S200，提供图像重建模型，将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，得出与所述不对称数据对应的图像信息的步骤之后，还包括：
对与所述不对称数据对应的图像信息进行校正，得到校正图像。
将所述不对称数据和所述校正图像重新输入至所述图像重建模型，以对所述图像重建模型进行优化。
本实施例中，提供一种所述图像重建模型的优化方法。所述图像重建模型的优化方法中一般选取已知的、能够得出高分辨率的重建图像信息的数据进行测试和优化。
在一个实施例中，获取所述训练数据的步骤，包括：
以不同的空间频率，多次对K空间进行对称采集，获取多个K空间的全采样数据。
对所述多个K空间的全采样数据进行处理，以生成所述训练数据。
本实施例中，生成所述训练数据的步骤可以是人为的从所述多个K空间的全采样数据中选取某一个区域的一次采样数据。人为选取的时候可以根据该某一个区域的采样数据的分辨率的高低进行选择。
请参阅图5，本申请还提供一种磁共振成像方法，包括：
S11，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间至少分类第一区域和第二区域。
S12，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号。
S13，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，其中所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数。
S14，根据所述对所述第一区域填充的K空间数据对所述第二区域中每个相位编码步级的数据进行恢复，以使得经过恢复的第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数。
S15，重建所述第一区域的K空间数据、经过恢复的第二区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，如果所述K空间为二维空间，Kx方向代表频率编码方向；Ky方向代表相位编码方向。如果所述K空间为三维空间，那么Kx方向代表频率编码方向；Ky方向和Kz方向代表相位编码方向。
本实施例中，通过沿着相位编码方向或者频率编码方向设置所述采样轨迹，并划分区域，进一步设置所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数，这表明对所述第一区域进行相位编码的精度更高。而后面的步骤中，经过恢复的第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数则可以使得位于所述第二区域的相位编码步级等于多次重复填充的所述第一区域的相位编码步级，使得所述K空间的数据采集量更多，重建的磁共振图像的分辨率更高。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。
在一个实施例中，所述第一区域相对所述K空间的中心的距离小于所述第二区域相对所述K空间的中心的距离。本实施例中，所述第一区域和所述第二区域的设置方式可以使得所述K空间的数据采集量更多，在不增加采样时间的前提下，得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率。
在一个实施例中，所述第一区域和第二区域包含一个或多个相位编码相同的位置，且在相位编码相同的位置处，所述第一区域沿着频率编码方向的采样密度大于所述第二区域沿着频率编码方向的采样密度。
本实施例中，给出了不同区域中采样密度的设置方法，即所述第一区域沿着频率编码方向的采样密度大于所述第二区域沿着频率编码方向的采样密度。在相位编码相同的位置，进一步沿着频率编码方向设置不同区域的采样密度可以使得重建得出的图像信息的分辨率更高。
在一个实施例中，所述磁共振成像方法，包括：
所述S11中，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为依次相邻的N个区域，N为大于2的正整数。在一个实施例中，所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域。
S12，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号。
所述S13中，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，其中，所述N个区域所包括的第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数。所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第三区域中每个相位编码步级的重复填充次数。以此类推，所述第(N-1)区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第N区域中每个相位编码步级的重复填充次数。
所述S14中，根据所述对所述第一区域填充的K空间数据对所述第二区域、所述第三区域……所述第(N-1)区域和所述第N区域中每个相位编码步级的数据进行恢复，以使得经过恢复的第二区域、经过恢复的第三区域……经过恢复的第(N-1)区域和经过恢复的第N区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数。
所述S15中，重建所述第一区域的K空间数据、经过恢复的第二区域的K空间数据、经过恢复的第三区域的K空间数据……经过恢复的第(N-1)区域的K空间数据和经过恢复的第N区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，详细限定了当所述K空间被分类为多个区域时，如何对K空间进行图像重组。沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域，N为大于2的正整数。以上N个区域中每个相位编码步级的重复填充次数依次递减。其核心技术方案仍然是获取所述K空间的不对称的磁共振信号，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，通过每个相位编码步级的重复填充次数来重建/恢复所述K空间多个区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像信息。所述磁共振成像方法，可以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与对个区域K空间数据对应的图像信息。
在一个实施例中，所述的磁共振成像方法，包括：
所述S11中，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域，N为大于2的正整数。
