[发明专利]一种结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法

说明书

技术领域

本发明属于磁共振成像的技术领域，具体涉及一种结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法。

背景技术

运动是磁共振成像中最常见的问题，由运动导致的伪影会降低磁共振图像的质量，严重影响临床医生做出正确诊断。导航回波技术是一种广泛应用于监测成像物体运动和伪影矫正的技术。在一定幅度范围内，导航回波可有效追踪物体的运动，如呼吸运动、小幅度头部运动等，并可利用监测得到的运动信息对k空间数据进行矫正，从而降低运动伪影对图像质量的影响。然而导航回波技术无法矫正大幅度运动以及非刚体运动导致的图像伪影，运动时刻采集到的k空间数据只能舍弃。

压缩感知(Compressed Sensing，CS)通过非线性重建算法，在远小于Nyquist采样率的条件下，对欠采样的数据进行重建恢复出原始信号。应用压缩感知进行图像重建需要满足两个重要条件：(1)所要重建的图像能变换到一种稀疏形式；(2)k空间数据必须为随机欠采样，其经傅立叶变换后，图像中的伪影如噪声一般是非相干的。磁共振图像能很好地满足这两个条件，因此可以将压缩感知技术应用于磁共振成像领域。近年来，压缩感知已广泛地应用于磁共振成像领域，对随机欠采样的数据进行重建，以缩短成像时间。Barral小组提出结合压缩感知和导航回波技术进行运动伪影矫正，但他们只是针对运动之后回到原来位置的情况进行了矫正，这在实际的应用中有很大的局限性，因为被试对象在运动之后很难回到初始位置。

发明内容

本发明针对上述导航回波无法矫正大幅度运动或非刚体运动造成的伪影等不足之处，提出一种结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，该方法能够有效的矫正大幅度运动及非刚体运动造成的伪影，且无需要求被试在运动之后必须回到原来的位置。为实现以上目的，本发明提出以下技术方案：

本发明提出了一种结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a：实现有导航回波的梯度回波序列，对所述序列的相位编码梯度施加顺序进行特定的设计；

步骤b：用所述梯度回波序列对被试对象进行扫描获得原始数据；

步骤c：基于步骤b中获得的原始数据得到未受运动影响的伪随机欠采样k空间数据；

步骤d：用压缩感知技术对所述伪随机欠采样k空间数据进行图像重建，获得重建图像；以及

步骤e：用均方根的方式对所述重建图像进行多通道数据组合，得到矫正后的图像。

本发明提出的所述结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法中，步骤a中将所述梯度回波序列中的第二个回波作为导航回波，用于探测物体的运动信息。

本发明提出的所述结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法中，步骤a中，所述对相位编码梯度施加顺序进行特定的设计即为对k空间数据采集顺序进行特定的设计，包括：采用两次k空间中心附近数据的采集，即分别在扫描开始阶段与结束阶段进行采集，其它k空间数据在相位编码方向上进行随机采集。

本发明提出的所述结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法中，步骤c中获得伪随机欠采样k空间数据进一步包括：

步骤c1：将所述原始数据分为导航回波数据和图像回波数据；

步骤c2：用所述导航回波数据获取运动信息，将所述运动信息与所述相位编码梯度施加顺序结合得到伪随机欠采样模板；以及

步骤c3：由所述伪随机欠采样模板和所述图像回波数据得到未受运动影响的伪随机欠采样k空间数据。

本发明提出的所述结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法中，步骤c中用导航回波获取运动信息以选择未受运动影响的数据较多的一部分作为所述伪随机欠采样k空间数据。

本发明提出的所述结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法中，步骤c3中通过所述伪随机欠采样模板乘以所述图像回波数据得到所述伪随机欠采样k空间数据。

本发明提出的所述结合导航回波与压缩感知的运动伪影矫正方法中，步骤d还包括如下步骤：

步骤d1：该k空间数据经过反傅立叶变换后，得到欠采样图像m；以及

步骤d2：对欠采样图像m进行压缩感知重建。