采集和处理mr数据的方法、mri系统和方法、存储介质

文档序号:434837 发布日期:2021-12-24 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 采集和处理mr数据的方法、mri系统和方法、存储介质 (Method of acquiring and processing MR data, MRI system and method, storage medium ) 是由 曹楠 赖永传 于 2020-06-24 设计创作,主要内容包括:本发明的实施例提供一种采集和处理磁共振数据的方法、磁共振成像系统及方法、计算机可读存储介质。该采集和处理磁共振数据的方法包括:将多次激发成像组织后采集的多组回波数据填充至K空间,其中,该多组回波数据中的至少两组的K空间填充顺序相反;以及,基于在该K空间中填充的回波数据重建图像。(Embodiments of the invention provide a method for acquiring and processing magnetic resonance data, a magnetic resonance imaging system and method, and a computer readable storage medium. The method of acquiring and processing magnetic resonance data comprises: filling a plurality of groups of echo data acquired after imaging tissues are excited for a plurality of times into K space, wherein the filling sequence of the K space of at least two groups of the plurality of groups of echo data is opposite; and reconstructing an image based on the echo data filled in the K space.)

采集和处理MR数据的方法、MRI系统和方法、存储介质

技术领域

本发明公开的实施例涉及医学成像技术,更具体地涉及一种采集和处理磁共振数据的方法、磁共振成像系统和方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)作为一种医学成像模态,可以在不使用X射线或其他电离辐射的情况下获得人体的图像。MRI利用具有强磁场的磁体来产生主磁场B0。当将人体的待成像部位定位于主磁场B0中时,与人体组织中的氢原子核相关联的核自旋产生极化,从而待成像部位的组织在宏观上产生纵向磁化矢量。当施加与主磁场B0的方向相交的射频场B1后,质子旋转的方向发生改变,从而待成像部位的组织在宏观上产生横向磁化矢量。移除射频场B1后,横向磁化矢量以螺旋状进行衰减直至恢复为零,衰减的过程中产生自由感应衰减信号,该自由感应衰减信号能够作为磁共振信号被采集,并基于采集的该信号可以重建待成像部位的组织图像。梯度系统用于发射层面选择梯度脉冲、相位编码梯度脉冲以及频率编码梯度脉冲(也称读出梯度脉冲)以对上述磁共振信号提供三维位置信息,以实现图像重建。

基于不同的临床应用,磁共振成像系统可以被配置为按照不同的扫描序列来对人体组织执行成像扫描,通常,不同的扫描序列在临床应用中具有各自的特点,例如优势和劣势,例如,对于一些能够实现快速采集数据的扫描序列来说,其能够实现快速成像而在临床中被广泛应用,但是也存在图像质量问题,例如由于图像模糊而不利于医学观察。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种采集和处理磁共振数据的方法,包括:

将多次激发成像组织后采集的多组回波数据填充至K空间,其中,所述多组回波数据中的至少两组的K空间填充顺序相反;以及,

基于在所述K空间中填充的回波数据重建图像。

可选地,该多组回波数据中的每相邻两组的K空间填充顺序相反。

可选地,每个回波被填充到所述K空间的一条相位编码线,所述相反的K空间填充顺序包括:

自所述K空间的第一相位编码线逐渐向所述K空间的第二相位编码线填充;以及

自所述K空间的第二相位编码线逐渐向所述K空间的第一相位编码线填充。

可选地,所述第一相位编码线位于所述K空间的第一边缘或者所述第一边缘与所述K空间的中心之间;所述第二相位编码线位于所述K空间的第二边缘或者所述第二边缘与所述K空间的中心之间,所述第一边缘和第二边缘相对。

可选地,所述第一相位编码线位于所述K空间的中心,所述第二相位编码线位于所述K空间的第一边缘或第二边缘,所述第一边缘和第二边缘相对。

可选地,该方法还包括:

计算填充至所述K空间的多组回波数据中的各对应回波的平均值;

基于所述各对应回波的平均值确定中心位置回波,所述中心位置回波是与有效回波时间对应的回波;

对K空间中填充的每组回波数据中的回波位置进行平移,以将所述中心位置回波移动到所述K空间的中心。

可选地,基于所述各对应回波的平均值确定中心位置回波包括:

