具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的骨骼组织定量成像方法、系统、介质及终端将超短回波时间成像和定量磁化率成像相结合来实现骨骼组织的定量成像，细节清晰，满足骨骼组织成像的应用需求，极具实用性。特别地，所述骨骼组织包括膝关节软骨和皮质骨中的一种或组合。以下以膝关节软骨为例进行详细说明。

如图1和图2所示，于一实施例中，本发明的骨骼组织定量成像方法包括以下步骤：

步骤S1、基于超短回波时间序列采集骨骼组织的磁共振图像。

具体地，采用超短回波时间序列采集骨骼组织的磁共振图像。其中，所述超短回波时间序列采用不施加选层梯度的硬脉冲进行信号激励。该硬脉冲具有较大的频宽，可以激发整个膝关节线圈覆盖的有效体积。在x、y、z三个梯度方向施加频率编码，通过控制梯度大小方向实现中心向外的放射状k空间采集，即使用径向(radial)轨迹填充整个球形k空间。选择三维(3D)超短回波时间序列采集磁共振图像时，采用12通道膝关节线圈进行信号采集。具体的参数包括：回波时间包括一个超短回波TE1＝0.05ms(50μs)，两个常规回波TE2＝2.24ms、TE3＝3.53ms；重复时间TR＝6000ms；视野FOV＝160×200mm；in plane分辨率为0.9×0.9mm；层厚为0.9mm，共254层。

于本发明一实施例中，基于超短回波时间序列采集骨骼组织的磁共振图像包括以下步骤：

11)基于超短回波时间序列采集骨骼组织的多通道的磁共振原始k空间数据。

12)根据实际的径向采样轨迹计算所述磁共振原始k空间数据的密度补偿函数。

13)根据所述密度补偿函数对非笛卡尔空间的磁共振原始k空间数据进行密度补偿。

14)利用卷积核函数对密度补偿后的所述非笛卡尔空间的磁共振原始k空间数据进行网格化处理，使所述非笛卡尔空间的磁共振原始k空间数据重采样到笛卡尔坐标系下。

15)利用傅里叶变换基于笛卡尔坐标系下的磁共振原始k空间数据获取各通道的磁共振原始图像。

16)利用自适应算法对各个通道的磁共振原始图像进行通道合并，得到骨骼组织的多回波的磁共振图像。

步骤S2、对所述磁共振图像进行水脂分离，得到水图、脂肪图和场图。

具体地，由于膝关节有脂肪的存在，脂肪和水中的氢质子共振频率存在差异，直接用常规的定量磁化率图像重建流程得到的磁化率数值是不准确的。因此需要对所述磁共振图像进行水脂分离。于本发明一实施例中，基于graph cut算法对所述磁共振图像进行水脂分离。

步骤S3、对所述场图进行去背景场处理，得到局部场图像。

于本发明一实施例中，对所述场图进行去背景场处理包括以下步骤：

31)对所述场图的幅度图像进行阈值处理，获取骨骼区域的掩膜。

32)基于PDF(Projection onto Dipole Field)算法去除所述骨骼区域外的背景场，得到所述局部场图像。

步骤S4、对所述局部场图像进行偶极子反演，得到所述骨骼组织的定量磁化率图像。

具体地，基于STAR-QSM(streaking reduction in QSM)算法对所述局部场图像进行偶极子反演。

采用本发明的骨骼组织定量成像方法得到的定量磁化率图像中，图3右侧所示的股骨膝关节软骨在图像上有着清晰的结构，股骨膝关节软骨深层呈现逆磁性。逐渐往浅层磁化率数值呈现从逆磁性逐渐到顺磁性的变化趋势。这一变化规律与软骨中胶原纤维的磁化率各向异性有关。深层的胶原纤维走向与主磁场大致平行，而浅层的胶原纤维走向与主磁场大致垂直。这种差异造成了软骨各层所测磁化率数值的差异。同时，图3左侧的皮质骨定量磁化率成像也是很清晰的。由于本发明所采集的图像是等体素的，故相比于其他在轴状面采用较厚层厚的采集方式相比，本发明的骨骼组织定量成像方法在这个切面也能很好地观察到皮质骨结构，其总体呈现逆磁性。

如图4所示，于一实施例中，本发明的骨骼组织定量成像系统包括采集模块41、分离模块42、去除模块43和成像模块44。

所述采集模块41用于基于超短回波时间序列采集骨骼组织的磁共振图像。

所述分离模块42与所述采集模块41相连，用于对所述磁共振图像进行水脂分离，得到水图、脂肪图和场图。

所述去除模块43与所述分离模块42相连，用于对所述场图进行去背景场处理，得到局部场图像。

所述成像模块44与所述去除模块43相连，用于对所述局部场图像进行偶极子反演，得到所述骨骼组织的定量磁化率图像。

其中，采集模块41、分离模块42、去除模块43和成像模块44的结构和原理与上述骨骼组织定量成像方法的步骤一一对应，故在此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的骨骼组织定量成像方法。优选地，所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图5所示，于一实施例中，本发明的终端包括：处理器51和存储器52。

所述存储器52用于存储计算机程序。

所述存储器52包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所述处理器51与所述存储器52相连，用于执行所述存储器52存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的骨骼组织定量成像方法。

优选地，所述处理器51可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明的骨骼组织定量成像方法、系统、介质及终端将超短回波时间成像与定量磁共振成像相结合，实现了骨骼组织的定量成像，能够很好地显示两者的解剖结构；通过比较关节炎或者其他骨骼疾病患者与正常受试者在关节软骨和皮质骨磁化率数值上的差异，为后续临床进行软骨和骨骼研究提供了有效的工具。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。