[发明专利]一种磁共振相控阵线圈图像均匀性的正则化校正方法

说明书

技术领域：

本发明主要涉及一种磁共振相控阵线圈图像均匀性的正则化校正方法，属于磁共振成像技术领域。

背景技术：

磁共振成像(MRI)由于它的无辐射，分辨率高，多方位、多参数等优点，目前在临床上已得到广泛使用。图像均匀性是衡量MRI成像系统的关键指标。图像不均匀不仅会直接影响医生诊断的准确性，同时对图像自动分割等图像后处理技术的使用也会产生不良影响。

图像不均匀是指在图像中相同组织的不同局部区域，图像像素灰度值或其他图像特性的均值、方差有很大偏差。MRI图像的均匀性通常会受到很多因素的影响，比如主磁场的均匀性，射频发射场的均匀性，梯度场的均匀性，以及接收线圈的敏感度等。在众多因素中，与相控阵线圈相关的接收线圈敏感度分布是一个主要因素。相控阵线圈就是将多个线性极化线圈或正交线圈组成一个相控阵，每一个组成元素称为线圈单元。目前，相控阵线圈已经被广泛使用在MRI设备中，因为它能提供更大的扫描视野，更高的信噪比。特别是使用相控阵线圈的并行成像技术能够大幅缩短扫描时间，在动态成像中能有效抑制伪影。

相控阵线圈最常用的图像重建、合成算法是SOS算法，SOS算法是用所有线圈单元图像的平方和开方后的图像作为最后的重建图像。然而，由于组成相控阵线圈的线圈单元的敏感度分布本身是不均匀的，一般在靠近线圈的区域信号强一些；随着离线圈的距离的增加，信号不断降低。因此合成图像会受到与空间位置相关信号的调制，出现不均性。目前，大量方法可用于相控阵线圈图像的不均匀性校正，主要有基于后处理滤波的校正算法和基于线圈敏感图的方法。基于后处理滤波的方法，假定引起图像不均匀的偏差场信号是随空间变化的低频信号，所以当偏差场信号频率变化较快时，该方法往往会失效，特别是对于结构复杂的人体图像，这类方法校正效果要差一些；而传统基于线圈敏感图的方法，首先需要根据重建图像得到线圈的敏感图，再进行一些复杂的后处理，使得图像重建时间加长。

发明内容：

发明目的：

本发明提供一种磁共振相控阵线圈图像均匀性的正则化校正方法，其目的在于解决磁共振中使用相控阵线圈作为接收线圈时由于接收信号受到线圈单元与位置相关的敏感度的调制，重建图像出现不均匀，从而影响医生诊断和后期图像自动分割、配准等问题。

技术方案：

一种磁共振相控阵线圈图像均匀性的正则化校正方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：

a、线圈敏感度体数据的计算：

使用适用于超导磁共振的均匀的大体线圈和成像线圈进行3D序列的低分辨率多层预扫描，为了减小空间位置对图像造成的影响，需要对预扫描数据进行低通滤波，然后利用公式求得每个线圈单元的敏感度体数据，其中<>表示低通滤波，M_i是相控阵成像线圈第i个单元的重建图像，B是均匀体线圈的重建图像或成像线圈单元的均方根图像；

b、根据待校正的扫描图像的位置信息计算其对应的敏感度图像：

由于待校正图像在空间位置上不可能与中的图像完全重合，所以必须根据待校正图像的位置信息和方位参数，使用3D线性插值算法从敏感度体数据中插值出待校正图像对应的线圈敏感图谱s_i；

c、使用正则化方法对重建图像进行均匀性校正：

使用正则化校正公式可以实行对原始采集图像R的均匀性校正，其中β是正则参数，C为正则化函数，W为接收线圈的噪声协方差矩阵；

d、在磁共振成像设备的扫描重建模块中嵌入该算法，对受相控阵线圈单元的敏感度调制而造成的图像不均匀进行校正。

优点及效果：

本发明为解决磁共振成像中使用相控阵线圈时，成像图像往往由于受到线圈敏感度的调制而出现不均的现象采用一种全新的磁共振相控阵线圈图像均匀性的正则化校正方法，具有如下优点：

本发明的新颖之处在于它从相控阵线圈接收信号的原理出发，充分利用磁共振扫描过程中提供的信息。构造了一个合适的代价函数，然后通过最小二乘法最小化该代价函数，得到反映扫描物体真实均匀性的理想图像。为了抑制噪声放大提高算法的鲁棒性还在代价函数中引入正则函数项。而在正则化函数中又充分利用超导磁共振中特有的大体线圈能够提供均匀性非常好的图像这一特点，把大体线圈的均匀性图像作为参考图像。本发明方法计算简单，与图像来源的扫描序列类型无关。此外，可以通过正则参数调节校正图像的信噪比和均匀性，在较好信噪比下获得很好的均匀性。通过在实际的磁共振扫描设备中使用多种类型相控阵线圈扫描水模和人体，然后使用本发明的方法进行校正大幅度的提高了图像的均匀性。

附图说明：