專利名稱：基于圖像域疊加的propeller磁共振數(shù)據(jù)重建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振數(shù)據(jù)重建技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種基于圖像域疊加的 PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建新方法。
背景技術(shù)：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是當(dāng)前臨床醫(yī)學(xué)影像學(xué)的重 要檢查手段之一，由于數(shù)據(jù)采集時(shí)間比較長(zhǎng)，成像易受運(yùn)動(dòng)干擾，如何有效地克服運(yùn)動(dòng)對(duì)成 像的影響，一直以來(lái)是磁共振成像研究的熱點(diǎn)與技術(shù)難題之一。PROPELLER (PeriodicalIy Rotated Overlapping ParallEL Lines with Enhanced Reconstruction,螺方寵獎(jiǎng))(圖 1) 方法能夠利用K空間中心重疊采樣區(qū)域的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)采集過(guò)程中受檢查者的運(yùn)動(dòng)信息，從 而實(shí)現(xiàn)K空間條的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，對(duì)于運(yùn)動(dòng)偽影有很好的消除效果。完成運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后，PROPELLER數(shù)據(jù)的重建是個(gè)典型的非笛卡爾數(shù)據(jù)的重建問(wèn)題，非 笛卡爾數(shù)據(jù)的重建一直是磁共振重建研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，直接求和(DirectSummation) 傅立葉變換，一般被認(rèn)為可以較高精度的實(shí)現(xiàn)圖像重建，但是由于計(jì)算復(fù)雜度很高，很難 推廣到實(shí)際應(yīng)用中。目前應(yīng)用于PROPELLER采樣數(shù)據(jù)重建的主要算法為卷積插值網(wǎng)格化 (Gridding)算法，但由于這種算法的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)含有旁瓣，導(dǎo)致重建結(jié)果中含有混疊現(xiàn)象。根據(jù)PROPELLER數(shù)據(jù)采樣的獨(dú)特性和傅里葉變換的線性性質(zhì)，并參考FBP重建算 法，提出本發(fā)明所涉及的基于圖像域疊加的PROPELLER重建算法，這種算法與Gridding算 法的本質(zhì)區(qū)別在于，Gridding算法在K空間域進(jìn)行插值，而本文算法在圖像域進(jìn)行插值，所 以該算法簡(jiǎn)稱為iPROPELLER算法，i代表圖像空間(image)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建新方 法，該磁共振數(shù)據(jù)重建新方法可以有效的避免混迭偽影的干擾，獲得更高的圖像重建精度。本發(fā)明的目的可通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建新方法，其特征在于包括以下 步驟(1)基于PROPELLER采集方式采集磁共振數(shù)據(jù)；(2)對(duì)每個(gè)K空間條進(jìn)行密度補(bǔ)償后進(jìn)行二維逆快速傅里葉變換重建出臨時(shí)圖 像；(3)在圖像域?qū)εR時(shí)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和旋轉(zhuǎn)校正；(4)將校正后的臨時(shí)圖像疊加得到最后的重建結(jié)果。所述步驟⑴中的K空間采用個(gè)數(shù)和每個(gè)K空間條采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)定為每10度采集 一個(gè)K空間條，共采集18個(gè)，每個(gè)K空間條采集24行相位編碼線，每條相位編碼線采樣256 個(gè)數(shù)據(jù)，信號(hào)疊加平均次數(shù)為1。本基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建新方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠明顯減少混迭現(xiàn)象，使重建圖像更為清晰。