确定当前设置的回波时间;

基于预先存储的基准回波链确定回波间隔时间;

基于当前设置的回波时间和所述回波间隔时间计算参考回波序号;

确定所述基准回波链中位于所述参考回波序号上的回波;

在所述各对应回波的平均值中确定与所述参考回波序号上的回波最接近的平均值;以及,

将与所述最接近的平均值相关的回波确定为所述中心位置回波。

可选地,基于在所述K空间中填充的回波数据重建图像包括:基于K空间中平移后的各组回波数据中各对应回波的平均值重建图像。

可选地,每次激发成像组织后采集的一组回波数据包括基于多个连续的射频重聚脉冲采集的多个回波。

本发明的另一个实施例提供了一种磁共振成像方法,包括:

执行扫描序列的第一周期,以获得包括多个第一回波的第一回波链;

将所述多个第一回波按照第一顺序分别填充至K空间的多条相位编码线上;

执行所述扫描序列的第二周期,以获得包括多个第二回波的第二回波链;

将所述多个第二回波按照第二顺序分别填充至所述多条相位编码线上;

其中,所述第一顺序和第二顺序相反。

可选地,所述多个第一回波是响应所述第一周期内的多个射频重聚脉冲产生的,所述多个第二回波是响应所述第二周期内的多个射频重聚脉冲产生的。

可选地,所述扫描序列为单次激发快速自旋回波序列。

可选地,所述第一周期和第二周期相邻。

可选地,所述第一顺序为:所述第一回波链中的多个第一回波依次从所述K空间的第一相位编码线填充到所述K空间的第二相位编码线;所述第二顺序为:所述第二回波链中的多个第二回波依次从所述K空间的第二相位编码线填充到所述K空间的第一相位编码线。

可选地,所述K空间的中心位于所述第一相位编码线上、所述第二相位编码线上或者所述第一相位编码线和第二相位编码线之间。

本发明的另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质,用于存储计算机程序,所述计算机程序用于磁共振成像系统中以使磁共振成像系统执行上述任一实施例的方法。

本发明的另一个实施例提供了一种磁共振成像系统,包括:

扫描仪;

数据采集单元;以及

控制器,其用于:

控制所述扫描仪执行扫描序列的第一周期和第二周期,以分别获得包括多个第一回波的第一回波链和包括多个第二回波的第二回波链;以及,

控制所述数据采集单元采集所述多个第一回波和多个第二回波,并将所述多个第一回波按照第一顺序依次填充至K空间的多条相位编码线上,将所述多个第二回波按照第二顺序依次填充至所述多条相位编码线上;所述第一顺序和第二顺序相反。

应理解,提供上文的简要描述是为了以简化的形式介绍在

具体实施方式

中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征,其范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决在上文中或在本公开的任一区段中所提及的任何缺点的实现。

附图说明

参考所附附图,通过阅读下列非限制性实施例的描述,本发明将被更好地理解,其中:

图1示出了一种磁共振成像系统的结构示意图;

图2示出了本发明一个实施例的采集和处理磁共振数据数据的方法的流程图;

图3一方面示出了在每次激发成像组织后采集的一组回波数据,另一方面示出了对该成像组织进行扫描并生成多个回波的扫描序列;

图4示出了本发明另一实施例提供的一种采集和处理磁共振数据的方法;

图5示出了基于各对应回波的平均值确定中心位置回波的流程图;

图6示出了对图3中Nex1和Nex2中得到的两组回波数据进行平移后的填充结果;

图7示出了本发明另一实施例提供的一种磁共振成像方法的流程图;

图8示出了利用现有方式采集磁共振数据获得的分布在K空间中的信号的幅度变化图;

图9示出了对图8中的信号进行反傅里叶变换得到的点扩散函数图;

图10示出了利用本发明实施例获得的分布在K空间中的信号的幅度变化图;

图11示出了对图10中的信号进行反傅里叶变换得到的点扩散函数图;

图12示出了采用现有数据采集方式获得的图像;

图13示出了采用本发明实施例的数据采集方式获得的图像。

具体实施方式

图1示出了一种磁共振成像(MRI)系统的结构示意图,该磁共振成像系统100包括扫描仪110。扫描仪110用于对对象(例如人体)16进行磁共振扫描以生成对象16的感兴趣区域的图像数据,该感兴趣区域可以是预先确定的成像部位或成像组织。一种实施例中,该图像数据可以包括改感兴趣区域的多个切片(或断层)的二维图像数据。

