[发明专利]一种PROPELLER技术中参考位置图像的非迭代生成方法

说明书

本发明公开一种PROPELLER技术中参考位置图像的非迭代生成方法，包括以下步骤：采集数据、处理数据、转换数据、构建矩阵、奇异值分解、合成数据和图像重建，本发明不依赖于迭代过程，因此具有较高的计算效率；同时，这种方法根据N个输入的图像生成一个新的参考位置图像，通过计算得到的自适应加权因子算法能够将误差和运动的影响最小化，因此能够在临床多变的扫描条件下得到健壮、稳定的参考位置图像。

技术领域

本发明涉及一种PROPELLER技术中参考位置图像的计算方法，尤其涉及一种PROPELLER技术中参考位置图像的非迭代生成方法。

背景技术

磁共振成像技术是利用氢质子的核磁共振现象进行成像的一种技术。人体内包含单数质子的原子核，例如广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动。带电原子核的自旋运动，在物理上类似于单独的小磁体，而且在没有外部条件影响下这些小磁体的方向性分布是随机的。当人体置于外部磁场中时，这些小磁体将按照外部磁场的磁力线重新排列具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴，原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。

用特定频率的射频(RF，Radio Frequency)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，原子核具有了横向磁化分量。

停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。

在磁共振扫描成像过程中，由于检测时间比较长，病人往往会有自主的或无意识的运动。这种运动会造成图像变模糊，更严重的是产生伪影，影响医生对病人的诊断。消除运动伪影是磁共振成像领域研究的重点和技术难题之一。

1999年J.G.Pipe提出了PROPELLER(Periodically Rotated OverlappingParallel Lines with Enhanced Reconstruction)技术。该技术基于K空间非等间隔的数据采集，减少数据采集的时间；利用K空间中心数据带重叠区域的过采样数据估计运动形式并矫正运动伪影；运用网格化算法将非笛卡尔数据转化为笛卡尔数据，再进行傅立叶逆变换最终生成重建图像。这种方法对于刚性运动伪影的消除效果非常显著，已经在头颅磁共振成像中获得了成功应用。

具体的来说，PROPELLER包含以下几个主要步骤：数据采集、相位矫正、旋转矫正、平移矫正、相关性加权和图像重建。其中，最为关键的是对运动的矫正，包括旋转矫正和平移矫正。对运动矫正之前，要估计出每个K空间采集带相对于某个参考位置图像的运动量，包括旋转量和平移量。参考位置图像确定的精确性、健壮性、是否包含伪影等都会对接下来运动量的估计产生重要影响。

为了保证参考位置图像选取的质量，1999年J.G.Pipe采用了取平均的方法生成参考位置图像。有N个同中心的K空间数据带，它们在中心部分是重叠的。将这N个重叠的数据分别网格化分布在笛卡尔坐标系上，然后取平均值。这样，新生成的K空间数据代表将要用于运动量估计的参考位置图像。这种方法比较简单直接，但是缺点也很明显，如果N个数据带之间发生了运动或者某个数据带内部包含有运动伪影，那么采用简单平均方法找到的参考图像几乎必然含有运动伪影。