[发明专利]一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于磁共振扫描成像技术领域，尤其涉及一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化方法及其装置。

背景技术

磁共振成像具有无损伤、软组织对比度高、任意方向断层等优点，不仅能够提供组织形态学信息，而且能够反映组织的功能特性和分了水平信息，因此磁共振成像已经广泛应用于医学临床诊断中。

压缩传感，也称压缩感知、压缩采集，是2006年后发展起来的一种新的信号处理技术。对于符合特定条件的信号，压缩传感方法可以使用远低于香农-宁奎斯特采集定理所要求的频率进行采集，仍然可以近乎完美地恢复出原始的信号。

与其他成像方法相比，磁共振成像的成像数据采集过程，或称扫描过程，通常需要较长时间。对于低场永磁型磁共振成像系统，这一问题尤其严重，例如常规序列一般需要数分钟时间。由于一位病人的检查包含多个扫描序列，因此完成一位病人的检查常常需要20分钟以上，这限制了磁共振成像系统每天检查病人的数量，造成检查成本与费用高昂。另一方面，传统上，磁共振图像的重建及显示要等到所有的磁共振成像数据采集完成后才能进行，这导致从扫描开始到医生观察到磁共振图像需要较长的等待时间。如果在图像扫描的过程中，出现病人明显运动等异常情况，可能导致图像质量很差而至使图像失去诊断价值。但这一问题要到扫描完全结束后才能发现，这无形中进一步增加了扫描时间，不仅影响了磁共振成像系统的利用率，也会因扫描时间过长给接受检查的病人带来不适。

发明内容

本发明克服了现有技术中无法实时显示采集的图像、磁共振扫描图像等待时间较长和受磁共振扫描过久给病人造成不适等缺陷，提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化方法及其装置。

本发明提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化方法，包括：

方案设定步骤，按照对K空间回波中心区域全部采集，对所述K空间回波中心区域外进行随机采集形成采集方案；

中心区域采集步骤，根据所述采集方案对所述K空间同波中心区域进行采集，得到中心区域的K空间数据；

随机采集步骤，根据所述采集方案对所述K空间同波中心区域外进行随机采集，得到随机K空间数据；

实时重建步骤，在所述随机采集步骤采集新的随机K空间数据的同时，根据所述中心区域的K空间数据与已采集到的随机K空间数据通过压缩传感技术进行实时图像重建，不断改进重建图像质量直至采集所有K空间数据或所述图像满足图像质量要求时终止所述随机采集步骤与所述实时重建步骤，得到已重建的磁共振图像；

图像显示步骤，在执行所述实时重建步骤的同时，实时显示重建的磁共振图像，并在终止所述实时重建步骤后显示所述已重建的磁共振图像。

本发明提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化方法，其中，所述实时重建步骤中进一步包括：

迭代优化步骤：设定最大K空间数据采集比例阈值与统计数据的最小变化阈值，通过压缩传感重建不断使用采集到的随机K空间数据进行迭代优化，实现实时图像重建，直至K空间数据的采集比例超过所述最大K空间数据采集比例阈值或者迭代前后的统计数据的变化值小于最小变化阈值时终止所述随机采集步骤与实时重建步骤，完成磁共振图像的重建。

本发明提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化方法，其中，所述迭代优化步骤中进一步包括：在所述迭代优化过程中，图像质量优于图像质量要求，或者所述图像的统计数据高于标准时判断所述图像满足要求，终止所述实时重建步骤，完成磁共振图像的重建。

本发明还提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化装置，包括：

数据采集单元，其实现采集磁共振成像的数据；

图像重建单元，其与所述数据采集单元连接，实时接收所述数据采集单元采集的数据并根据采集的数据实现图像的实时重建；

图像显示单元，其与所述图像重建单元连接，用于实时显示重建的图像。

本发明还提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化装置，其中，所述数据采集单元为磁共振谱仪的接收机或与其连接的数据获取单元。

本发明还提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化装置，其中，进一步包括：

统计与评价单元，其与所述图像重建单元和图像显示单元连接，用于实时对重建的图像进行数据统计与质量评价。

本发明还提出了一种磁共振成像扫描与压缩传感重建一体化装置，其中，进一步包括：