CN116973822A - 三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法及系统，包括：步骤S1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；步骤S2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；步骤S3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。本发明使用多层块交替采集的方法，可以在短TR的情况下保持图像的信噪比，从而能增加同一振动周期内的采样数，提高采集效率。本发明使用三维激发与采集，提高了采集信号本身的强度，从而弥补了原来方法的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及三维动态磁共振成像技术领域，具体地，涉及一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法及系统；更为具体地，涉及一种基于多层块交替采集与哈达玛编码的三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法及系统。
背景技术
现有技术存在如下缺陷：在常规磁共振成像中，受限于纵向磁化矢量的回复时间，重复时间(Repetition Time,TR)无法设置太短，否则将降低图像信噪比。这将导致使用多相位位移编码受激回波记录波动图像的方法时，在同一振动周期内可记录的时间点受限，影响了采集效率。
现有部分专利基于位移编码受激回波记录波动图像，虽然能够缩短扫描时间，但将导致采集的信号强度下降，从而使目标波动图像的质量下降。部分专利使用平面回波成像(EPI)或螺旋(Spiral)采集的方法，能够大大加快采集时间，但会带来图像伪影，影响成像准确度。现有专利为了采集三方向波动图，需进行六次编码，降低成像速度。现有专利大多使用二维笛卡尔采样，容易受到运动影响，且无法达到较高的欠采样倍数。现有专利受到受限于纵向磁化矢量的回复时间，必须保证较长的重复时间，影响了扫描速度。
现有技术包括：Strasser J,Haindl M T,Stollberger R,et al.Magneticresonance elastography of the human brain using a multiphase DENSEacquisition[J].Magnetic Resonance in Medicine,2019,81(6):3578-3587.以及Garteiser P,Sahebjavaher RS,Ter Beek L C,et al.Rapid acquisition ofmultifrequency,multislice and multidirectional MR elastography data with afractionally encoded gradient echo sequence[J].NMR in Biomedicine,2013,26(10):1326-1335.
专利文献CN106264530B公开了一种用于三维动态磁共振成像的笛卡尔k空间采集方法和系统，该方法包括：建立三维笛卡尔坐标系下的k空间模型，确定模型中回波信号的采集轨迹，其中，所述回波信号的采集轨迹为：所有回波信号沿一个坐标方向平行采集，每条回波信号在另外两个坐标方向形成的平面内的坐标由二维黄金分割比例得到；根据采集轨迹确定扫描的时间序列和磁共振成像系统所需施加磁场的编码梯度；根据所述时间序列和编码梯度设置磁共振成像系统，并采集符合所述采集轨迹的k空间数据。但该发明不能达到较高的欠采样倍数。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法及系统。
根据本发明提供的一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，包括：
步骤S1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；
步骤S2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；
步骤S3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
优选地，在所述步骤S2中：
步骤S2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz的位移编码梯度的运动编码模块，将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上；
步骤S2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块，并使用空间相位编码梯度对层方向的位置进行编码，交替激发需要成像的两个相邻区域，使用带有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz位移解码梯度的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线，直至所需的t个波动时间点采集完成；步骤S2.2为一个运动解码模块；
步骤S2.3：若进行全采样，变化运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次，其中N为所需要的目标层数，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线，在N次重复采集中，将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧；
若进行欠采样，则进行次采集。
优选地，步骤S2.4：重复步骤S2.1至步骤S2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线；
若进行全采样，则将步骤S2.1至步骤S2.3重复M次，M与分辨率有关；若目标分辨率为m×m,则
若进行欠采样，则将步骤S2.1至步骤S2.3重复次，R为欠采样倍数；
步骤S2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息；重复步骤S2.4四次，在每次重复中改变位移编码梯度与位移解码梯度的梯度方向；四次重复中的梯度方向为：
D1＝[+1,-1,-1]
D2＝[+1,+1,+1]
D3＝[-1,-1,+1]
D4＝[-1,+1,-1]
顺序不限，其中，+1代表正向，-1代表反向。
优选地，在所述步骤S3中：
步骤S3.1：将采集得到的需要成像的两个相邻区域的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充；
步骤S3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像：
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
优选地，步骤S3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2；分别计算复数图像的相位φ，得到φslab1与φslab2；
步骤S3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ使用式(2)进行解码：
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位；E为哈达玛编码矩阵，与施加梯度方向有关，根据实际方向构建；φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图；所得结果u＝[ux,uy,uz]T为目标波动图像。
根据本发明提供的一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，包括：
模块M1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；
模块M2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；
模块M3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
优选地，在所述模块M2中：
模块M2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz的位移编码梯度的运动编码模块，将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上；
