CN114089241A - 一种磁共振成像系统的k空间数据采集方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种磁共振成像系统的K空间数据采集方法和装置。方法包括：采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据；采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除所述第一区域之外的剩余区域的K空间数据；将所述第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。本发明实施方式采用混合的极化模式，可在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

Description

一种磁共振成像系统的K空间数据采集方法和装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种磁共振成像系统的K空间数据采集方法和装置。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体影像。

在MRI系统中，体积线圈(volume coil)在被包围的空间体积上产生均匀的磁场(比如，高场磁场)。当扫描具有椭圆形横截面的成像目标(比如胸腔或腹部)时，MRI系统一般通过椭圆极化(elliptical polarization，EP)模式产生均匀磁场。当扫描具有圆形横截面的成像目标(比如头部)时，MRI系统通过圆极化(circular polarization，CP)模式产生均匀磁场。

然而，采用椭圆极化模式可能导致比吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)超标，而采用圆极化模式难以保证成像质量。

发明内容

本发明实施方式提出一种磁共振成像系统的K空间数据采集方法和装置。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种磁共振成像系统的K空间数据采集方法，包括：

采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据；

采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除所述第一区域之外的剩余区域的K空间数据；

将所述第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。

可见，不同于现有技术中采用单一极化模式激发成像目标，本发明实施方式采用不同极化模式分别激发成像目标，并且将不同极化模式下获取的各自的部分K空间数据合并为完整的K空间数据，能够结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

在一个实施方式中，所述第一极化模式为圆极化模式，所述第二极化模式为椭圆极化模式；

其中所述第一区域包含所述K空间的中心部分，或所述第一区域包含在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

可见，当第一区域包含K空间的中心部分时，圆极化模式下采集的第一区域可以保证成像质量接近于单一圆极化模式，而且椭圆极化模式下采集的剩余区域相比较单一圆极化模式提高了成像的均匀性。当第一区域包含多个离散子区域时，由于离散子区域克服了区域突变，因此圆极化模式下采集的第一区域可以大致保证成像质量接近于单一圆极化模式，另外椭圆极化模式下采集的剩余区域相比较单一圆极化模式提高了成像的均匀性。

在一个实施方式中，所述成像目标的截面为圆。

可见，包含第一极化模式为圆极化模式、第二极化模式为椭圆极化模式的混合极化模式，适用于截面为圆的成像目标，比如头部。

在一个实施方式中，所述第一极化模式为椭圆极化模式，所述第二极化模式为圆极化模式；

其中所述第一区域包含所述K空间的中心部分，或所述第一区域包含在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

可见，当第一区域包含K空间的中心部分时，椭圆极化模式下采集的第一区域可以保证成像质量接近于单一椭圆极化模式，而且圆极化模式下采集的剩余区域相比较单一椭圆极化模式降低了SAR。当第一区域包含多个离散子区域时，由于克服了区域突变，因此椭圆极化模式下采集的第一区域可以大致保证成像质量接近于单一椭圆极化模式，另外圆极化模式下采集的剩余区域相比较单一椭圆极化模式降低了SAR。

在一个实施方式中，所述成像目标的截面为椭圆。

可见，包含第一极化模式为椭圆极化模式、第二极化模式为圆极化模式的混合极化模式，适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。

在一个实施方式中，所述K空间为二维K空间，所述中心部分为包含所述二维K空间的中心的矩形；或

所述K空间为三维K空间，所述中心部分为包含所述三维K空间的中心的矩体；或

所述K空间为二维K空间，所述多个离散子区域在二维K空间中等间隔布置；或

所述K空间为三维K空间，所述多个离散子区域在三维K空间中等间隔布置。

可见，本发明实施方式适用于二维K空间和三维K空间，适用范围广。而且，等间隔布置的离散子区域有效防止了区域突变，保证了成像质量。

在一个实施方式中，所述剩余区域包含被所述矩形或矩体分开的多个子区域；或

所述剩余区域为与所述矩形或矩体邻接的完整区域。

因此，本发明实施方式的剩余区域具有多种形式，适用范围广。

在一个实施方式中，所述以椭圆极化模式激发成像目标包括：使能体积线圈发送实部幅度与虚部幅度不相等的激发脉冲；所述以圆极化模式激发成像目标包括：使能体积线圈发送实部幅度与虚部幅度相等的激发脉冲。

