一種磁共振快速成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種磁共振快速成像方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，基于壓縮感知技術(shù)的磁共振成像方法是快速磁共振成像領(lǐng)域的熱點問 題。壓縮感知技術(shù)主要是利用信號的稀疏性W實現(xiàn)欠采樣重建。
[0003] 磁共振成像的物理機(jī)制可W表示為：
[0004] d = Fp +n (公式 1)
[0005] 其中，d表示在磁共振儀上所采集的磁共振數(shù)據(jù)，F(xiàn)表示傅立葉編碼矩陣，P為待 求的磁共振圖像，n通常假定為復(fù)高斯白噪聲。壓縮感知理論認(rèn)為，如果信號在某一變換域 內(nèi)是稀疏的，那么通過一種與該變換域非相干的采樣模式，就可W從少量的采樣數(shù)據(jù)中精 確的重建出真實的信號。并且，信號越稀疏，需要的采樣數(shù)據(jù)就越少?；趬嚎s感知技術(shù)的 磁共振成像方法可W表示為：
[0006]
【主權(quán)項】
1. 一種磁共振快速成像方法，其特征在于，包括： 獲取欠采樣的磁共振數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述欠采樣的磁共振數(shù)據(jù)，利用多個卷積核函數(shù)，計算多種待求的磁共振圖像特 征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，利用壓縮感知技術(shù)重建磁 共振圖像特征，獲取重建的圖像特征； 將所述重建的圖像特征進(jìn)行合并，生成重建的磁共振圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的磁共振快速成像方法，其特征在于，根據(jù)所述欠采樣的磁共振 數(shù)據(jù)，利用多個卷積核函數(shù)，計算得到多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，包 括： 多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)為： Y!=F{KJ?y y2=F{K2} ?y yp=F{KP} ?y 其中，yi、y2、…、yP表示多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的k空間數(shù)據(jù)，Ki、K2、…、Kp表示多個卷積核函數(shù)，?為點乘運算符，F(xiàn){ ?}表示傅立葉變換，y為欠采樣的磁共振數(shù) 據(jù)，P為卷積核函數(shù)的個數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的磁共振快速成像方法，其特征在于，所述卷積核函數(shù)為邊緣提 取核函數(shù)或高斯核函數(shù)。
4. 如權(quán)利要求2所述的磁共振快速成像方法，其特征在于，根據(jù)所述多種待求的磁共 振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，利用壓縮感知技術(shù)重建磁共振圖像特征，獲取重建的圖 像特征，包括： 基于壓縮感知技術(shù)重建磁共振圖像特征表示為：
其中，化、化、…、I表示重建的圖像特征，Pi、P2、…、01)表示待求的磁共振圖像 特征，F(xiàn)u為欠采樣的傅里葉編碼矩陣，AA2、…、\為正則化系數(shù)，W表示稀疏變換矩 陣，II?IIi表示求L1范數(shù)，| | ? | | 2表示求L2范數(shù)； 其中，磁共振圖像特征與磁共振圖像的關(guān)系表示為：p1= K產(chǎn)P P 2= K2*p Pp= Kp*p 其中，*為卷積運算符，P為待求的磁共振圖像。
5. 如權(quán)利要求4所述的磁共振快速成像方法，其特征在于，將所述重建的圖像特征進(jìn) 行合并，生成完整的重建圖像，包括： 完整的重建圖像由以下方式獲得：
其中，A為重建的磁共振圖像，函數(shù)R(*)用于約束磁共振圖像的稀疏性，丫:為控制待 求的磁共振圖像稀疏性的正則化參數(shù)，Y2為控制待求的磁共振圖像特征與重建的圖像特 征之間相似性的正則化參數(shù)，aa2、…、a別表示各個所述磁共振圖像特征的權(quán)重。
6. 如權(quán)利要求5所述的磁共振快速成像方法，其特征在于，所述函數(shù)R( ?)用于約束磁 共振圖像的稀疏性，R(P) =IIWPIL。
