基于多層同時激發(fā)的多次激發(fā)的磁共振擴(kuò)散成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁共振技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多層同時激發(fā)的多次激發(fā)的磁共振擴(kuò) 散成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁共振擴(kuò)散成像技術(shù)是目前活體測量水分子擴(kuò)散運動的唯一影像手段，它通過施 加擴(kuò)散梯度感知水分子的微觀運動，來探測組織的微細(xì)結(jié)構(gòu)，既可以獲得結(jié)構(gòu)信息，又可以 產(chǎn)生功能信息，因此該技術(shù)在過去十年內(nèi)得到了很快的發(fā)展，并逐漸成為了一項重要的常 規(guī)臨床檢查和科研工具。目前，臨床上使用的擴(kuò)散成像方法通常是單次激發(fā)平面回波成像 (Echo planar imaging，簡稱EPI)。單次激發(fā)EPI成像的特點是掃描時間短，受被試者的運 動影響較小，然而，單次激發(fā)成像技術(shù)也有它本身的不足，由于沿著相位編碼方向的采集帶 寬較小，在磁介質(zhì)率相差較大的不同組織交界處會產(chǎn)生較嚴(yán)重的圖像變形，這也限制了圖 像的空間分辨率。
[0003] 為了減小圖像變形，提高圖像分辨率，近年來提出了多次激發(fā)擴(kuò)散成像。多次激發(fā) 通過減小每次激發(fā)采集的相位編碼的數(shù)目，提高采集帶寬，因而能有效減少圖像變形，達(dá)到 較大的采集矩陣，提高空間分辨率。不過，因為施加了擴(kuò)散梯度，運動的質(zhì)子無法完全聚相， 導(dǎo)致每次激發(fā)過程中圖像會產(chǎn)生一個隨機的相位誤差。
[0004] 目前可通過在圖像域進(jìn)行相位校正，以去除多次激發(fā)擴(kuò)散成像中的相位誤差。圖 像域的相位校正方法有很多，一般是每次激發(fā)成像完畢前額外采集導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)，獲得每 次激發(fā)的相位信息，從而在重建過程中把相位移除。但是，在圖像域的相位校正仍然存在缺 陷，那就是需要導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)與成像數(shù)據(jù)在圖像域是吻合的，而在很多情況下，導(dǎo)航回波數(shù) 據(jù)與成像數(shù)據(jù)的采集帶寬無法做到完全一樣，這樣相位誤差不準(zhǔn)確，就會影響最終的圖像 質(zhì)量。在這種情況下，需要進(jìn)行成像數(shù)據(jù)和導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)之間的圖像配準(zhǔn)，這會給成像及重 建帶來麻煩。
[0005] 為了提高成像速度，減少掃描時間，近年來提出了多層同時激發(fā)技術(shù)。多層同時激 發(fā)技術(shù)在一次激發(fā)中可以同時激發(fā)多個成像層面，減少成像需要采集的數(shù)據(jù)量，因而可以 有效地提高成像速度，減少掃描時間。目前多層同時激發(fā)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于腦功能成像 和單次激發(fā)的擴(kuò)散成像，但尚未廣泛應(yīng)用于多次激發(fā)擴(kuò)散成像技術(shù)，主要原因是未能有效 與多次激發(fā)之間的相位校正技術(shù)結(jié)合起來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0007] 有鑒于此，本發(fā)明需要提供一種基于多層同時激發(fā)的多次激發(fā)的磁共振擴(kuò)散成像 方法，能夠有效消除不同激發(fā)之間的運動偽影，提供高圖像的分辨率，減少圖像變形，提高 成像速度。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提出了一種基于多層同時激發(fā)的多次激發(fā)的磁共振擴(kuò) 散成像方法，包括以下步驟：
[0009] 使用多層同時激發(fā)脈沖對被測目標(biāo)進(jìn)行多次激發(fā)，并在每次激發(fā)的過程中通過多 通道線圈對所述被測目標(biāo)進(jìn)行信號采集，以獲取多次激發(fā)的多通道降采的k空間數(shù)據(jù)；
[0010] 根據(jù)所述多次激發(fā)的多通道降采的k空間數(shù)據(jù)恢復(fù)每次激發(fā)的完整的多通道的k 空間數(shù)據(jù)；
[0011] 分別對每次激發(fā)的完整的多通道的k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉逆變換，以得到多次激 發(fā)的多通道的圖像域數(shù)據(jù)；
[0012] 對所述多次激發(fā)的多通道的圖像域數(shù)據(jù)進(jìn)行合并以生成所需圖像。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，其中，所述根據(jù)所述多次激發(fā)的多通道降采的k空間 數(shù)據(jù)，恢復(fù)每次激發(fā)的完整的多通道的k空間數(shù)據(jù)具體包括：