因此，本发明实施方式通过调整激发脉冲，可以方便地在椭圆极化模式和圆极化模式中切换。

一种磁共振成像方法，包括如上任一项所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法。

可见，本发明实施方式还提出了一种磁共振成像方法，能够结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

一种磁共振成像系统的K空间数据采集装置，包括：

第一采集模块，用于采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据；

第二采集模块，用于采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除所述第一区域之外的剩余区域的K空间数据；

合并模块，用于将所述第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。

可见，不同于现有技术中采用单一极化模式激发成像目标，本发明实施方式采用不同极化模式分别激发成像目标，并且将不同极化模式下获取的各自的部分K空间数据合并为完整的K空间数据，能够结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

在一个实施方式中，所述成像目标的截面为圆，所述第一极化模式为圆极化模式，所述第二极化模式为椭圆极化模式，其中所述第一区域包含所述K空间的中心部分或在K空间中间隔布置的多个离散子区域；或

所述成像目标的截面为椭圆，所述第一极化模式为椭圆极化模式，所述第二极化模式为圆极化模式，所述第一区域包含所述K空间的中心部分或在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

因此，本发明实施方式可以适用于多种类型的成像目标。

一种磁共振成像装置，包括如上所述的磁共振成像系统的K空间数据采集装置。

可见，本发明实施方式还提出了一种磁共振成像装置，能够结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

一种磁共振成像系统的控制主机，包括：存储器；处理器；其中所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法。

因此，本发明实施方式还提出了一种具有存储器-处理器架构的磁共振成像系统的控制主机，能够结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法。

因此，本发明实施方式还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储的计算机程序被执行时可以结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的K空间数据采集方法的流程图。

图2为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第一示范性示意图。

图3为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第二示范性示意图。

图4为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第三示范性示意图。

图5为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第四示范性示意图。

图6为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第五示范性示意图。

图7为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第六示范性示意图。

图8为根据本发明实施方式的K空间信号差异与图像差异的第一示意图。

图9为根据本发明实施方式的K空间信号差异与图像差异的第二示意图。

图10为本发明实施方式的磁共振成像系统的K空间数据采集装置的结构图。

图11为本发明实施方式的磁共振成像系统的控制主机的结构图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，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方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

申请人经过大量测试，发现：

(1)、当扫描参数(比如成像野(FOV)、重复时间(TR)、分辨率、回波时间(TE)、层数，等等)相同时，与使用圆极化模式激发成像目标相比，使用椭圆极化模式激发成像目标会产生更高的SAR。申请人深入研究这一现象，发现其原因至少包括：相比较圆极化模式，椭圆极化模式中的激发脉冲的实部幅度或虚部幅度被刻意地缩小，数据传输效率降低，因此导致了SAR的增高。所以在对SAR有较高标准的应用中，椭圆极化模式可能不符合SAR标准。比如，当扫描对象具有金属嵌入物时，通常无法采用椭圆极化模式，否则可能导致SAR超标。

(2)、当扫描参数(比如FOV、TR、分辨率、TE、层数，等等)相同时，与使用椭圆极化模式激发成像目标相比，使用圆极化模式激发成像目标时的成像图像具有较低的均匀性。申请人深入研究这一现象，发现圆极化模式中激发脉冲的实部幅度与虚部幅度相等可以至少部分地解释该现象。

考虑到现有技术中要么仅采用椭圆极化模式激发成像目标，要么仅采圆极化模式激发成像目标的各自缺陷，申请人提出一种包含不同极化模式的混合极化模式，将不同极化模式下获取的各自的部分K空间数据合并为完整的K空间数据，从而能够结合不同极化模式的优点，在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

首先，对K空间进行简单说明。K空间也叫傅里叶空间，是带有空间定位编码信息的磁共振(Magnetic Resonance，MR)原始数据的填充空间。K-空间用于采集磁共振原始数据，作为磁共振成数据采集以及图像重建时应用的抽象空间，实际上为傅立叶变换中空间频率K所对应的空间。对K空间数据进行傅里叶转换，就能对MR原始数据中的空间定位编码信息进行解码，分解出不同频率、相位和幅度的MR信号，其中不同的频率和相位代表不同的空间位置，幅度则代表MR信号强度。将不同频率、相位及信号强度的MR信号分配到相应的像素中，就可以得到MR图像数据，即重建出MR图像。