磁共振成像系统可以包括控制器120,其耦合至扫描仪110,以用于控制扫描仪110执行上述磁共振扫描的流程。具体地,控制器120可以通过序列发生器(图中未示出)来向扫描仪110的相关部件(例如下文将描述的射频发生器、梯度线圈驱动器等)发送序列控制信号,使得扫描仪110执行预设的扫描序列。

本领域技术人员可以理解,上述“扫描序列”是指在执行磁共振成像扫描时应用的具有特定幅度、宽度、方向和时序的脉冲的组合,这些脉冲通常可以包括例如射频脉冲和梯度脉冲。该射频脉冲可以包括,例如用于激发人体内质子发生共振的射频发射脉冲、射频重聚脉冲等。该梯度脉冲可以包括,例如层选择梯度脉冲、相位编码梯度脉冲、频率编码梯度脉冲等。通常,可以在磁共振系统中预先设置多个扫描序列,以使得能够选择与临床检测需求相适应的序列,该临床检测需求可以包括,例如成像部位、成像功能、成像效果等。

在实际中,可能需要基于不同的临床应用选择不同的扫描序列类型,例如平面回波成像(EPI)序列、梯度回波(GRE)序列、自旋回波(SE)序列、快速自旋回波(FSE)序列、单次激发快速自旋回波(SSFSE)、弥散加权成像(DWI)序列、反转恢复(IR)序列等等,并且每种扫描序列在不同的临床应用中可能具有不同的扫描序列参数,例如激励次数(Nex)、回波时间、回波链长度、重复时间、反转恢复时间等。

上述激励次数是指对相同组织进行激发的次数,例如可以是施加上述射频发射脉冲的次数。

在一个示例中,扫描仪110可以包括主磁体组件111、床112、射频发生器113、射频发射线圈114、梯度线圈驱动器115、梯度线圈组件116和数据采集单元117。

主磁体组件111通常包括限定在外壳内的环形超导磁体,该环形超导磁体安装在环形的真空容器内。该环形超导磁体及其外壳限定了环绕对象16的圆柱形的空间,如图1所示的扫描腔118。主磁体组件111生成沿扫描腔118的Z方向的恒定磁场,即B0场。通常,B0场中较为均匀的部分形成在主磁体的中心区域中。

床112用于承载对象16,并响应控制器120的控制以沿着Z方向行进以进出上述扫描腔118,例如,在一个实施例中,可以将对象16的成像体积定位至扫描腔中的磁场强度较为均匀的中心区域,以便于对对象16的成像体积进行扫描成像。

上述Z方向通常是对象16定位于床112上时从头部到脚部(或从脚部到头部)延伸的方向,例如选择的层可以是Z方向任一位置处的切片。

磁共振系统利用所形成的B0场将静磁脉冲信号发射至位于扫描腔中的对象16,使得对象16体内的共振体积的质子的进动有序化,产生纵向磁化矢量Mz。

射频发生器113用于响应控制器120的控制信号以产生射频脉冲,例如射频激发脉冲,该射频激发脉冲经(例如射频功率放大器(未示出))放大后施加至射频发射线圈114,使得射频发射线圈114向对象16发射正交于B0场的射频场B1以激发上述共振体积内的原子核,产生横向磁化矢量Mxy。

射频发射线圈114可以包括,例如沿主磁体内围设置的体线圈,或者专用于头部成像的头部线圈。体线圈可以连接发射/接收(T/R)开关(未示出),通过控制该发射/接收开关可以使得体线圈在发射和接收模式进行切换,在接收模式时,体线圈可以用于接收来自对象16的磁共振信号。

当射频激发脉冲结束后,质子群失相位,组织中的宏观横向磁化矢量逐渐衰减,对象16的横向磁化矢量逐渐恢复为零的过程中产生自由感应衰减信号,即能够被采集的磁共振信号。上述磁共振信号可以以“回波”的形式被采集,例如自旋回波或者梯度回波,而采用何种回波采集方式可能影响扫描时间、成像质量等指标。

