具体实施方式

本申请的说明性实施例包括但不限于用于磁共振成像的干扰消除方法、装置、介质及设备。

本申请实施例提供的干扰消除方法，可以应用于磁共振成像(MagneticResonance Imaging，MRI)。

作为一种示例，在磁共振成像场景中，电子设备可以为具有磁共振成像功能的设备，本文中将其称为磁共振成像设备。

以下实施例中主要以磁共振成像场景中磁共振成像设备执行干扰消除方法为例，对本申请实施例提供的干扰消除方法进行说明。类似的，本文中对于其他应用场景中电子设备执行干扰消除方法的实施细节将不做一一赘述，一些描述可以参照对磁共振成像设备执行干扰消除方法的相关描述。

磁共振成像技术可以在医疗或临床应用场景中生成医学影像，以进行疾病诊断。具体地，磁共振成像技术可以利用原子核在强磁场内发生共振产生的信号进行图像重建，对人体等对象作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像。

本申请实施中，磁共振成像设备可以为低场、超低场磁共振成像设备，也可以为中场、高场磁共振成像设备。作为一种示例，通常可以按磁场强度将临床应用中的磁共振成像系统划分为高场(1T以上)、中场(0.3-1T)、低场(0.1-0.3T)、超低场(0.1T以下)。

可以理解的是，本申请实施例主要应用于低场或超低场磁共振成像设备，在磁共振成像过程中消除磁场扰动，进而消除磁共振成像中存在的伪影，提高磁共振成像的质量。

下面将结合附图对本申请的实施例作进一步地详细描述。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种磁共振成像设备可能的结构示意图。该磁共振成像设备100可以包括：计算机101、谱仪102、梯度放大器103、梯度线圈104、发射射频放大器105、发射射频线圈(也称为发射线圈)106、接收射频放大器107、接收射频线圈108(也称为接收线圈)和磁体109。

具体地，计算机101用于在操作人员的控制下向谱仪102发出指令，以触发谱仪102根据该指令生成梯度信号的波形和射频信号的波形。谱仪102生成的梯度信号经过梯度放大器103进行放大以后，由梯度线圈104形成磁场的梯度，从而实现针对磁共振信号(具体为磁共振成像信号)的空间梯度编码。具体地，空间梯度编码用于对磁共振信号进行空间定位，即区分磁共振信号的来源的位置。而谱仪102生成的射频信号经发射射频放大器105进行放大，由发射射频线圈106发射，从而激发成像区域内的质子(氢原子核)。其中，被激发的质子可以发出射频信号，该射频信号可以被接收线圈108接收到，并经过接收射频放大器107放大以后，再由谱仪102转化为数字信号，进而传送到计算机101进行处理获得图像并显示。此外，磁体109可以是能够生成主磁场的任何合适类型的磁体。

在一些实施例中，上述接收线圈108可以使用单个或多个广泛应用于现代医学磁共振成像中的相控阵线圈来实现。

可以理解的是，本申请实施例中，对磁共振成像设备100中的接收线圈的设计、布局(部署位置、部署方向等)不做具体限定，可以为任意可实现的方案。

对于梯度回波，接收线圈所接收的磁共振信号可以表述为

其中S(t)为t时刻接收线圈所接收到的磁共振成像信号，ρ为质子自旋分布(spindistribution),γ为旋磁比(gyromagnetic ratio)，G为视野(Field of View，FOV)内各处的场强分布，x表示空间矢量坐标。如果附近有地铁等经过，那么将产生磁场扰动，并且可以认为此扰动在整个视野内为一常量，即

G'_x＝G_c+ΔG 公式(2)

那么公式(1)可以改写为

即

因此，磁共振信号的相位将发生改变，相位改变可以表述为

ΔФ(t)＝-γΔGt 公式(5)

基于上面的描述，下面具体介绍核磁共振成像设备100执行磁场扰动干扰消除方法的主要工作流程。具体地，上述对图1示出的磁共振成像设备100中描述的技术细节在下述方法流程中依然适用，为了避免重复，有些将不再赘述。在一些实施例中，本申请的磁场扰动干扰消除方法的执行主体可以为磁共振成像设备100，具体为该磁共振成像设备100中的计算机101。如图2所示，为本申请提供的一种干扰消除方法的流程示意图，图3示出了梯度回波序列的时序图。本实施例中，该方法用于消除磁场扰动对磁共振成像的影响。