图1为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的K空间数据采集方法的流程图。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据。

在这里，以第一极化模式激发成像目标，而且将以第一极化模式激发成像目标所生成的MR原始数据空间编码到K空间中第一区域，即采集第一极化模式下的、第一区域的K空间数据。

步骤102：采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除第一区域之外的剩余区域的K空间数据。

在这里，以第二极化模式激发成像目标，而且将以第二极化模式激发成像目标所生成的MR原始数据空间编码到K空间中除第一区域之外的剩余区域，即采集第二极化模式下的、除第一区域之外的剩余区域的K空间数据。

步骤103：将第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。

在这里，将步骤101中得到的第一区域的K空间数据和步骤102中得到的剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。

然后，对该完整的K空间数据进行傅里叶转换，就可以重建出MR图像。

其中，本发明实施方式对步骤101和步骤102的执行顺序并无特别要求。即，可以先执行步骤101，再执行步骤102。或，先执行步骤102，再执行步骤101。

第一极化模式和第二极化模式分别为不同的极化模式，比如分别为圆极化模式或椭圆极化模式。因此，本发明实施方式实现了包含不同极化模式的混合极化模式，可以将不同极化模式下获取的各自的部分K空间数据合并为完整的K空间数据。

具体地，本发明实施方式提出的混合极化模式包括：

(1)、第一混合极化模式：

在第一混合极化模式中，第一极化模式为圆极化模式，第二极化模式为椭圆极化模式；其中第一区域包含K空间的中心部分，或第一区域包含在K空间中间隔布置的多个离散子区域。在第一混合极化模式中，中心部分为圆极化模式，边缘部分(除中心部分之外的剩余区域)为椭圆极化模式。第一混合极化模式尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。

可见，当第一区域包含K空间的中心部分时，第一区域包含了单一圆极化模式下的大量图像特征，因此第一区域可以保证MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。而且，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域相比较单一圆极化模式提高了MR图像的均匀性。

还有，当第一区域包含多个离散子区域时，由于离散子区域克服了区域突变，因此第一区域可以大致保证MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。另外，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域相比较单一圆极化模式还提高了MR图像的均匀性。

(2)、第二混合极化模式：

在第二混合极化模式中，第一极化模式为椭圆极化模式，第二极化模式为圆极化模式；其中第一区域包含K空间的中心部分，或第一区域包含在K空间中间隔布置的多个离散子区域。在第二混合极化模式中，中心部分为椭圆极化模式，边缘部分(除中心部分之外的剩余区域)为圆极化模式。第二混合极化模式尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。

可见，当第一区域包含K空间的中心部分时，第一区域包含了单一椭圆极化模式下的大量图像特征，因此第一区域可以保证MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域相比较单一椭圆极化模式降低了SAR。

还有，当第一区域包含多个离散子区域时，由于离散子区域克服了区域突变，因此第一区域可以大致保证MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。另外，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域相比较单一椭圆极化模式降低了SAR。

在一个实施方式中，K空间为二维K空间，中心部分为包含二维K空间的中心的矩形。在一个实施方式中，K空间为三维K空间，中心部分为包含三维K空间的中心的矩体。在一个实施方式中，K空间为二维K空间，多个离散子区域在二维K空间中等间隔布置。在一个实施方式中，K空间为三维K空间，多个离散子区域在三维K空间中等间隔布置。

可见，本发明实施方式适用于二维K空间和三维K空间，适用范围广。另外，等间隔布置的离散子区域有效防止了区域突变，保证了成像质量。

以上示范性描述了中心部分和离散子区域的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。

优选地，剩余区域包含被矩形或矩体分开的多个子区域。或，剩余区域为与矩形或矩体邻接的完整区域。

因此，本发明实施方式的剩余区域具有多种形式，适用范围广。

在一个实施方式中，以椭圆极化模式激发成像目标包括：使能体积线圈发送实部幅度与虚部幅度不相等的激发脉冲；以圆极化模式激发成像目标包括：使能体积线圈发送实部幅度与虚部幅度相等的激发脉冲。

下面举例详细描述本发明实施方式的K空间填充方式。

图2为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第一示范性示意图。在图2中，K空间实施为二维K空间，其中横轴为频率编码方向，纵轴为相位编码方向。