自旋回波通常利用射频重聚脉冲来使质子群的相位重聚,逐渐增大横向磁化矢量,使得能在射频重聚脉冲结束后采集到回波,采用自旋回波方式的扫描序列包括但不限于SE、FSE和SSFSE等。SE序列在一个重复时间内,在射频发射脉冲后施加一次射频重聚脉冲并采集一个回波,每次采集的回波依次被填充到K空间的一个相位编码线中。FSE序列在一个重复时间内,在射频发射脉冲后施加多次射频重聚脉冲,并采集多个回波,该多个回波被填充到K空间的多个相位编码线中。相较SE序列,FSE序列所需重复执行的次数也即重复时间明显减少,从而加快扫描时间。SSFSE序列在一个重复时间内,在射频发射脉冲后利用连续施加的射频重聚脉冲,采集K空间所需要的所有回波,并被填充到K空间的全部相位编码线中。相较FSE序列,SSFSE只需要一次射频激发即可采集全部回波,因而具有更短的扫描时间。但同时,对于FSE和SSFSE序列来说,由于宏观横向磁化矢量的不断衰减和较长的回波链,使得每个回波的信号幅度不同,这将会引起重建图像的对比度模糊问题,并且这个问题对于SSFSE序列来说尤为明显。

梯度线圈驱动器115用于响应控制器120发出的梯度脉冲控制信号或者匀场控制信号以为梯度线圈组件116提供合适的电流/功率。

梯度线圈组件116一方面在成像空间中形成变化的磁场以便为上述磁共振信号提供三维位置信息,另一方面用于产生B0场的补偿磁场以对B0场进行匀场。

梯度线圈组件116可以包括三个梯度线圈,三个梯度线圈用于分别产生倾斜到互相垂直的三个空间轴(例如X轴、Y轴和Z轴)中的磁场梯度。更具体地,梯度线圈组件116在切片选择方向(Z向)上施加磁场梯度以便在成像体积中进行选层。本领域技术人员理解,该层是三维成像体积中沿着Z向分布的多个二维切片中任意一个。当对该成像进行扫描时,射频发射线圈114将射频激发脉冲发射至成像体积的该层并激发该层。梯度线圈组件116在相位编码方向(Y向)上施加磁场梯度,以便对被激发的层的磁共振信号进行相位编码。梯度线圈组件116在对象16的频率编码方向上施加梯度场,以便对被激发的层的磁共振信号进行频率编码。

数据采集单元117用于响应控制器120的数据采集控制信号以采集上述(例如由体线圈或者表面线圈接收的)磁共振信号,在一个实施例中,该数据采集单元117可以包括,例如射频前置放大器、相位检测器以及模拟/数字转化器,其中射频前置放大器用于对磁共振信号进行放大,相位检测器用于对放大后的磁共振信号进行相位检测,模拟/数字转换器用于将经相位检测的磁共振信号从模拟信号转换为数字信号。

数据采集单元117进一步用于响应控制器120的数据存储控制信号以将该数字化的磁共振信号(或回波)存储在K空间中。K空间是带有空间定位编码信息的磁共振信号原始数据的填充空间。具体地,数据采集单元117响应控制器120的数据存储控制信号,将数字化的磁共振信号按照特定的方式填充至K空间中。

磁共振成像系统100可以包括图像重建单元130,其用于K空间中存储的数据进行反傅里叶变换来重建对象16的成像体积的三维图像或者一系列二维切片图像。具体地,图像重建单元130可以基于与控制器120进行通信以执行上述的图像重建。

磁共振成像系统100可以包括处理单元140,其可以对上述三维图像或者图像序列中的任一图像进行任何需要的图像处理,例如图像校正、确定图像的显示参数等。上述的图像处理可以是对图像在对比度、均匀度、清晰度、亮度等任一方面做出的改进或适应性调整。具体地,处理单元140可以基于与控制器120进行通信以执行上述的图像处理。

在一种实施例中,控制器120、图像重建单元130和处理单元140可以分别或者共有地包括计算机和存储介质,在该存储介质上记录要由计算机执行的预定的控制程序、数据处理程序,例如该存储介质上可以存储用于实施成像扫描、图像重建、图像处理等的程序,例如,可以存储用于实施本发明实施例的磁共振数据的存储方法、磁共振成像方法的程序。上述存储介质可以包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、或非易失性存储卡。