S12，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号。
所述S13中，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，其中，所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数。所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第三区域中每个相位编码步级的重复填充次数。直至，所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第(N-1)区域中每个相位编码步级的重复填充次数，所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第N区域中每个相位编码步级的重复填充次数。
所述S14中，根据所述对所述第一区域填充的K空间数据对所述第二区域、所述第三区域……所述第(N-1)区域和所述第N区域中每个相位编码步级的数据进行恢复，以使得经过恢复的第二区域、经过恢复的第三区域……经过恢复的第(N-1)区域和经过恢复的第N区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数。
所述S15中，重建所述第一区域的K空间数据、经过恢复的第二区域的K空间数据、经过恢复的第三区域的K空间数据……经过恢复的第(N-1)区域的K空间数据和经过恢复的第N区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，详细限定了当所述K空间被分类为多个区域时，如何对K空间进行图像重组。沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域。其中，所述第二区域、所述第三区域……所述第(N-1)区域、所述第N区域中每个相位编码步级的重复填充次数均小于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数。其核心技术方案仍然是获取所述K空间的不对称的磁共振信号，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，通过每个相位编码步级的重复填充次数来重建/恢复所述K空间多个区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像信息。所述磁共振成像方法，可以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与对个区域K空间数据对应的图像信息。
请参阅图6，本申请还提供一种磁共振成像方法，包括：
S21，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间至少分类第一区域和第二区域。
S22，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号，其中：执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数。
S23，将所述磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据。
S24，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同。
S25，重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，通过沿着相位编码方向或者频率编码方向设置所述采样轨迹，并划分区域，进一步设置执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数，这表明对所述第一区域进行采样的精度更高。而后面的步骤中，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同则可以使得所述K空间的数据采集量更多，重建的磁共振图像的分辨率更高。所述磁共振成像方法，步骤简单有效，并且得出的与所述不对称数据对应的图像信息可以具有更高的分辨率，便于基于所述图像信息进行后续的研究。
在一个实施例中，所述第一区域相对于所述K空间的中心是非对称的，或者所述第二区域相对于所述K空间的中心是非对称的。
本实施例中，所述第一区域和/或所述第二区域相对于所述K空间的中心非对称，可以使得沿着相位编码方向或者频率编码方向获得的信息不再均匀对称。重建所述恢复K空间数据时，可以获取到更精准的所述检测对象的磁共振图像。
在一个实施例中，所述的磁共振成像方法，包括：
所述S21中，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域，N为大于2的正整数。
所述S22中，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号，其中：执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数。所述第二区域对应的重复采样次数大于所述第三区域对应的重复采样次数。依次类推，所述第(N-1)区域对应的重复采样次数大于所述第N区域对应的重复采样次数。
所述S23，将所述磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据。
所述S24中，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域……所述第(N-1)区域和所述第N区域中的每个位置的重复填充次数相同。
所述S25，重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，详细限定了当所述K空间被分类为多个区域时，如何对K空间进行图像重组。沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域。以上N个区域中对应的重复采样次数依次递减。其核心技术方案仍然是获取所述K空间的不对称的磁共振信号，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，通过每个区域中每个位置的重复填充次数相同来重建/恢复所述K空间多个区域的恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像信息。所述磁共振成像方法，可以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与对个区域K空间数据对应的图像信息。
在一个实施例中，所述的磁共振成像方法，包括：