第一极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到包含K空间中心部分的第一区域21中。每次第一极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到第一区域21中的各自空间线中。在图2中，第一区域21中包含5条空间线(第一区域21中的空间线厚度较粗，以与除第一区域21之外的剩余区域中的空间线相区别)。因此，需要执行5次第一极化模式以及5次空间编码，以填充出第一区域21。

K空间中除第一区域21之外的区域，即为剩余区域。剩余区域包括第一子区域221和第二子区域222。可见，第一子区域221和第二子区域222被第一区域21分割。

在填充第一子区域221时，第二极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到位于K空间上部边缘的第一子区域221。每次第二极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到第一子区域221中的各自空间线中。在图2中，第一区域21中包含6条空间线(第一子区域221中的空间线厚度较薄，以与第一区域21中的空间线相区别)。因此，需要执行6次第二极化模式以及6次空间编码以填充出第一子区域221。类似地，需要执行6次第二极化模式以及6次空间编码以填充出第二子区域222。

需要注意的是，图2中的空间线数目仅用于阐述目的，而不用于限定本发明实施方式的保护范围。实际上，K空间的空间线数目通常会大得多。比如，包含K空间中心部分的第一区域21可以包括32、48或64条空间线，等等，本发明实施方式对此并无限定。

其中，第一极化模式可以为圆极化模式，且第二极化模式为椭圆极化模式。此时，尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。比如，当扫描头部时，由于第一区域21包含K空间的中心部分，第一区域21包含单一圆极化模式下的大量头部图像特征，因此第一区域21可以保证头部的MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。而且，第二极化模式为椭圆极化模式，因此第一子区域221和第二子区域222相比较单一圆极化模式，提高了头部MR图像的均匀性。

可选地，第一极化模式可以为椭圆极化模式，且第二极化模式为圆极化模式。此时，尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。比如，当扫描胸腔时，第一区域21包含K空间的中心部分，第一区域21包含单一椭圆极化模式下的大量胸腔图像特征，因此第一区域可以保证胸腔的MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此第一子区域221和第二子区域222相比较单一椭圆极化模式，降低了SAR。

图3为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第二示范性示意图。在图3中，K空间为三维K空间，其中坐标轴包括空间频率k的3个相互垂直分量的各自方向。

第一极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到包含K空间中心部分的第一区域31中。每次第一极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到第一区域31中的各自空间子区域的空间线中。K空间中除第一区域31之外的区域，即为剩余区域32。每次第二极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到剩余区域32中的各自空间子区域的空间线中。

类似地，图3中的空间子区域数目仅用于阐述目的，而不用于限定本发明实施方式的保护范围。

其中，第一极化模式可以为圆极化模式，且第二极化模式为椭圆极化模式。此时，尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。比如，当扫描头部时，由于第一区域31包含K空间的中心部分，第一区域31包含单一圆极化模式下的大量头部图像特征，因此第一区域31可以保证头部的MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。而且，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域32相比较单一圆极化模式，提高了头部MR图像的均匀性。

可选地，第一极化模式可以为椭圆极化模式，且第二极化模式为圆极化模式。此时，尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。比如，当扫描胸腔时，第一区域31包含K空间的中心部分，第一区域31包含单一椭圆极化模式下的大量胸腔图像特征，因此第一区域31可以保证胸腔的MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域32相比较单一椭圆极化模式，降低了SAR。

图4为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第三示范性示意图。在图4中，K空间实施为二维K空间，其中横轴为频率编码方向，纵轴为相位编码方向。

第一极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到相互间隔布置的第一线411、第二线412、第三线413、第四线414，等等。第一极化模式激发下的第一线411、第二线412、第三线413、第四线414，等共同构成第一区域41。其中，每次第一极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到第一区域41中的各自空间线中。

第二极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到相互间隔布置的第一线421、第二线422、第三线423、第四线424，等等。第二极化模式激发下的第一线421、第二线422、第三线423、第四线424，等共同构成剩余区域42。每次第二极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到剩余区域42中的各自空间线中。

在图4中，第一极化模式激发下的第一线411、第二线412、第三线413、第四线414等厚度较粗，以与第二极化模式激发下的第一线421、第二线422、第三线423、第四线424等相互区别。需要注意的是，图4中的空间线数目仅用于阐述目的，而不用于限定本发明实施方式的保护范围。