磁共振成像系统100可以包括显示单元150,其可以用于显示操作界面以及数据采集、处理过程中产生的各种数据、图像或参数。

该磁共振成像系统100包括控制台160,其可以包括用户输入设备,诸如键盘和鼠标等,控制器120可以响应用户基于操作控制台160或者设置在主磁体壳体上的操作面板/按键等产生的控制命令,来与扫描仪110、图像重建单元、处理单元140、显示单元150等进行通信。

图2示出了本发明一个实施例的采集和处理磁共振(MR)数据的方法的流程图,如2所示,该方法包括步骤S21和步骤S23。

在步骤S21中,将多次激发成像组织后采集的多组回波数据填充至K空间,其中,所述多组回波数据中的至少两组的K空间填充顺序相反。

在步骤S23中,基于基于在该K空间中填充的回波数据重建图像。

具体地,“多次激发成像组织”是指多次重复采集同一成像组织(例如成像体积的一层)的磁共振数据,也可以是指针对该同一成像组织多次重复施加射频发射脉冲,激发该成像组织的次数即激励次数(NEX)。

每组回波数据中较先生成或较先采集的回波相较较晚生成或较晚采集的回波具有更大的信号幅度,即按照回波生成或采集的先后顺序,回波的信号幅度逐渐降低。

可选地,该多组回波数据中的每相邻两组的K空间填充顺序相反,即在相邻的两次激发后采集的回波按照相反的顺序填充至K空间。

在一个示例中,上述相反的K空间填充顺序包括:自K空间的第一相位编码线逐渐向该K空间的第二相位编码线填充;以及,自该第二相位编码线逐渐向第一相位编码线填充。

在一个实施例中,上述第一相位编码线可以位于K空间的第一边缘,第二相位编码线可以位于K空间的第二边缘。该第一边缘和第二边缘可以分别相对地设置在K空间中心的两侧,并且第一边缘和第二边缘之间的相位编码的数量可以基于图像尺寸来确定,例如,对应于一幅128*128的图像,K空间至少具有128条相位编码线,在某些应用中,需要采集128个回波以填满该至少128个相位编码线,此时,该第一相位编码线和第二相位编码线分别位于填充空间的两个边缘,即第一边缘和第二边缘。则对于一组回波数据来说,从第一边缘填充到第二边缘,对于另一组回波数据来说,从第二边缘填充到第一边缘。

在另一些应用中,仅需要采集一半数量的回波以填充一半K空间,并基于填充的一半K空间数据镜像地得到另一半K空间地数据,以这种方式得到整个K空间填充数据,例如,针对该128*128的图像,可以仅采集具有64个回波的回波链,将一组回波链中的64个回波从K空间的中心依次填充到一个边缘,例如第二边缘,并将另一组回波链中的64个回波反向地从该第二边缘依次填充到K空间中心。在采用这种应用的实施例中,该第一相位编码线位于K空间中心,该第二相位编码线位于K空间的第二边缘。

在仅需要填充一半K空间的应用中,为了便于后续的图像重建,通常会少量地多采集多个回波以填充另一半K空间的部分相位编码线,例如,针对该128*128的图像,可以采集具有72个回波的回波链,此时,第一相位编码线可以位于第一边缘和K空间中心之间,将一组回波链中的72个回波从位于该第一边缘和K空间中心之间第一相位编码线依次(经过K空间中心)填充到第二边缘,并将另一组回波链中的74个回波反向地从该第二边缘依次(经过K空间中心)填充到第一相位编码线。在采用这种填充方式的实施例中,第一相位编码线位于第一边缘和K空间中心之间,第二相位编码线位于第二边缘。

图3一方面示出了在每次激发成像组织后采集的一组回波数据e0,e1,e2…en+m被填充至K空间中的示意图。上述K空间可以包括多条相位编码线y-m,y-m+1…y-1y0,y1,y2…yn,y0位于K空间中心,yn位于K空间的边缘,例如第二边缘,该K空间还可以具有与第二边缘对应的第一边缘。上述边缘、第一边缘、第二边缘是指第一个或最后一个回波填充的位置,而不是用于限制K空间本身的储存容量。其中n和m均为自然数。例如n可以等于63(对应从y0到y63的64条相位编码线),m可以等于8(对于多采集的8条相位编码线y-8到y-1。本领域技术人员理解,这些相位编码线依次具有步进的相位梯度。