所述S21中，提供K空间，并设定K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域，N为大于2的正整数。
所述S22中，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号，其中：执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数。所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第三区域对应的重复采样次数。所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第(N-1)区域对应的重复采样次数。所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第N区域对应的重复采样次数。
所述S23，将所述磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据。
所述S24中，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域……所述第(N-1)区域和所述第N区域中的每个位置的重复填充次数相同。
所述S25，重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
本实施例中，详细限定了当所述K空间被分类为多个区域时，如何对K空间进行图像重组。沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分类为第一区域、第二区域、第三区域……第(N-1)区域、第N区域。以上从所述第二区域至所述第N区域中对应的重复采样次数均小于所述第一区域的重复采样次数。其核心技术方案仍然是获取所述K空间的不对称的磁共振信号，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，通过每个区域中每个位置的重复填充次数相同来重建/恢复所述K空间多个区域的恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像信息。所述磁共振成像方法，可以得出高清、高分分辨率、高信噪比的、与对个区域K空间数据对应的图像信息。
本申请还提供一种磁共振成像系统，包括：磁体，梯度线圈，射频发射线圈，射频接收线圈，以及控制系统。磁体，用于产生主磁场，并形成容纳检测对象的孔腔。射频发射线圈，用于发射射频脉冲。射频接收线圈，用于接收磁共振信号。梯度线圈，用于发射梯度脉冲，以形成梯度场。控制系统用于控制射频发射线圈和梯度线圈执行扫描序列以激发检测对象，并将射频接收线圈接收的磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据，其中：K空间沿着相位编码方向或者频率编码方向至少分类第一区域和第二区域，射频发射线圈和所述梯度线圈执行扫描序列对应所述第一区域的重复采样次数大于对应所述第二区域的重复采样次数。进一步的，控制系统还用于对K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，恢复K空间数据中第一区域、第二区域的每个位置的重复填充次数相同；控制系统还用于重建恢复K空间数据，以获取检测对象的磁共振图像。本实施例中，采用所述磁共振成像系统可以清晰的、高分辨率的获取所述检测对象的磁共振图像。
图7为本申请一实施例所采用的扫描序列示意图。其中RF表示射频脉冲；GSS表示选层方向的梯度，GPE表示相位编码方向的梯度，GRO表示频率编码方向的梯度；Echo表示接收线圈所采集的磁共振信号。本实施例中在选层方向和相位编码方向上分别施加有反转梯度，该反转梯度分布在回波信号采集的前后两侧以形成特定的K空间填充轨迹。
图8为本申请采用扫描序列获得的磁共振信号所填充的K空间示意图。其中：Ky和Kz两方向都表示相位编码方向，A表示K空间的第一区域；B表示K空间的第二区域；C表示K空间的第三区域；D表示K空间的第四区域，即第一区域依次至第四区域向外延伸。对应的上述四个区域所对应的K空间的重复采样次数/采集频率如下图9所示。其中，第一区域在一个扫描周期内重复采样次数3次，B、C和D在一个扫描周期内重复采样次数一次。进一步地，本实施例中在数据采集过程中，对检测对象的运动状态进行检测，根据检测对象的运动状态确定四个区域的填充顺序。具体的，当检测到运动状态处于第一阈值范围内，将数据填充至第一区域；当检测到运动状态超过第一阈值且位于第二阈值范围内，将数据填充至第二区域；当检测到运动状态超过第二阈值且位于第三阈值范围内，将数据填充至第三区域；其余数据填充至第四区域。本申请实施例中，第一区域包含K空间的中心，对第一区域采用最大重复采样次数；而对于第二区域、第三区域以及第四区域，采用较低的重复采样次数，如此设置可在保证图像对比度的前提下提高成像速度。另一方面，根据不同K空间的区域相对于K空间的中心位置，结合检测对象的运动状态确定填充顺序，将检测对象运动状态幅值大的时段采集的数据填充至K空间的边缘，将检测对象运动状态幅值小的时段采集的数据填充至K空间靠近中心的区域，可有效减少运动对于成像的干扰。
图10为本发明另一实施例中采用扫描序列获得的磁共振信号所填充的K空间示意图。其中：A表示K空间的第一区域；B表示K空间的第二区域；C表示K空间的第三区域；D表示K空间的第四区域。可以理解的，第二区域、第三区域距离K空间中心的距离相同，两区域可采用相同的采样频率；第四区域距离K空间中心的距离最大，该区域采用最小的采样频率。
请参阅图11，图11左侧为图像重建之前检测对象的磁共振图像。图11右侧为采用本申请实施例提供的磁共振成像方法重建之后的检测对象的磁共振图像。对比图11左右的附图可以明显看出，图11右侧的附图清晰度更高、分辨率更高、信噪比也得到了相当的改善。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：
S100，提供K空间，并获取不对称数据；其中，所述获取不对称数据的步骤包括：沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间分为至少两个区域，所述至少两个区域包括第一区域和其他区域，所述第一区域和所述其他区域相对于所述K空间的中心是非对称的，且所述第一区域相对所述K空间中心的距离小于所述其他区域相对所述K空间中心的距离；沿着所述相位编码方向或者所述频率编码方向获取所述不对称数据；所述第一区域与所述其他区域的采样频率不同；
S200，提供图像重建模型，将所述不对称数据输入至所述图像重建模型，得出与所述不对称数据对应的图像信息。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，提供K空间，并获取不对称数据的步骤包括：