其中，第一极化模式可以为圆极化模式，且第二极化模式为椭圆极化模式。此时，尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。比如，当扫描头部时，第一区域41中的空间线与剩余区域42中的空间线相互间隔布置，克服整体性的区域突变，因此第一区域41可以大致保证头部的MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。另外，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域42相比较单一圆极化模式还提高了MR图像的均匀性。

可选地，第一极化模式可以为椭圆极化模式，且第二极化模式为圆极化模式。此时，尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。比如，当扫描胸腔时，第一区域41中的空间线与剩余区域42中的空间线相互间隔布置，因此第一区域41可以保证胸腔的MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域42相比较单一椭圆极化模式还提高了MR图像的均匀性。

图5为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第四示范性示意图。在图5中，K空间为三维K空间，其中坐标轴包括空间频率k的3个相互垂直分量的各自方向。

第一极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到相互间隔布置的第一空间子区域511、第二空间子区域512、第三空间子区域513、第四空间子区域514，等等。第一极化模式激发下的第一空间子区域511、第二空间子区域512、第三空间子区域513、第四空间子区域514，等共同构成第一区域51。其中，每次第一极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到第一区域51中的各自空间子区域中的各自空间线中。

第二极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到相互间隔布置的第二空间子区域521、第二空间子区域522、第三空间子区域523、第四空间子区域524，等等。第二极化模式激发下的第一空间子区域521、第二空间子区域522、第三空间子区域523、第四空间子区域524，等等共同构成剩余区域52。其中，每次第二极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到剩余区域52中的各自空间子区域中的各自空间线中。

第一极化模式激发下的第一空间子区域511、第二空间子区域512、第三空间子区域513、第四空间子区域514等厚度较粗，以与第二极化模式激发下的第一空间子区域521、第二空间子区域522、第三空间子区域523、第四空间子区域524等相互区别。需要注意的是，图5中的空间子区域数目仅用于阐述目的，而不用于限定本发明实施方式的保护范围。

其中，第一极化模式可以为圆极化模式，且第二极化模式为椭圆极化模式。此时，尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。比如，当扫描头部时，第一区域51中的空间子区域与剩余区域52中的空间子区域相互间隔布置，克服了整体性的区域突变，因此第一区域51可以大致保证头部的MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。另外，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域52相比较单一圆极化模式还提高了MR图像的均匀性。

可选地，第一极化模式可以为椭圆极化模式，且第二极化模式为圆极化模式。此时，尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。比如，当扫描胸腔时，第一区域51中的空间子区域与剩余区域52中的空间子区域相互间隔布置，因此第一区域51可以保证胸腔的MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域52相比较单一椭圆极化模式还提高了MR图像的均匀性。

图6为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第五示范性示意图。在图6中，K空间实施为二维K空间，其中横轴为频率编码方向，纵轴为相位编码方向。

第一极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到包含K空间中心部分的第一区域61中。每次第一极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到第一区域61中的各自空间线中。在图6中，第一区域61中包含13条空间线(第一区域61中的空间线厚度较粗，以与除第一区域61之外的剩余区域62中的空间线相区别)。因此，需要执行13次第一极化模式以及13次空间编码，以填充出第一区域61。

K空间中除第一区域61之外的区域，即为剩余区域62。剩余区域62并不被第一区域61分割。而且，第一区域61占据了大部分的K空间，剩余区域62占据少量K空间。

其中，第一极化模式可以为圆极化模式，且第二极化模式为椭圆极化模式。此时，尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。比如，当扫描头部时，由于第一区域61包含K空间的中心部分，第一区域61包含单一圆极化模式下的大量头部图像特征，因此第一区域61可以保证头部的MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。而且，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域62相比较单一圆极化模式，提高了头部MR图像的均匀性。

可选地，第一极化模式可以为椭圆极化模式，且第二极化模式为圆极化模式。此时，尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。比如，当扫描胸腔时，第一区域61包含K空间的中心部分，第一区域61包含单一椭圆极化模式下的大量胸腔图像特征，因此第一区域可以保证胸腔的MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域62相比较单一椭圆极化模式，降低了SAR。

图7为根据本发明实施方式的K空间填充方式的第六示范性示意图。在图7中，K空间为三维K空间，其中坐标轴包括空间频率k的3个互垂分量的各自方向。

第一极化模式激发下生成的MR原始数据被空间编码到包含K空间中心部分的第一区域71的各自空间线中。K空间中除第一区域21之外的区域，即为剩余区域32。第二极化模式激发出的MR原始数据，分别被填充到剩余区域32中的各自空间线中。