作为示例,在一次激发Nex1中,多个回波e0,E1,E2…En+m自K空间的第一相位编码线(例如y-m)逐渐向K空间的第二相位编码线(例如yn)填充,此时,第一相位编码线的填充信号具有较大的信号幅度,并且从第一相位编码线到第二相位编码线的信号幅度逐渐降低。

作为示例,在另一次激发Nex2中,多个回波e0,E1,E2…En+m自K空间的第二相位编码线(例如yn)逐渐向K空间的第一相位编码线(例如y-m)填充,此时,第二相位编码线的填充信号具有较大的信号幅度,并且从第二相位编码线到第一相位编码线的信号幅度逐渐增强。

进一步地,当进一步重复激发该成像组织,并采集相应的多组回波数据时,又可以沿着相对于前次填充后相反的方向进行填充。例如,在另一次激发Nex3中,该多组回波又自K空间的第一相位编码线逐渐填充至第二相位编码线,此时,第一相位编码线的填充信号具有较大的信号幅度,并且从第一相位编码线到第二相位编码线的信号幅度逐渐降低。

图3另一方面还示出了对该成像组织进行扫描并生成该多个回波e0,e1,e2…en+m的扫描序列,其中,通过施加单个射频发射脉冲来实现对成像组织的每次激励,并在该单个射频发射脉冲后连续施加多个射频重聚脉冲来产生对应的回波e0,e1,e2…en+m,在进行K空间填充时,每个回波填充至K空间的一条相位编码线。在一个示例中,射频发射脉冲为90度或近似角度的射频脉冲,射频重聚脉冲为180度或近似角度的射频脉冲。

上述扫描序列优选地为SSFSE序列,其中,在单次射频发射脉冲后连续施加多个射频重聚脉冲,基于该多个射频重聚脉冲所采集到的回波可以填充至整个K空间,通过本发明的实施例,使得在采用SSFSE序列进行成像时,既能够保证足够短的成像时间,又具有提升的图像锐度,尤其是图像边缘部分的锐度。

在步骤S23中,基于在K空间中填充的回波数据重建图像可以包括:基于填充至该K空间的多组回波数据的平均值重建图像。通过多次重复采集同一成像组织获得该同一组织的多个回波,并获取该多个回波的平均信号幅度,避免仅基于在一次激发后获得的一组回波进行图像重建引起的数据误差。

并且,当按照相反顺序填充K空间时,使得相同编码线处的多个回波的幅度大小不一,例如在Nex1中,相位编码线y-m-yn上的信号幅度从最大逐渐变为最小,而在Nex2中,相位编码线y-m-yn上的信号幅度从最小逐渐变为最大,以此类推,使得每条相位编码线的信号幅度的平均值与其它相位编码线的信号幅度的平均值更接近(差异较小)。

图4示出了本发明另一实施例提供的一种采集和处理磁共振数据的方法,如图4所示,该方法与图1所示的实施例的方法类似,区别在于,该方法进一步包括步骤S41、S43和S45。

在步骤S41中,计算填充至该K空间的多组回波数据中的各对应回波的平均值。在步骤S42中,基于各对应回波的平均值确定中心位置回波,该中心位置回波是与有效回波时间对应的回波。在步骤S45中,对K空间中填充的每组回波数据中的回波位置进行平移,以将该中心位置回波移动到K空间的中心。

本领域技术人员理解,在进行磁共振成像扫描时,可能自动或手动地设置回波时间(Time of Echo,TE),其是指扫描序列的同一个周期(或同一个重复时间)中射频发射脉冲中心到一个回波的中心之间的时间。因此,基于设置的回波时间和回波间隔(EchoSpacing,ESP)时间可以确定对应该回波时间的回波的序号,现有技术中通常将该序号的回波填充至K空间中心,例如,当回波时间为4毫秒,回波间隔为1毫秒时,则在进行K空间填充时,可以将回波链中的第4个回波填充在K空间中心,然后按照先后顺序填充其它的回波。