模块M2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块，并使用空间相位编码梯度对层方向的位置进行编码，交替激发需要成像的两个相邻区域，使用带有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz位移解码梯度的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线，直至所需的t个波动时间点采集完成；模块M2.2为一个运动解码模块；
模块M2.3：若进行全采样，变化运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次，其中N为所需要的目标层数，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线，在N次重复采集中，将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧；
若进行欠采样，则进行次采集。
优选地，模块M2.4：重复模块M2.1至模块M2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线；
若进行全采样，则将模块M2.1至模块M2.3重复M次，M与分辨率有关；若目标分辨率为m×m,则
若进行欠采样，则将模块M2.1至模块M2.3重复次，R为欠采样倍数；
模块M2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息；重复模块M2.4四次，在每次重复中改变位移编码梯度与位移解码梯度的梯度方向；四次重复中的梯度方向为：
D1＝[+1,-1,-1]
D2＝[+1,+1,+1]
D3＝[-1,-1,+1]
D4＝[-1,+1,-1]
顺序不限，其中，+1代表正向，-1代表反向。
优选地，在所述模块M3中：
模块M3.1：将采集得到的需要成像的两个相邻区域的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充；
模块M3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像：
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
优选地，模块M3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2；分别计算复数图像的相位φ，得到φslab1与φslab2；
模块M3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ使用式(2)进行解码：
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位；E为哈达玛编码矩阵，与施加梯度方向有关，根据实际方向构建；φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图；所得结果u＝[ux,uy,uz]T为目标波动图像。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明使用三维激发与采集，提高了采集信号本身的强度，从而弥补了原来方法的缺陷；
2、本发明使用多层块交替采集的方法，可以在短TR的情况下保持图像的信噪比，从而能增加同一振动周期内的采样数，提高采集效率；
3、本发明中的采集序列使用黄金角星型堆叠轨迹的三维采集，每条k空间均通过各层的k空间中心，对运动不敏感，且容易达到更高的加速倍数；同时，本发明在层方向与层面内均进行欠采，与本发明中的快速重建算法结合，充分利用图像的三维空间信息与时间信息，在重建算法方面可达到约8倍的加速；
4、本发明使用哈达玛编码，将扫描次数由6次缩减至4次，将扫描速度提升至传统编码方式的1.5倍。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为采集序列示意图；
图2为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
本发明基于黄金角星型堆叠轨迹的三维采集，提升图像信噪比；使用多层块交替采集机制，提高位移编码效率，缩短弹性成像采集时间；使用哈达玛位移编码方式，减少传统弹性成像中所需要的多方向位移的记录次数，缩短采集时间；通过对三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，实现弹性成像的快速采样与图像重建。
根据本发明提供的一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，如图1-图2所示，包括：
步骤S1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；
步骤S2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；
具体地，在所述步骤S2中：
步骤S2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz的位移编码梯度的运动编码模块，将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上；
步骤S2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块，并使用空间相位编码梯度对层方向的位置进行编码，交替激发需要成像的两个相邻区域，使用带有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz位移解码梯度的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线，直至所需的t个波动时间点采集完成；步骤S2.2为一个运动解码模块；
步骤S2.3：若进行全采样，变化运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次，其中N为所需要的目标层数，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线，在N次重复采集中，将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧；
若进行欠采样，则进行次采集。
具体地，步骤S2.4：重复步骤S2.1至步骤S2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线；
若进行全采样，则将步骤S2.1至步骤S2.3重复M次，M与分辨率有关；若目标分辨率为m×m,则
若进行欠采样，则将步骤S2.1至步骤S2.3重复次，R为欠采样倍数；
步骤S2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息；重复步骤S2.4四次，在每次重复中改变位移编码梯度与位移解码梯度的梯度方向；四次重复中的梯度方向为：
D1＝[+1,-1,-1]
D2＝[+1,+1,+1]
D3＝[-1,-1,+1]
D4＝[-1,+1,-1]
顺序不限，其中，+1代表正向，-1代表反向。
步骤S3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
具体地，在所述步骤S3中：
步骤S3.1：将采集得到的需要成像的两个相邻区域的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充；
步骤S3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像：
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
具体地，步骤S3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2；分别计算复数图像的相位φ，得到φslab1与φslab2；
步骤S3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ使用式(2)进行解码：
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位；E为哈达玛编码矩阵，与施加梯度方向有关，根据实际方向构建；φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图；所得结果u＝[ux,uy,uz]T为目标波动图像。
实施例2：
实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