K空间中除第一区域71之外的区域，即为剩余区域72。剩余区域72并不被第一区域71分割。而且，第一区域71占据了大部分的K空间，剩余区域72占据少量K空间。

其中，第一极化模式可以为圆极化模式，且第二极化模式为椭圆极化模式。此时，尤其适用于截面为圆的成像目标，比如头部。比如，当扫描头部时，由于第一区域71包含K空间的中心部分，第一区域71包含单一圆极化模式下的大量头部图像特征，因此第一区域71可以保证头部的MR图像的成像质量接近于单一圆极化模式。而且，第二极化模式为椭圆极化模式，因此剩余区域72相比较单一圆极化模式，提高了头部MR图像的均匀性。

可选地，第一极化模式可以为椭圆极化模式，且第二极化模式为圆极化模式。此时，尤其适用于截面为椭圆的成像目标，比如胸腔或腹腔，等等。比如，当扫描胸腔时，第一区域71包含K空间的中心部分，第一区域71包含单一椭圆极化模式下的大量胸腔图像特征，因此第一区域71可以保证胸腔的MR图像的成像质量接近于单一椭圆极化模式。而且，第二极化模式为圆极化模式，因此剩余区域72相比较单一椭圆极化模式，降低了SAR。

下面结合具体图像说明本发明实施方式的优点。

图8为根据本发明实施方式的K空间信号差异与图像差异的第一示意图。图9为根据本发明实施方式的K空间信号差异与图像差异的第二示意图。在图8和图9中，在腹部扫描情况下，协议参数包括：视野＝380*380mm；TE/TR＝1.6/696.5ms；分辨率＝512*512；翻转角＝49度；层厚为5mm；层数为35；带宽＝815赫兹(Hz)/像素。

在图8中：子图81的左半部分为单一圆极化模式获取的K空间数据；子图83的左半部分为单一圆极化模式下的成像；子图81的右半部分为单一椭圆极化模式获取的K空间数据；子图83的右半部分为单一椭圆极化模式下的成像。子图82为子图81的左半部分与子图81的右半部分的差值。子图84为子图83的左半部分与子图83的右半部分的差值。

由子图82可见，单一椭圆极化模式和单一圆极化模式之间的信号差异主要体现在中心区域，最大差异不超过3％，并且差异主要发生在高信号区(脾脏附近)。因此，成像质量主要取决于K空间的中心区域。由子图84可见，只要以预期的极化模式获取到中心数据，则成像质量可获得保证，此时可以改变边缘地区的极化模式以获得附加优点(比如，降低SAR，等等)。

在图9中：子图91为单一圆极化模式的成像；子图95为单一椭圆极化模式的成像；子图92为第一混合极化模式(中心采用圆极化模式，边缘采用椭圆极化模式)的成像；子图93展示子图91与子图92之间的差异；子图94展示子图92和子图95之间的差异；子图96为第二混合极化模式(中心采用椭圆极化模式，边缘采用圆极化模式)的成像；子图97展示子图96与子图91之间的差异；子图98展示子图96和子图95之间的差异。

由子图93可见，虽然子图92通过圆极化模式仅采集了少量的中心数据(比如，48行，共512个相位编码)，但是子图92和单一圆极化模式时获取的子图91之间的差异很小。由子图98可见，虽然在边缘采用了圆极化模式，但是图像仍然具有椭圆极化模式的保真特性。

基于上述描述，本发明实施方式还提出了磁共振成像系统的K空间数据采集装置。

图10为本发明实施方式的磁共振成像系统的K空间数据采集装置的结构图。

如图10所示，磁共振成像系统的K空间数据采集装置800，包括：

第一采集模块801，用于采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据；

第二采集模块802，用于采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除第一区域之外的剩余区域的K空间数据；

合并模块803，用于将第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。

在一个实施方式中，成像目标的截面为圆，第一极化模式为圆极化模式，第二极化模式为椭圆极化模式，其中第一区域包含所述K空间的中心部分或在K空间中间隔布置的多个离散子区域；或，成像目标的截面为椭圆，第一极化模式为椭圆极化模式，第二极化模式为圆极化模式，第一区域包含K空间的中心部分或在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