采集步骤201：磁共振成像设备100采集多个成像回波，并根据多个成像回波，得到原始k空间数据，并将原始k空间数据作为构建用k空间数据。

具体地，对接收线圈108所接收的磁共振成像信号进行采集，得到多个成像回波。参见图3，在采集之前，磁共振成像设备100施加射频脉冲，同时施加选层梯度，然后施加选层回聚梯度，同时施加相位编码梯度和读出方向的预加相位梯度。接着，磁共振成像设备100采集磁共振成像信号，同时施加读出梯度，从而得到成像回波。采集到一个成像回波之后，磁共振成像设备100同时施加相位回卷梯度和毁损梯度，用于消除剩余的横向磁化矢量对下一次采集成像回波的影响。

磁共振成像设备100用采集到的一个成像回波填充k空间中的一条未填充过的k空间线，然后重复采集过程，直到k空间中的所有k空间线都被对应的成像回波填充为止，这样就得到了多个成像回波。

可以理解的是，将多个成像回波各自填充到k空间的对应k空间线，对每条k空间线在多个采样点进行采样，从而得到原始k空间数据。

可以理解的是，原始k空间数据包括原始k空间中的多条k空间线各自在多个采样点的数据。

可以理解的是，使用梯度回波序列得到多个成像回波，梯度回波序列由射频脉冲、选层梯度、选层回聚梯度、相位编码梯度、预加相位梯度，读出梯度、毁损梯度、相位回卷梯度组成。

构建步骤202，磁共振成像设备100基于构建用k空间数据构建分块Hankel矩阵。可以理解的是，此时的构建用k空间数据就是原始k空间数据。

分解步骤203，磁共振成像设备100对分块Hankel矩阵进行特征值分解，通过秩截断的方式使分块Hankel矩阵满足低秩约束，得到低秩矩阵。可以理解的是，该低秩矩阵与分块Hankel矩阵近似。

恢复步骤204，磁共振成像设备100基于低秩矩阵进行恢复，得到满足低秩约束的当前k空间数据。可以理解的是，当前k空间数据包括满足低秩约束的k空间中的多条k空间线各自在多个采样点的数据。

更新步骤，磁共振成像设备100根据原始k空间数据和当前k空间数据生成更新k空间数据。

更新步骤包括，根据原始k空间数据和当前k空间数据，生成每条k空间线在原始k空间中的多个采样点的数据和在满足低秩约束的k空间中的多个采样点的数据之间的相位差平均值。

具体的，根据以下公式1得到每条k空间线在原始k空间中的多个采样点和在满足低秩约束的k空间中的多个采样点的相位差ΔФ_est(t)，

ΔФ_est(t)＝angle(S_img(t)×conj(S_LR(t))) 公式1

其中，S_img(t)是原始k空间中的第n条k空间线的采样点t的数据，S_LR(t)是满足低秩约束的k空间中的第n条k空间线的采样点t的数据，采样点t是相对于施加射频脉冲的时刻，angle为求相位角的函数，而conj为求共轭复数的函数。可以理解的是，以施加射频脉冲为0时刻，采样点t是相对于0时刻的时刻。

根据以下公式2得到相位差ΔФ_est(t)的权重w(t)，

w(t)＝abs(S_img(t)×conj(S_LR(t))) 公式2

其中abs为求幅值的函数。

根据以下公式3得到每条k空间线的相位差平均值Ф₀，

其中，TE是每个成像回波的回波时间。

如此，得到每条k空间线的相位差平均值Ф₀。接着，可以引入其他先验信息来减少噪声对相位差的估计精度的影响。比如，可以认为磁场扰动是低频的，那么按采集时间顺序，对多条k空间线各自的相位差平均值Ф₀进行重新排列，并进行滤波处理。

具体地，将多条k空间线各自的相位差平均值Ф₀按照每个成像回波的采集时间进行排列，并作为时间序列进行滤波处理，从而得到每条k空间线的滤波后的相位差平均值Φ’₀。

在本发明的实施例中，滤波处理是加权平均滤波处理、卡尔曼滤波、或者其他滤波处理，而不受限制。

所述加权平均滤波，可以表述为：

其中ΔФ_i为按采集时间排序的第i条k空间线所对应的相位变化，ΔФ'_n为滤波后第n条k空间线所对应的相位变化的估计，w_i为对应第i条空间线在加权平均滤波时的权重；此处加权平均滤波的窗宽为2m+1。一般来说，i越接近于n，权重越大，比如，可以根据高斯函数定义权重：