7.-種磁共振快速成像系統(tǒng)，其特征在于，包括： 磁共振數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取欠采樣的磁共振數(shù)據(jù)； K空間數(shù)據(jù)計算模塊，用于根據(jù)所述欠采樣的磁共振數(shù)據(jù)，利用多個卷積核函數(shù)，計算 多種待求的磁共振圖像特征對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)； 圖像特征重建模塊，用于根據(jù)所述多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)， 利用壓縮感知技術(shù)重建磁共振圖像特征，獲取重建的圖像特征； 重建圖像生成模塊，用于將所述重建的圖像特征進(jìn)行合并，生成重建的磁共振圖像。
8. 如權(quán)利要求7所述的磁共振快速成像系統(tǒng)，其特征在于，所述待求的磁共振圖像特 征計算模塊中，多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)為： Y!= F{K J ? y y2= F{K2} ? y yp= F{KP} ? y 其中，yi、y2、…、yP表示多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的k空間數(shù)據(jù)，Ki、K2、…、Kp表示多個卷積核函數(shù)，?為點乘運算符，F(xiàn){?}表示傅立葉變換，y為欠采樣的磁共振數(shù) 據(jù)，P為卷積核函數(shù)的個數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的磁共振快速成像系統(tǒng)，其特征在于，所述卷積核函數(shù)為邊緣提 取核函數(shù)或高斯核函數(shù)。
10. 如權(quán)利要求8所述的磁共振快速成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像特征重建模塊 中，基于壓縮感知技術(shù)重建磁共振圖像特征表示為：
其中，A!、02、…、丨\,表示重建的圖像特征，PpP2、…、Pp表示待求的磁共振圖像 特征，F(xiàn)u為欠采樣的傅里葉編碼矩陣，AA2、…、\為正則化系數(shù)，W表示稀疏變換矩 陣，II?IIi表示求L1范數(shù)，| | ? | | 2表示求L2范數(shù)； 其中，磁共振圖像特征與磁共振圖像的關(guān)系表示為：pi=K產(chǎn)P P 2=K2*p Pp=Kp*p 其中，*為卷積運算符，P為待求的磁共振圖像。
11. 如權(quán)利要求10所述的磁共振快速成像系統(tǒng)，其特征在于，所述重建圖像生成模塊 中，完整的重建圖像由以下方式獲得：
其中，A為重建的磁共振圖像，函數(shù)R(*)用于約束磁共振圖像的稀疏性，丫:為控制待 求的磁共振圖像稀疏性的正則化參數(shù)，Y2為控制待求的磁共振圖像特征與重建的圖像特 征之間相似性的正則化參數(shù)，aa2、…、a別表示各個所述磁共振圖像特征的權(quán)重。
12. 如權(quán)利要求11所述的磁共振快速成像系統(tǒng)，其特征在于，所述函數(shù)R( ?)用于約束 磁共振圖像的稀疏性，其中，R(P) =II屯PIL。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種磁共振快速成像方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括：獲取欠采樣的磁共振數(shù)據(jù)；根據(jù)欠采樣的磁共振數(shù)據(jù)，利用多個卷積核函數(shù)，計算多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)；根據(jù)多種待求的磁共振圖像特征所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，利用壓縮感知技術(shù)重建磁共振圖像特征，獲取重建的圖像特征；將重建的圖像特征進(jìn)行合并，生成重建的磁共振圖像。本發(fā)明提出的磁共振快速成像方法及系統(tǒng)首先利用壓縮感知技術(shù)重建多個卷積核函數(shù)所對應(yīng)的圖像特征，這些圖像特征或者更稀疏，或者具有更高的信噪比，因而更利于運用壓縮感知技術(shù)進(jìn)行重建；最后，圖像特征的合并能夠進(jìn)一步地抑制重建的圖像特征中的噪聲和偽影，進(jìn)而實現(xiàn)高質(zhì)量的圖像重建。
【IPC分類】G01R33-56
【公開號】CN104569880
【申請?zhí)枴緾N201410849728
【發(fā)明人】彭璽, 梁棟, 王珊珊, 安一碩, 劉新, 鄭海榮
【申請人】中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日