所述K空间为二维空间，所述K空间包括Kx方向和Ky方向；
将所述K空间分为两个区域，所述两个区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域为靠近所述K空间中心的区域，所述第二区域为所述K空间中除所述第一区域之外的所有区域；
沿所述Kx方向，对所述第一区域的采样频率为第一频率，沿所述Kx方向，对所述第二区域的采样频率为第二频率，所述第一频率大于所述第二频率；
同时，沿所述Ky方向，对所述第一区域的采样频率为第三频率，沿所述Ky方向，对所述第二区域的采样频率为第四频率，所述第三频率大于所述第四频率。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，提供K空间，并获取不对称数据的步骤包括：
所述K空间为三维空间，所述K空间包括Kx方向、Ky方向和Kz方向；
将所述K空间分为两个区域，所述两个区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域为靠近所述K空间中心的区域；
沿所述Kx方向，对所述第一区域的采样频率为第一频率，沿所述Kx方向，对所述第二区域的采样频率为第二频率，所述第一频率大于所述第二频率；
同时，沿所述Ky方向，对所述第一区域的采样频率为第三频率，沿所述Ky方向，对所述第二区域的采样频率为第四频率，所述第三频率大于所述第四频率；
同时，沿所述Kz方向，对所述第一区域的采样频率为第五频率，沿所述Kz方向，对所述第二区域的采样频率为第六频率，所述第五频率大于所述第六频率。
4.根据权利要求1所述的磁共振成像方法，其特征在于，提供K空间，并获取不对称数据的步骤包括：
所述K空间为三维空间，所述K空间包括Kx方向、Ky方向和Kz方向；
将所述K空间分为N个区域，N为大于2的正整数，所述N个区域所包括的第一区域为靠近所述K空间中心的区域，所述N个区域所包括的第二区域至第N区域为依次远离所述K空间中心的区域；
沿所述Kx方向，对所述第一区域至所述第N区域的采样频率依次降低，或者对所述第一区域至所述第N区域的采样频率波浪式变化；
同时，沿所述Ky方向，对所述第一区域至所述第N区域的采样频率依次降低，或者对所述第一区域至所述第N区域的采样频率波浪式变化；
同时，沿所述Kz方向，对所述第一区域至所述第N区域的采样频率依次降低，或者对所述第一区域至所述第N区域的采样频率波浪式变化。
5.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：
S11，提供K空间，并设定所述K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间至少分类第一区域和第二区域，所述第一区域和所述其他区域相对于所述K空间的中心是非对称的，且所述第一区域相对所述K空间中心的距离小于所述第二区域相对所述K空间中心的距离；
S12，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号；
S13，将所述磁共振信号按照所述采样轨迹填充至所述K空间，其中所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数大于所述第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数；
S14，根据对所述第一区域填充的K空间数据对所述第二区域中每个相位编码步级的数据进行恢复，以使得经过恢复的第二区域中每个相位编码步级的重复填充次数等于所述第一区域中每个相位编码步级的重复填充次数；
S15，重建所述第一区域的K空间数据、经过恢复的第二区域的K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
6.根据权利要求5所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述第一区域相对所述K空间的中心的距离小于所述第二区域相对所述K空间的中心的距离。
7.根据权利要求5所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述第一区域和第二区域包含一个或多个相位编码相同的位置，且在相位编码相同的位置处，所述第一区域沿着频率编码方向的采样密度大于所述第二区域沿着频率编码方向的采样密度。
8.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括：
S21，提供K空间，并设定所述K空间的采样轨迹，所述采样轨迹沿着相位编码方向或者频率编码方向将所述K空间至少分类第一区域和第二区域，所述第一区域和所述其他区域相对于所述K空间的中心是非对称的，且所述第一区域相对所述K空间中心的距离小于所述第二区域相对所述K空间中心的距离；
S22，执行扫描序列激发检测对象体内的核自旋，以获取磁共振信号，其中：执行扫描序列过程中所述第一区域对应的重复采样次数大于所述第二区域对应的重复采样次数；
S23，将所述磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据；
S24，对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同；
S25，重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
9.根据权利要求8中所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述第一区域相对于所述K空间的中心是非对称的，或者所述第二区域相对于所述K空间的中心是非对称的。
10.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括：
磁体，用于产生主磁场，并形成容纳检测对象的孔腔；
射频发射线圈，用于发射射频脉冲；
梯度线圈，用于发射梯度脉冲，以形成梯度场；
射频接收线圈，用于接收磁共振信号；
所述控制系统，用于控制所述射频发射线圈和所述梯度线圈激发检测对象，并将所述射频接收线圈接收的磁共振信号填充至K空间，获取K空间数据，所述K空间沿着相位编码方向或者频率编码方向至少分类第一区域和第二区域，所述第一区域和所述其他区域相对于所述K空间的中心是非对称的，且所述第一区域相对所述K空间中心的距离小于所述第二区域相对所述K空间中心的距离；
所述射频发射线圈和所述梯度线圈对应所述第一区域的重复采样次数大于对应所述第二区域的重复采样次数；
所述控制系统还用于对所述K空间数据进行恢复，以获得恢复K空间数据，所述恢复K空间数据中所述第一区域、所述第二区域的每个位置的重复填充次数相同；以及用于重建所述恢复K空间数据，以获取所述检测对象的磁共振图像。
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