[发明专利]基于迭代的SPEED快速磁共振成像方法

摘要

本发明公开了一种基于迭代的SPEED快速磁共振成像方法,本发明主要包括六个步骤：k空间数据采集、填零重建、鬼影定位、基于双层鬼影模型的SPEED图像重建、生成高分辨率图像、迭代。填零重建包含三个步骤：两组欠采样数据的填零重建、差分变换和k空间中心数据填零重建成低分辨率图像，鬼影定位包含三个步骤：差分变换、建立重叠鬼影图和确立鬼影阶数。基于双层鬼影模型的SPEED图像重建包含四个步骤：双层鬼影模型求解、重叠鬼影的分离、多个分离鬼影图像的配准求和、逆滤波重建。采用本发明方法，提高了SPEED方法的数据采集速度和鬼影定位的精度，获得更高的SPEED成像质量。

主权项

基于迭代的SPEED快速磁共振成像方法,其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：k空间数据采集在k空间的相位编码方向，即PE方向，每隔N行采集一行数据，共采集两组，分别用S1和S2表示；用d1,d2表示每组欠采样数据在PE方向上的偏移量，采样方式用N(d1,d2)表示；根据图像大小，在PE方向的k空间中心区域采集16至64行数据，用Sc表示；在k空间的频率编码方向，即FE方向的数据为全采集；步骤2：填零重建填零重建包含三个步骤：两组欠采样数据的填零重建、差分变换、k空间中心数据填零重建成低分辨率图像；步骤2‑1：两组欠采样数据的填零重建对于两组欠采样的数据S1和S2，其对应k空间中没有进行数据采集的点用0表示，进行常规的填零傅立叶重建，重建后图像分别用I1和I2表示；k空间中每隔N行采集一行数据使得每组数据对应的填零傅立叶重建图像中有N层重叠的鬼影，每个像素点上最多有N层重叠的鬼影；步骤2‑2：差分变换对步骤2‑1得到的图像I1和I2分别进行差分变换，得到稀疏的边缘鬼影图像E1和E2；步骤2‑3：k空间中心数据填零重建成低分辨率图像将采集到的k空间中心部分数据Sc也进行填零傅立叶重建，形成一个低分辨率的重建图像Ic；步骤3：鬼影定位鬼影定位包含三个步骤：差分变换、建立重叠鬼影图和确立鬼影阶数；步骤3‑1：差分变换对Ic进行差分变换，得到稀疏的边缘鬼影图像Ec；步骤3‑2：建立重叠鬼影图在相位编码方向对Ec分别进行长度为Ny×n/N的平移，其中Ny表示沿PE方向的数据矩阵的大小，n表示边缘鬼影的阶数，n＝0,1,2,…,N‑1；这n个稀疏的边缘鬼影相加后形成一个重叠的鬼影映射图Ec,n；步骤3‑3：确立鬼影阶数在鬼影映射图Ec,n中，为每个像素点找出两个最强的鬼影，并记录下它们对应的鬼影阶数(n1,n2)；n1,n2∈n；步骤4：基于双层鬼影模型的SPEED图像重建基于双层鬼影模型的SPEED图像重建包含四个步骤：双层鬼影模型求解、重叠鬼影的分离、多个分离鬼影图像的配准求和、逆滤波重建；步骤4‑1：双层鬼影模型求解稀疏边缘鬼影图像E1和E2中，由于每个像素点上通常只有两层鬼影的重叠，因此采用双层稀疏边缘鬼影模型来描述E1和E2中的每个像素点；双层稀疏边缘鬼影模型表示为：E1=Pd1n1Gn1+Pd1n2Gn2E2=Pd2n1Gn1+Pd2n2Gn2---[1]]]>公式[1]中为相位因子，Gn1和Gn2分别为每个像素点上需要确定的不同阶的鬼影，n1和n2分别表示不同的鬼影阶数；定义为：Pdn=ei(2πdn/N),n=0,1,2,...,N-1---[2]]]>公式[2]中d表示每组欠采样数据在PE方向上的偏移量d1和d2，n为鬼影阶数；在公式[1]中，由于E1、E2、d和N已知，步骤3‑3得到了鬼影阶数(n1,n2)，即公式[1]中的两个方程，仅有两个未知数Gn1和Gn2，因此可直接解出公式[1]中的两个重叠的鬼影Gn1和Gn2；步骤4‑2：重叠鬼影的分离对步骤4‑1得到的Gn1和Gn2中的像素点，按不同的鬼影阶数n进行分类，产生N个分离的鬼影映射图Gn,其中n＝0,1,…,N‑1；步骤4‑3：多个分离鬼影图像的配准求和步骤4‑2得到的N个鬼影映射图Gn，各自对应的鬼影位置不同，可通过移位和对齐来配准；配准后各鬼影图对应的像素点求和后，得到没有重叠鬼影的边缘映射图像E0；步骤4‑4：逆滤波重建步骤4‑3得到的边缘映射图像E0经离散傅立叶变换到k空间，其对应k空间中实际进行数据采集的点的值用实际采集的数据替代，得到k空间数据R0；基于逆滤波公式[3]重建出SPEED图像I0；I0=IDFT{DFT[R0]e-j2π(ky/Ny)-1}---[3]]]>公式[3]中IDFT表示离散傅立叶逆变换，ky表示沿PE方向的k空间位置；步骤5：生成高分辨率图像将步骤2‑3得到的低分辨率图像Ic与步骤4‑4得到的重建图像I0进行对应像素点之间的相乘操作，得到高分辨率的Icnew图像；步骤6：迭代令Ic＝Icnew，重复步骤3到步骤6，迭代一次或多次，得到最终的SPEED重建图Ifinal＝I0。