基於圖像域疊加的propeller磁共振數據重建方法
2023-07-20 15:53:11
專利名稱：基於圖像域疊加的propeller磁共振數據重建方法
技術領域：
本發明涉及磁共振數據重建技術領域，具體來說涉及一種基於圖像域疊加的 PROPELLER磁共振數據重建新方法。
背景技術：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是當前臨床醫學影像學的重 要檢查手段之一，由於數據採集時間比較長，成像易受運動幹擾，如何有效地克服運動對成 像的影響，一直以來是磁共振成像研究的熱點與技術難題之一。PROPELLER (PeriodicalIy Rotated Overlapping ParallEL Lines with Enhanced Reconstruction,螺方寵獎)(圖 1) 方法能夠利用K空間中心重疊採樣區域的數據來估計採集過程中受檢查者的運動信息，從 而實現K空間條的運動補償，對於運動偽影有很好的消除效果。完成運動補償後，PROPELLER數據的重建是個典型的非笛卡爾數據的重建問題，非 笛卡爾數據的重建一直是磁共振重建研究的熱點問題之一，直接求和(DirectSummation) 傅立葉變換，一般被認為可以較高精度的實現圖像重建，但是由於計算複雜度很高，很難 推廣到實際應用中。目前應用於PROPELLER採樣數據重建的主要算法為卷積插值網格化 (Gridding)算法，但由於這種算法的點擴展函數含有旁瓣，導致重建結果中含有混疊現象。根據PROPELLER數據採樣的獨特性和傅立葉變換的線性性質，並參考FBP重建算 法，提出本發明所涉及的基於圖像域疊加的PROPELLER重建算法，這種算法與Gridding算 法的本質區別在於，Gridding算法在K空間域進行插值，而本文算法在圖像域進行插值，所 以該算法簡稱為iPROPELLER算法，i代表圖像空間(image)。
發明內容
本發明的目的在於提供一種基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建新方 法，該磁共振數據重建新方法可以有效的避免混迭偽影的幹擾，獲得更高的圖像重建精度。本發明的目的可通過以下的技術措施來實現一種基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建新方法，其特徵在於包括以下 步驟(1)基於PROPELLER採集方式採集磁共振數據；(2)對每個K空間條進行密度補償後進行二維逆快速傅立葉變換重建出臨時圖 像；(3)在圖像域對臨時圖像進行運動補償和旋轉校正；(4)將校正後的臨時圖像疊加得到最後的重建結果。所述步驟⑴中的K空間採用個數和每個K空間條採樣點數設定為每10度採集 一個K空間條，共採集18個，每個K空間條採集24行相位編碼線，每條相位編碼線採樣256 個數據，信號疊加平均次數為1。本基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建新方法與現有技術相比，能夠明顯減少混迭現象，使重建圖像更為清晰。
圖1是本發明的基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建新方法的圖像處理 過程的示意圖；圖2是PR0PELLERMRI的K空間採樣軌跡圖；圖3 (a)是本發明方法進行圖像處理的仿真的Sh印p-Logan體模圖像；圖3(b)是採用傳統DFT算法重建的圖像顯示結果；圖3(c)是採用傳統Gridding算法重建的圖像顯示結果；圖3(d)是採用本發明方法的重建圖像顯示結果；圖3(e)是圖3(b)與圖3(a)的差值圖像；圖3(f)是圖3(c)與圖3(a)的差值圖像；圖3(g)是圖3(d)與圖3(a)的差值圖像。