按此高斯函数定义权重的加权平均滤波即为高斯滤波(Gauss filtering)。

图4是示出了根据一些实施例的滤波处理后的k空间中的k空间线与相位差在滤波前后的示意图，其中细实线为滤波前的对相位差的估计，粗虚线为滤波后的对相位差的估计。可以看出，通过上述滤波处理，可以减小噪声的影响。

接下来，基于滤波处理后的相位差平均值，得到对多条k空间线各自在多个采样点的相位变化估计。

具体地，根据以下公式4得到多条k空间线各自在多个采样点的相位变化估计ΔΦ‘_est(t)，

接下来，根据相位变化估计，生成多条k空间线各自在多个采样点的更新数据，得到更新k空间数据。

具体的，根据以下公式5生成每条k空间线在多个采样点的更新数据S'_img(t)，

可以理解的是，更新k空间数据包括多条k空间线各自在多个采样点的更新数据S'_img(t)。其中，i表示虚数。

判断步骤206，磁共振成像设备100判断是否满足预定条件，当不满足预定条件时，将更新k空间数据作为构建用k空间数据，并返回构建步骤202，当满足预定条件时，进入图像重建步骤207。

其中，预定条件可以是已经到达预定迭代次数或更新k空间数据已经收敛。可以理解的是，预定条件还可以是其他合适的条件，而不受任何限制。

可以理解的是，例如，预定迭代(重复)次数是10次，如果判断出当前的迭代次数尚未到达10次时，则将上述获得的更新k空间数据作为构建用k空间数据，并返回构建步骤202，重复上述步骤202-206。如果判断出当前的迭代次数已经到达10次时，则停止迭代过程，并进入图像重建步骤207。

可以理解的是，如果判断出更新k空间数据尚未收敛时，则将上述获得的更新k空间数据作为构建用k空间数据，并返回构建步骤202，重复上述步骤202-206。如果判断出更新k空间数据已经收敛时，则进入图像重建步骤207。

图像重建步骤207，磁共振成像设备100利用更新k空间数据进行图像重建。

可以理解的是，本发明可以利用Hankel矩阵得到低秩矩阵，用于校正k空间中的k空间线的相位变化，从而消除磁场扰动对磁共振成像的影响，消除磁共振成像中存在的伪影，提高磁共振成像的质量。

此外，由上述公式(5)可知，回波时间越长，磁场扰动引起的相位变化也越显著，因此，还可以通过减小TE来尽量减小磁场扰动引起的相位变化。

如果磁共振成像系统处于非电磁屏蔽环境，则需要先去除电磁干扰的影响(参考已提交专利“干扰消除方法、介质及设备”，CN113176528A/CN113180636A/CN113203969A，这些专利可以通过引用结合在本文中)，再利用本发明提出的方法消除磁场扰动的影响。

类似的，对于本申请实施例应用的其他场景，电子设备也可以按照与上述步骤201-207相似的步骤实施干扰消除方法，区别在于，执行主体不同。

现在参考图5，所示为根据本申请的一个实施例的磁共振成像设备100中的计算机的框图。图5示意性地示出了根据多个实施例的示例计算机1400。在一个实施例中，系统1400可以包括一个或多个处理器1404，与处理器1404中的至少一个连接的系统控制逻辑1408，与系统控制逻辑1408连接的系统内存1412，与系统控制逻辑1408连接的非易失性存储器(NVM)1416，以及与系统控制逻辑1408连接的网络接口1420。

在一些实施例中，处理器1404可以包括一个或多个单核或多核处理器。在一些实施例中，处理器1404可以包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器，应用处理器，基带处理器等)的任意组合。在系统1400采用eNB(Evolved Node B，增强型基站)101或RAN(Radio Access Network，无线接入网)控制器102的实施例中，处理器1404可以被配置为执行各种符合的实施例，例如，如图2所示的实施例。

在一些实施例中，系统控制逻辑1408可以包括任意合适的接口控制器，以向处理器1404中的至少一个和/或与系统控制逻辑1408通信的任意合适的设备或组件提供任意合适的接口。

在一些实施例中，系统控制逻辑1408可以包括一个或多个存储器控制器，以提供连接到系统内存1412的接口。系统内存1412可以用于加载以及存储数据和/或指令。在一些实施例中系统1400的内存1412可以包括任意合适的易失性存储器，例如合适的动态随机存取存储器(DRAM)。