本发明还提供一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，所述三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统可以通过执行所述三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法理解为所述三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统的优选实施方式。
根据本发明提供的一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，包括：
模块M1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；
模块M2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；
具体地，在所述模块M2中：
模块M2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz的位移编码梯度的运动编码模块，将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上；
模块M2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块，并使用空间相位编码梯度对层方向的位置进行编码，交替激发需要成像的两个相邻区域，使用带有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz位移解码梯度的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线，直至所需的t个波动时间点采集完成；模块M2.2为一个运动解码模块；
模块M2.3：若进行全采样，变化运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次，其中N为所需要的目标层数，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线，在N次重复采集中，将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧；
若进行欠采样，则进行次采集。
具体地，模块M2.4：重复模块M2.1至模块M2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线；
若进行全采样，则将模块M2.1至模块M2.3重复M次，M与分辨率有关；若目标分辨率为m×m,则
若进行欠采样，则将模块M2.1至模块M2.3重复次，R为欠采样倍数；
模块M2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息；重复模块M2.4四次，在每次重复中改变位移编码梯度与位移解码梯度的梯度方向；四次重复中的梯度方向为：
D1＝[+1,-1,-1]
D2＝[+1,+1,+1]
D3＝[-1,-1,+1]
D4＝[-1,+1,-1]
顺序不限，其中，+1代表正向，-1代表反向。
模块M3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
具体地，在所述模块M3中：
模块M3.1：将采集得到的需要成像的两个相邻区域的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充；
模块M3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像：
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
具体地，模块M3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2；分别计算复数图像的相位φ，得到φslab1与φslab2；
模块M3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ使用式(2)进行解码：
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位；E为哈达玛编码矩阵，与施加梯度方向有关，根据实际方向构建；φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图；所得结果u＝[ux,uy,uz]T为目标波动图像。
实施例3：
实施例3为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
一种基于交替多层块采集与哈达玛编码的三维快速磁共振弹性成像序列与重建技术，包括：
步骤1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在组织中产生波动。
步骤2：磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息。
步骤3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为[Kx,Ky,Kz]的位移编码梯度(Motion Encoding Gradient,MEG)的运动编码模块(Motion Encoding Block),用于将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上。
步骤2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块(Slab)，并使用空间相位编码梯度(Spatial Phase Encoding,SPE)对层方向的位置进行编码。在这一步骤中，交替激发两个层块，两个层块是指人体上需要成像的任意两个相邻区域。以人体脑部为例，如果需要采集全脑图像，则在此序列先激发脑的上半部分，进行部分数据采集，再激发脑的下半部分，进行部分数据采集，通过重复这个交替采集的过程，完成对整个脑部的图像采集。人体腹部以及其他部位与此同理。使用带有三方向上强度分别为[Kx,Ky,Kz]位移解码梯度(Motion Decoding Gradient,MDG)的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线(Spoke)，直至所需的t个波动时间点采集完成(图1所示为采集2个层块的4个时间点)。步骤2.2这一过程被称为一个运动解码模块(Motion Decoding Block)。
步骤2.3：若进行全采样，变化上述运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次(N为所需要的目标层数)，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线。为了避免信号衰减带来的幅度调制影响，在这一步骤的N次重复采集中，要将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧。若进行欠采样，则进行次采集。
步骤2.4：重复步骤2.1～2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线。若进行全采样，则将此过程重复M次，M与所需要的分辨率有关。若目标分辨率为m×m,则若进行欠采样，则将此过程重复/>次，R为欠采样倍数。
步骤2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息。在这一步骤中，重复步骤2.4四次，在每次重复中改变MEG与MDG的梯度方向。四次重复中的梯度方向为D1＝[+1,-1,-1]，D2＝[+1,+1,+1]，D3＝[-1,-1,+1]，D4＝[-1,+1,-1]，顺序不限。其中，+1代表正向，-1代表反向。
所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：将采集得到的两个层块的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充。
步骤3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像。
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
步骤3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2。分别计算复数图像的相位φ，可以得到φslab1与φslab2。
步骤3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ(包括φslab1与φslab2)，使用式(2)进行解码。