然而,当采用本领域实施例的相反顺序填充K空间后,通过现有技术确定的序号将不再适合被填充到K空间中心,为了在不改变对比度的情况下提升图像清晰度,需要重新计算有效回波时间(effective TE)。本实施例中,可以在磁共振成像系统中预先存储基准回波链,该基准回波链是按照现有技术、对特定物质进行扫描、数据采集和填充的回波链,该特定物质具有与人体的成像组织相同或接近的属性特征(例如,具有相同或接近的T2(横向弛豫时间)值)。该基准回波链的各回波具有固定的回波间隔(例如1毫秒)。

图5示出了基于各对应回波的平均值确定中心位置回波的流程图。如图5所示,在步骤S43中,基于各对应回波的平均值确定中心位置回波,其具体可以包括以下步骤:

步骤S51:确定当前设置的回波时间(例如4毫秒);

步骤S52:基于预先存储的基准回波链确定回波间隔时间(例如1毫秒);

步骤S53:基于当前设置的回波时间和所述回波间隔时间计算参考回波序号,该参考回波序号是该基准回波链中的某个回波的序号。例如,参考回波序号是通过设置的回波时间除以回波间隔来确定的,即基准回波链所有回波的第4个是参考回波序号;

步骤S54:确定该基准回波链中位于参考回波序号上的回波,例如该第4个回波,其具有特定的信号幅度,例如0.25;

步骤S55:在上述各对应回波的平均值中确定与该参考回波序号上的回波最接近的平均值,例如,将在步骤S41中确定的该多组回波数据中的第一个回波值的平均值到最后一个回波的平均值中确定与0.25最接近的一个(例如0.251)作为最接近的平均值(或者有效平均值);以及,

步骤S56:将于最接近的平均值相关的回波确定为上述中心位置回波。

例如,如图3所示的,当前的填充结果中,第9个回波(e8)位于K空间中心,而如果在步骤S43中得到的结果是第六个回波平均值为0.251,与0.25最接近,则在步骤S45中,通过对每组回波数据在K空间中的位置进行平移,使得每组回波数据中的第六个回波位于K空间中心的相位编码线y0上。上述“平移”是指不改变各回波之间本身的顺序。

图6示出了对图3中Nex1和Nex2中得到的两组回波数据进行平移后的填充结果。

因此,在步骤S23中进行图像重建时,可以基于K空间中平移后的各组回波数据进行图像重建,具体地,基于平移后的各对应回波的平均值进行图像重建。

图7示出了本发明另一实施例提供的一种磁共振成像(MRI)方法的流程图。如图7所示,该方法包括步骤S71、S72、S73和S74。

在步骤S71中,执行扫描序列的第一周期,以获得包括多个第一回波的第一回波链。该扫描序列可以与图3所示的扫描序列类似,本领域技术人员理解,该扫描序列的一个周期可以是从一个射频激发开始到相应的回波链结束的时间,或者相邻两个射频发射脉冲中心之间的时间(即重复时间)。当需要重复N次采集同一成像组织的磁共振数据时,可以执行同一扫描序列的N(N大于1)个周期,其中,可以在每个周期内,施加射频发射脉冲和位于该射频发射脉冲之后的多个射频重聚脉冲。每个第一回波是基于第一周期内的多个射频重聚脉冲产生的,例如,每个射频重聚脉冲之后可以采集一个能够填充至一条相位编码线上的第一回波。

步骤S72中,将该多个第一回波按照第一顺序分别填充至K空间的多条相位编码线上,例如,该第一顺序可以是:第一回波链中的多个第一回波依次从K空间的第一相位编码线填充到该K空间的第二相位编码线上。

步骤S73中,执行该扫描序列的第二周期,以获得包括多个第二回波的第二回波链。本步骤中,在第二周期内,施加射频发射脉冲和位于该射频发射脉冲之后的多个射频重聚脉冲,每个第二回波是基于该第二周期内的多个射频重聚脉冲产生的。

步骤S74中,将该多个第二回波按照第二顺序分别填充至该多条相位编码线上,其中,第一顺序和第二顺序相反。例如,该第二顺序可以是:第二回波链中的多个第二回波依次从第二相位编码线填充到第一相位编码线。