基于上述描述，本发明实施方式还提出了磁共振成像系统的控制主机。

图11为本发明实施方式的磁共振成像系统的控制主机的结构图。

如图11所示，控制主机900包括处理器901、存储器902及存储在存储器902上并可在处理器901上运行的计算机程序，计算机程序被处理器901执行时实现如上任一项的磁共振成像系统的K空间数据采集方法。

其中，存储器902具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器901可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU或DSP等等。

综上所述，在本发明实施方式中，采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据；采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除所述第一区域之外的剩余区域的K空间数据；将所述第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。本发明实施方式采用混合的极化模式，可在安全性与图像质量之间实现良好折衷。

可以遵循一定规范的应用程序接口，将本发明实施方式所提出的磁共振成像系统的K空间数据采集方法编写为安装到磁共振成像控制主机、个人电脑、移动终端等中的插件程序，也可以将其封装为应用程序以供用户自行下载使用。

可以通过指令或指令集存储的储存方式将本发明实施方式所提出的前瞻性心电触发方法存储在各种存储介质上。这些存储介质包括但是不局限于：软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存等。另外，还可以将本发明实施方式所提出的前瞻性心电触发方法应用到基于闪存(Nand flash)的存储介质中，比如U盘、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、记忆棒、xD卡等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，包括：

采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据(101)；

采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除所述第一区域之外的剩余区域的K空间数据(102)；

将所述第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据(103)。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述第一极化模式为圆极化模式，所述第二极化模式为椭圆极化模式；

其中所述第一区域包含所述K空间的中心部分，或所述第一区域包含在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

3.根据权利要求2所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述成像目标的截面为圆。

4.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述第一极化模式为椭圆极化模式，所述第二极化模式为圆极化模式；

其中所述第一区域包含所述K空间的中心部分，或所述第一区域包含在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

5.根据权利要求4所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述成像目标的截面为椭圆。

6.根据权利要求2或4所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述K空间为二维K空间，所述中心部分为包含所述二维K空间的中心的矩形；或

所述K空间为三维K空间，所述中心部分为包含所述三维K空间的中心的矩体；或

所述K空间为二维K空间，所述多个离散子区域在二维K空间中等间隔布置；或

所述K空间为三维K空间，所述多个离散子区域在三维K空间中等间隔布置。

7.根据权利要求6所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述剩余区域包含被所述矩形或矩体分开的多个子区域；或

所述剩余区域为与所述矩形或矩体邻接的完整区域。

8.根据权利要求2或4所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)，其特征在于，

所述以椭圆极化模式激发成像目标包括：使能体积线圈发送实部幅度与虚部幅度不相等的激发脉冲；

所述以圆极化模式激发成像目标包括：使能体积线圈发送实部幅度与虚部幅度相等的激发脉冲。

9.一种磁共振成像方法，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)。

10.一种磁共振成像系统的K空间数据采集装置(800)，其特征在于，包括：

第一采集模块(801)，用于采集以第一极化模式激发成像目标的、K空间中第一区域的K空间数据；

第二采集模块(802)，用于采集以第二极化模式激发成像目标的、K空间中除所述第一区域之外的剩余区域的K空间数据；

合并模块(803)，用于将所述第一区域的K空间数据和所述剩余区域的K空间数据合并为完整的K空间数据。

11.根据权利要求10所述的磁共振成像系统的K空间数据采集装置(800)，其特征在于，

所述成像目标的截面为圆，所述第一极化模式为圆极化模式，所述第二极化模式为椭圆极化模式，其中所述第一区域包含所述K空间的中心部分或在K空间中间隔布置的多个离散子区域；或

所述成像目标的截面为椭圆，所述第一极化模式为椭圆极化模式，所述第二极化模式为圆极化模式，所述第一区域包含所述K空间的中心部分或在K空间中间隔布置的多个离散子区域。

12.一种磁共振成像装置，其特征在于，包括如权利要求10所述的磁共振成像系统的K空间数据采集装置(800)。

13.一种磁共振成像系统的控制主机(900)，其特征在于，包括：存储器(901)；处理器(902)；其中所述存储器(901)中存储有可被所述处理器(902)执行的应用程序，用于使得所述处理器(902)执行如权利要求1至8中任一项所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的磁共振成像系统的K空间数据采集方法(100)。

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