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位。E为哈达玛编码矩阵，与步骤2.5中施加梯度方向有关，需要根据步骤2.5中的实际方向构建。φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用步骤2.5中D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图。所得结果u＝[ux,uy,uz]T即为目标波动图像。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，其特征在于，包括：
步骤S1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；
步骤S2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；
步骤S3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
2.根据权利要求1所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，其特征在于，在所述步骤S2中：
步骤S2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz的位移编码梯度的运动编码模块，将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上；
步骤S2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块，并使用空间相位编码梯度对层方向的位置进行编码，交替激发需要成像的两个相邻区域，使用带有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz位移解码梯度的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线，直至所需的t个波动时间点采集完成；步骤S2.2为一个运动解码模块；
步骤S2.3：若进行全采样，变化运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次，其中N为所需要的目标层数，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线，在N次重复采集中，将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧；
若进行欠采样，则进行次采集。
3.根据权利要求2所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，其特征在于：
步骤S2.4：重复步骤S2.1至步骤S2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线；
若进行全采样，则将步骤S2.1至步骤S2.3重复M次，M与分辨率有关；若目标分辨率为m×m,则
若进行欠采样，则将步骤S2.1至步骤S2.3重复次，R为欠采样倍数；
步骤S2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息；重复步骤S2.4四次，在每次重复中改变位移编码梯度与位移解码梯度的梯度方向；四次重复中的梯度方向为：
D1＝[+1,-1,-1]
D2＝[+1,+1,+1]
D3＝[-1,-1,+1]
D4＝[-1,+1,-1]
顺序不限，其中，+1代表正向，-1代表反向。
4.根据权利要求1所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，其特征在于，在所述步骤S3中：
步骤S3.1：将采集得到的需要成像的两个相邻区域的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充；
步骤S3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像：
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
5.根据权利要求4所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建方法，其特征在于：
步骤S3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2；分别计算复数图像的相位φ，得到φslab1与φslab2；
步骤S3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ使用式(2)进行解码：
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位；E为哈达玛编码矩阵，与施加梯度方向有关，根据实际方向构建；φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图；所得结果u＝[ux,uy,uz]T为目标波动图像。
6.一种三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，其特征在于，包括：
模块M1：使用外部振动器产生振动并传递至进人体组织中，在人体组织中产生波动；
模块M2：令磁共振扫描仪接收同步信号，施加图像采集序列记录人体组织的波动信息；
模块M3：获取原始数据，使用快速重建算法，得到人体组织中准确的波动图像。
7.根据权利要求6所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，其特征在于，在所述模块M2中：
模块M2.1：在序列开始处，施加一个具有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz的位移编码梯度的运动编码模块，将振动的初始位置记录在质子的纵向磁化矢量上；
模块M2.2：在后续的成像模块中，使用宽频最小相位的射频脉冲激发三维层块，并使用空间相位编码梯度对层方向的位置进行编码，交替激发需要成像的两个相邻区域，使用带有三方向上强度分别为Kx,Ky,Kz位移解码梯度的径向采集序列，采集不同时间点上同一空间相位编码中相同的k空间轨迹线，直至所需的t个波动时间点采集完成；模块M2.2为一个运动解码模块；
模块M2.3：若进行全采样，变化运动解码模块中的空间相位编码梯度,并重复施加N次，其中N为所需要的目标层数，直至采集完成所有目标层面中的同一根黄金角k空间径向轨迹线，在N次重复采集中，将空间相位编码梯度设置为先中心后两侧；
若进行欠采样，则进行次采集。
8.根据权利要求7所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，其特征在于：
模块M2.4：重复模块M2.1至模块M2.3，在每次重复中改变采集的黄金角k空间径向轨迹线；
若进行全采样，则将模块M2.1至模块M2.3重复M次，M与分辨率有关；若目标分辨率为m×m,则
若进行欠采样，则将模块M2.1至模块M2.3重复次，R为欠采样倍数；
模块M2.5：使用哈达玛编码，记录不同方向上的波动信息；重复模块M2.4四次，在每次重复中改变位移编码梯度与位移解码梯度的梯度方向；四次重复中的梯度方向为：
D1＝[+1,-1,-1]
D2＝[+1,+1,+1]
D3＝[-1,-1,+1]
D4＝[-1,+1,-1]
顺序不限，其中，+1代表正向，-1代表反向。
9.根据权利要求6所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，其特征在于，在所述模块M3中：
模块M3.1：将采集得到的需要成像的两个相邻区域的原始数据按照真实的k空间位置进行分别排列，对因欠采样导致缺失得位置使用0进行填充；
模块M3.2：利用三维空间域的局部低秩约束与时间域的稀疏变换，使用压缩感知与并行成像技术对两个层块的欠采样数据分别进行重建，以下式(1)作为目标函数，恢复出准确的目标波动图像：
其中，x是需要恢复对的目标波动图像，y是采集得到的原始数据，S是线圈敏感度图，Fu是傅里叶变换与欠采样算子。是三维空间的局部低秩约束，/>是时间域小波变换，λ1与λ2则分别是控制两项正则约束的权重。
10.根据权利要求9所述的三维快速磁共振弹性成像采集与重建系统，其特征在于：
模块M3.3：使用交替方向乘子法对式(1)进行迭代优化，直到目标函数收敛，得到两个层块的重建复数图像xslab1与xslab2；分别计算复数图像的相位φ，得到φslab1与φslab2；
模块M3.4：对由哈达玛编码导致多方向信息叠加的相位图像φ使用式(2)进行解码：
其中，.*为点乘，代表对应位置相乘，φ0为目标波动图之外的背景相位；E为哈达玛编码矩阵，与施加梯度方向有关，根据实际方向构建；φ1,φ2,φ3,φ4分别为使用D1,D2,D3,D4四种方向的梯度编码得到的相位图；所得结果u＝[ux,uy,uz]T为目标波动图像。
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