[0014] 恢復(fù)每次激發(fā)在本次激發(fā)未被采集到而其他次激發(fā)采集到的k空間位置的數(shù)據(jù)， 以獲得每次激發(fā)對應(yīng)的多層同時激發(fā)數(shù)據(jù)；
[0015] 對每次激發(fā)對應(yīng)的多層同時激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行解混疊，以恢復(fù)每次激發(fā)的完整的多通 道的k空間數(shù)據(jù)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，其中，通過以下公式恢復(fù)所述每次激發(fā)在本次激發(fā) 未被采集到而其他次激發(fā)采集到的k空間位置的數(shù)據(jù)，以獲得每次激發(fā)對應(yīng)的多層同時激 發(fā)數(shù)據(jù)：
[0018] 其中九11'[(1，吧厶）44'[(1具）」」/[(1其），仏，111，11)為待恢復(fù)數(shù)據(jù)點在頻 率編碼方向、相位編碼方向和層選方向的坐標(biāo)，也,^仏，!11，11)為所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點在第11次 采集、第i次激發(fā)過程中、第j個通道對應(yīng)的k空間數(shù)據(jù)，（k'，π/ ,η')為在所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點 所在的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的已采集到的數(shù)據(jù)點在頻率編碼方向、相位編碼方向和層選方向的坐 標(biāo)，也，, 1，7仏'，!11/，11/)為第11'次采集、第1 /次激發(fā)過程中、第」/個通道在所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點 所在的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)已采集到的數(shù)據(jù)點(k'，π/，!/)的k空間數(shù)據(jù)，Α為所述預(yù)設(shè)范圍，NSA為總 平均次數(shù)，N s為總激發(fā)次數(shù)其為總通道數(shù)，NSA、Ns和Nc為正整數(shù)，w2(h'，y，k' V V )為 第h'次采集、第次激發(fā)、第y個通道、數(shù)據(jù)點(k'，n/ ,η')對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。其中，所述權(quán)重 系數(shù)是基于滿采的多次激發(fā)的導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)所構(gòu)建的線性方程求解獲得的。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，其中，通過以下公式對所述每次激發(fā)對應(yīng)的多層同 時激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行解混疊，以恢復(fù)每次激發(fā)的完整的多通道的k空間數(shù)據(jù)：
[0021 ]其中，h，h ' e (1，NSA)，j，j' e (1，Nc)，（ k，m，η)為待恢復(fù)數(shù)據(jù)點在頻率編碼方向、 相位編碼方向和層選方向的坐標(biāo)，du(k，m，n)為所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點在第h次采集過程中，第 j個通道對應(yīng)的k空間數(shù)據(jù)，（k'，π/，!/)為在所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點所在的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的已采集 到的數(shù)據(jù)點在頻率編碼方向^目位編碼方向的和層選方向的坐標(biāo)川^^仏'^^彡為第!!' 次采集過程中，第個通道在所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點所在的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)已采集到的數(shù)據(jù)點(k'， π/，!/ )的k空間數(shù)據(jù)，A為所述預(yù)設(shè)范圍，NSA為總平均次數(shù)，Nc為總通道數(shù)，NSA和Nc為正整 數(shù)，且Nc大于l，W4(h'，，k'，π/ ,η')為第h'次采集、第y個通道、數(shù)據(jù)點(k'，π/ ,η')對應(yīng)的 權(quán)重系數(shù)。其中，所述權(quán)重系數(shù)是基于滿采的未施加擴(kuò)散梯度的多次激發(fā)的成像回波數(shù)據(jù) 所構(gòu)建的線性方程求解獲得的。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述根據(jù)所述多次激發(fā)的多通道降采的k空間數(shù)據(jù)恢 復(fù)每次激發(fā)的完整的多通道的k空間數(shù)據(jù)具體包括：