NVM/存储器1416可以包括用于存储数据和/或指令的一个或多个有形的、非暂时性的计算机可读介质。在一些实施例中，NVM/存储器1416可以包括闪存等任意合适的非易失性存储器和/或任意合适的非易失性存储设备，例如HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)，CD(Compact Disc，光盘)驱动器，DVD(Digital Versatile Disc，数字通用光盘)驱动器中的至少一个。

NVM/存储器1416可以包括安装系统1400的装置上的一部分存储资源，或者它可以由设备访问，但不一定是设备的一部分。例如，可以经由网络接口1420通过网络访问NVM/存储器1416。

特别地，系统内存1412和NVM/存储器1416可以分别包括：指令1424的暂时副本和永久副本。指令1424可以包括：由处理器1404中的至少一个执行时导致计算机1400实施如图2所示的方法的指令。在一些实施例中，指令1424、硬件、固件和/或其软件组件可另外地/替代地置于系统控制逻辑1408，网络接口1420和/或处理器1404中。

网络接口1420可以包括收发器，用于为系统1400提供无线电接口，进而通过一个或多个网络与任意其他合适的设备(如前端模块，天线等)进行通信。在一些实施例中，网络接口1420可以集成于系统1400的其他组件。例如，网络接口1420可以集成于处理器1404的，系统内存1412，NVM/存储器1416，和具有指令的固件设备(未示出)中的至少一种，当处理器1404中的至少一个执行所述指令时，计算机1400实现如图2所示的方法。

网络接口1420可以进一步包括任意合适的硬件和/或固件，以提供多输入多输出无线电接口。例如，网络接口1420可以是网络适配器，无线网络适配器，电话调制解调器和/或无线调制解调器。

在一个实施例中，处理器1404中的至少一个可以与用于系统控制逻辑1408的一个或多个控制器的逻辑封装在一起，以形成系统封装(SiP)。在一个实施例中，处理器1404中的至少一个可以与用于系统控制逻辑1408的一个或多个控制器的逻辑集成在同一管芯上，以形成片上系统(SoC)。

计算机1400可以进一步包括：输入/输出(I/O)设备1432。I/O设备1432可以包括用户界面，使得用户能够与计算机1400进行交互；外围组件接口的设计使得外围组件也能够与计算机1400交互。在一些实施例中，计算机1400还包括传感器，用于确定与计算机1400相关的环境条件和位置信息的至少一种。

在一些实施例中，用户界面可包括但不限于显示器(例如，液晶显示器，触摸屏显示器等)，扬声器，麦克风，一个或多个相机(例如，静止图像照相机和/或摄像机)，手电筒(例如，发光二极管闪光灯)和键盘。例如，上述用户界面可以用于显示磁共振成像过程的成像图像以及k空间的图像等。

本申请公开的机制的各实施例可以被实现在硬件、软件、固件或这些实现方法的组合中。本申请的实施例可实现为在可编程系统上执行的计算机程序或程序代码，该可编程系统包括至少一个处理器、存储系统(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。

可将程序代码应用于输入指令，以执行本申请描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。为了本申请的目的，处理系统包括具有诸如例如数字信号处理器(DSP)、微控制器、专用集成电路(ASIC)或微处理器之类的处理器的任何系统。

程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本申请中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。

在一些情况下，所公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。所公开的实施例还可以被实现为由一个或多个暂时或非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质承载或存储在其上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。例如，指令可以通过网络或通过其他计算机可读介质分发。因此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，包括但不限于，软盘、光盘、光碟、只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、或用于利用因特网以电、光、声或其他形式的传播信号来传输信息(例如，载波、红外信号数字信号等)的有形的机器可读存储器。因此，机器可读介质包括适合于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的机器可读介质。

在附图中，可以以特定布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应该理解，可能不需要这样的特定布置和/或排序。而是，在一些实施例中，这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来布置。另外，在特定图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这些特征或者可以与其他特征组合。

需要说明的是，本申请各设备实施例中提到的各单元/模块都是逻辑单元/模块，在物理上，一个逻辑单元/模块可以是一个物理单元/模块，也可以是一个物理单元/模块的一部分，还可以以多个物理单元/模块的组合实现，这些逻辑单元/模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元/模块所实现的功能的组合才是解决本申请所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本申请的创新部分，本申请上述各设备实施例并没有将与解决本申请所提出的技术问题关系不太密切的单元/模块引入，这并不表明上述设备实施例并不存在其它的单元/模块。

需要说明的是，在本专利的示例和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本申请的某些优选实施例，已经对本申请进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。