正如上文描述的那样,K空间的中心可以位于第一相位编码线上、第二相位编码线上或者第一相位编码线和第二相位编码线之间,具体的应用示例可以类似于上文中的相应描述,在此不再赘述。

该扫描序列优选地为SSFSE序列,可选地,也可以是FSE序列,即使在FSE序列中一次激发后不能完全填充K空间,但是只要重复多次采集了多条相位编码线上的回波,就可以通过使相邻两次采集的回波的填充顺序相反,来提升图像的清晰度。

在一种实施例中,该第一周期和第二周期相邻。当针对同一成像组织执行扫描序列的多个周期时,可以使得每相邻两个周期内采集的回波的K空间填充顺序相反。

在其它实施例中,第一周期和第二周期可以不相邻,例如,在一个实施例中,当具有4个周期,则可以前两个周期内采集的回波的K空间填充顺序相同,而后两个周期内采集的回波的K空间填充顺序与前两次填充顺序相反。

再如,当具有5个周期,可以仅使其中一个周期内采集的回波的K空间填充顺序与其它周期内的填充顺序相反,只要有助于提升图像清晰度即可。

基于以上描述,本发明的实施例还可以提供一种磁共振成像系统,其可以包括扫描仪、数据采集单元和控制器。本实施例的磁共振成像系统的结构和工作原理可以类似于图1所示的系统,区别在于,该控制器用于控制扫描仪和数据采集单元执行上述磁共振成像方法的实施例,例如:

控制该扫描仪执行扫描序列的第一周期和第二周期,以分别获得包括多个第一回波的第一回波链和包括多个第二回波的第二回波链;以及,

控制数据采集单元采集该多个第一回波和多个第二回波,并将该多个第一回波按照第一顺序依次填充至K空间的多条相位编码线上,将该多个第二回波按照第二顺序依次填充至该多条相位编码线上。其中,第一顺序和第二顺序相反。

基于以上描述,本发明的实施例还可以提供一种计算机可读存储介质,用于存储计算机程序,该计算机程序用于磁共振成像系统中,以控制磁共振成像系统执行上述采集和处理磁共振数据的方法以及磁共振成像方法的任一实施例。

图8示出了利用现有方式采集磁共振数据获得的分布在K空间中的信号的幅度变化图,图9示出了对图7中的信号进行反傅里叶变换得到的点扩散函数图;图10示出了利用本发明实施例获得的分布在K空间中的信号的幅度变化图,图11示出了对图10中的信号进行反傅里叶变换得到的点扩散函数图。其中,图8中在靠近K空间中心区域与靠近边缘区域的信号幅度具有较大差异,而图10中具有较小的信号幅度差异,这有利于重建出更清晰的图像,减少容易出现在图像边缘的模糊问题。图9中的信号分布较宽,而图11中的信号分布较为集中,这反映了采用本发明实施例时重建图像具有更好的空间分辨率。

图12示出了采用现有数据采集方式获得的图像,图13示出了采用本发明实施例的数据采集方式获得的图像,图13所示的图像具有更好的清晰度。

如本文中所使用的,以单数叙述且冠以用词“一”或“一个”的元件或步骤应该被理解为不排除所述元件或步骤的复数,除非此类排除被明确地陈述。此外,参照本发明的“一个实施例”并不旨在被解释为排除同时纳入所叙述的特征的额外实施例的存在。而且,除非明确叙述相反情况,实施例“包含(comprising)”、“包括(including)”、“具有(having)”具有特定性质的元件或多个元件可包括不具有该性质的附加的这样的元件。术语“包括(including)”和“其中(in which)”被用作相应的术语“包含(comprising)”和“其特征在于(wherein)”的简明语言对等词。此外,在所附权利要求中,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记,并且不旨在对其对象强加数值要求或特定位置顺序。

此书面说明书使用示例来公开本发明,包括最佳模式,也可以使任何相关技术领域的普通技术人员能够实现本发明,包括制造并使用任何设备或系统以及执行任何涵盖的方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定,并可包括本领域技术人员知道的其他示例。如果它们具有与权利要求书的文字语言没有区别的结构要素,或者它们包括与权利要求书的文字语言无实质区别的等效结构要素,则旨在使该其它示例落在权利要求书的范围内。

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