[0023] 通過以下公式對所述多次激發(fā)的多通道降采的k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行一步數(shù)據(jù)插值以得 到每次激發(fā)的完整的多通道的k空間數(shù)據(jù)：
[0025] 其中九11'[(1，吧厶）44'[(1具）」」/[(1其），仏，111，11)為待恢復(fù)數(shù)據(jù)點在頻 率編碼方向、相位編碼方向和層選方向的坐標(biāo)，也,^仏，!11，11)為所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點在第11次 采集、第i次激發(fā)過程中、第j個通道對應(yīng)的k空間數(shù)據(jù)，（k'，π/ ,η')為在所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點 所在的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的已采集到的數(shù)據(jù)點在頻率編碼方向、相位編碼方向和層選方向的坐 標(biāo)，也，, 1，7仏'，!11/，11/)為第11'次采集、第1 /次激發(fā)過程中、第」/個通道在所述待恢復(fù)數(shù)據(jù)點 所在的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)已采集到的數(shù)據(jù)點(k'，π/，!/)的k空間數(shù)據(jù)，Α為所述預(yù)設(shè)范圍，NSA為總 平均次數(shù)，N s為總激發(fā)次數(shù)其為總通道數(shù)，NSA、Ns和Nc為正整數(shù)，w5(h' ?，k' V V )為 第h'次采集、第V次激發(fā)、第y個通道、數(shù)據(jù)點(k'，n/ ,η')對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。其中，所述權(quán)重 系數(shù)是基于滿采的多次激發(fā)的導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)所構(gòu)建的線性方程求解獲得的。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述信號采集包括帶導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)的多次激發(fā)ΕΡΙ擴(kuò) 散成像或多次激發(fā)螺旋擴(kuò)散成像。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，使用CAIPI技術(shù)進(jìn)行信號采集以獲得成像回波數(shù) 據(jù)和導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述多次激發(fā)的導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)為自導(dǎo)航回波數(shù) 據(jù)或額外采集的導(dǎo)航回波數(shù)據(jù)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述對所述多次激發(fā)的多通道的圖像域數(shù)據(jù)進(jìn)行合并 方法至少包括最優(yōu)化信噪比方法、平方和S0S方法、自適應(yīng)重建ACC方法、主成分分析PCA方 法和奇異值分解SVD方法中的一種或多種。
[0030] 本發(fā)明實施例的一種基于多層同時激發(fā)的多次激發(fā)的磁共振擴(kuò)散成像方法，通過 使用多層同時激發(fā)脈沖對被測目標(biāo)進(jìn)行多次激發(fā)，并在每次激發(fā)的過程中通過多通道線圈 對被測目標(biāo)進(jìn)行信號采集，并進(jìn)行圖像重建，能夠有效消除不同激發(fā)之間的運動偽影。使用 多次激發(fā)的方式采集擴(kuò)散圖像，提高圖像分辨率，減少圖像變形;使用多層同時激發(fā)采集圖 像，有效減少成像需要采集的數(shù)據(jù)量，提高成像速度。
[0031] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0032] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0033] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于多層同時激發(fā)的多次激發(fā)的磁共振擴(kuò)散成像 方法的流程圖；
[0034] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的采集序列原理示意圖；
[0035] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的