具體實施例方式本發明的基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建新方法的具體實施過程 如圖1所示，包括四個步驟如下步驟1數據採集。按照圖2的設計採樣方式，本發明的實驗中K空間採樣個數和 每個K空間條採樣點數設定為每10度採集一個K空間條，共採集18個，每個K空間條採 集24行相位編碼線，每條相位編碼線採樣256個數據，信號疊加平均次數為1。將採樣數據 存入一 3維數組。步驟2用採集的K空間條數據分別重建臨時圖像。將採集到的18個水平K空間 條分別進行採樣密度補償，然後補零到笛卡爾坐標空間中，即將24*256的矩陣放在K空間 的中間位置，周圍補零，成為256*256的K空間矩陣，然後通過逆FFT變換重建出臨時圖像。步驟3圖像域運動補償和旋轉校正。通過頻域相關或圖像域優化搜索等方法估計 採集每個K空間條時，成像物體的層內旋轉運動參數Δ θ與水平與豎直方向上平移運動參 數(ΔΧ，Δ y)，在圖像域直接進行相應補償。對於旋轉補償，將重建出的臨時圖像沿相反方 向旋轉Δ θ即可。對於平移補償，只需根據(ΔΧ，Δ y)，將旋轉補償後的子圖像做相反的 方向平行移動，最終使該子圖像與參考圖像保證空間位置上一一對準關係即可。層內運動 補償後，還可能存在一些由於層間運動，或彈性變形造成的不能補償的運動，可通過相關加 權方法予以補償，相關係數的確定可以通過計算子圖像之間的相關係數獲得。另外採集到的各個K空間條都要放在第一個K空間條的位置上然後補零重建，相 當於頻域旋轉了一定的角度，重建的臨時圖像需要逆旋轉同樣的角度進行補償。以採集到 的第二個K空間條為例，設它與作為參考的第一個K空間條的角度為θ，如果把第二個K空 間條的數據放在第一個K空間條的位置上，相當於把它沿順時針方向旋轉了 θ，進行傅立 葉變換後，根據傅立葉變換旋轉不變定理(頻域的旋轉等同與圖像域同樣角度的旋轉)，要 將重建出的臨時圖像沿逆時針方向旋轉θ，才能進入下一步驟的處理中。步驟4圖像域疊加。將步驟3得到的校正後的臨時圖像直接疊加起來，就得到了 最終的重建結果。
為了將傳統圖像重建方法與本方法做比較，因此對圖3(a)所示的體模圖像分別 採用DFT算法、Gridding算法和本方法的進行三種算法的重建處理，最後分析比較各種重 建方法的效果。圖3(b)至圖3(d)示出了 PROPELLER採樣軌跡參數為(18，24，256)時，分別應用 DFT、Gridding與本發明算法的最終重建圖像。圖(a)為用於仿真的Sh印p-Logan體模圖 像；圖(b)為DFT算法重建結果，顯然圖像周圍存在明顯的混迭；圖(c)為Gridding算法 重建結果，圖像內部也可見混迭現象；圖(d)本發明所涉及iPROPELLER算法重建結果，很明 顯，基本上沒有任何混迭現象。圖3(e)、圖3(f)、圖3(g)分別給出了三種重建結果與真實 參考圖像圖3(a)之間的差值圖像，對於重建中圖像內部混迭現象的顯示更為清楚。本發明的實施方式不限於此，在本發明上述基本技術思想前提下，按照本領域的 普通技術知識和慣用手段對本發明內容所做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在 本發明權利保護範圍之內。
權利要求
一種基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建方法，其特徵在於包括以下步驟(1)基於PROPELLER採集方式採集磁共振數據；(2)對每個K空間條進行密度補償後進行二維逆快速傅立葉變換重建出臨時圖像；(3)在圖像域對臨時圖像進行運動補償和旋轉校正；(4)將校正後的臨時圖像疊加得到最後的重建結果。
2.根據權利要求1所述的基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建方法，其特徵 在於所述步驟(1)中的K空間採樣個數和每個K空間條採樣點數設定為每10度採集一 個K空間條，共採集18個，每個K空間條採集24行相位編碼線，每條相位編碼線採樣256 個數據。
全文摘要
本發明公開了一種基於圖像域疊加的PROPELLER磁共振數據重建方法，包括以下步驟(1)基於PROPELLER採集方式採集磁共振數據；(2)對每個K空間條進行密度補償後進行二維逆快速傅立葉變換重建出臨時圖像；(3)在圖像域對臨時圖像進行運動補償和旋轉校正；(4)將校正後的臨時圖像疊加得到最後的重建結果。的特點。該磁共振數據重建新方法可以有效的避免混迭偽影的幹擾，獲得更高的圖像重建精度。
文檔編號G01R33/56GK101995561SQ201010517528
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月22日 優先權日2010年10月22日
發明者馮衍秋, 陳武凡 申請人:南方醫科大學