圖1是本發(fā)明的基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建新方法的圖像處理 過(guò)程的示意圖；圖2是PR0PELLERMRI的K空間采樣軌跡圖；圖3 (a)是本發(fā)明方法進(jìn)行圖像處理的仿真的Sh印p-Logan體模圖像；圖3(b)是采用傳統(tǒng)DFT算法重建的圖像顯示結(jié)果；圖3(c)是采用傳統(tǒng)Gridding算法重建的圖像顯示結(jié)果；圖3(d)是采用本發(fā)明方法的重建圖像顯示結(jié)果；圖3(e)是圖3(b)與圖3(a)的差值圖像；圖3(f)是圖3(c)與圖3(a)的差值圖像；圖3(g)是圖3(d)與圖3(a)的差值圖像。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建新方法的具體實(shí)施過(guò)程 如圖1所示，包括四個(gè)步驟如下步驟1數(shù)據(jù)采集。按照?qǐng)D2的設(shè)計(jì)采樣方式，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中K空間采樣個(gè)數(shù)和 每個(gè)K空間條采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)定為每10度采集一個(gè)K空間條，共采集18個(gè)，每個(gè)K空間條采 集24行相位編碼線，每條相位編碼線采樣256個(gè)數(shù)據(jù)，信號(hào)疊加平均次數(shù)為1。將采樣數(shù)據(jù) 存入一 3維數(shù)組。步驟2用采集的K空間條數(shù)據(jù)分別重建臨時(shí)圖像。將采集到的18個(gè)水平K空間 條分別進(jìn)行采樣密度補(bǔ)償，然后補(bǔ)零到笛卡爾坐標(biāo)空間中，即將24*256的矩陣放在K空間 的中間位置，周?chē)a(bǔ)零，成為256*256的K空間矩陣，然后通過(guò)逆FFT變換重建出臨時(shí)圖像。步驟3圖像域運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和旋轉(zhuǎn)校正。通過(guò)頻域相關(guān)或圖像域優(yōu)化搜索等方法估計(jì) 采集每個(gè)K空間條時(shí)，成像物體的層內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)Δ θ與水平與豎直方向上平移運(yùn)動(dòng)參 數(shù)(ΔΧ，Δ y)，在圖像域直接進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償。對(duì)于旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償，將重建出的臨時(shí)圖像沿相反方 向旋轉(zhuǎn)Δ θ即可。對(duì)于平移補(bǔ)償，只需根據(jù)(ΔΧ，Δ y)，將旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的子圖像做相反的 方向平行移動(dòng)，最終使該子圖像與參考圖像保證空間位置上一一對(duì)準(zhǔn)關(guān)系即可。層內(nèi)運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償后，還可能存在一些由于層間運(yùn)動(dòng)，或彈性變形造成的不能補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)，可通過(guò)相關(guān)加 權(quán)方法予以補(bǔ)償，相關(guān)系數(shù)的確定可以通過(guò)計(jì)算子圖像之間的相關(guān)系數(shù)獲得。另外采集到的各個(gè)K空間條都要放在第一個(gè)K空間條的位置上然后補(bǔ)零重建，相 當(dāng)于頻域旋轉(zhuǎn)了一定的角度，重建的臨時(shí)圖像需要逆旋轉(zhuǎn)同樣的角度進(jìn)行補(bǔ)償。以采集到 的第二個(gè)K空間條為例，設(shè)它與作為參考的第一個(gè)K空間條的角度為θ，如果把第二個(gè)K空 間條的數(shù)據(jù)放在第一個(gè)K空間條的位置上，相當(dāng)于把它沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了 θ，進(jìn)行傅立 葉變換后，根據(jù)傅立葉變換旋轉(zhuǎn)不變定理(頻域的旋轉(zhuǎn)等同與圖像域同樣角度的旋轉(zhuǎn))，要 將重建出的臨時(shí)圖像沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)θ，才能進(jìn)入下一步驟的處理中。步驟4圖像域疊加。將步驟3得到的校正后的臨時(shí)圖像直接疊加起來(lái)，就得到了 最終的重建結(jié)果。
為了將傳統(tǒng)圖像重建方法與本方法做比較，因此對(duì)圖3(a)所示的體模圖像分別 采用DFT算法、Gridding算法和本方法的進(jìn)行三種算法的重建處理，最后分析比較各種重 建方法的效果。圖3(b)至圖3(d)示出了 PROPELLER采樣軌跡參數(shù)為(18，24，256)時(shí)，分別應(yīng)用 DFT、Gridding與本發(fā)明算法的最終重建圖像。圖(a)為用于仿真的Sh印p-Logan體模圖 像；圖(b)為DFT算法重建結(jié)果，顯然圖像周?chē)嬖诿黠@的混迭；圖(c)為Gridding算法 重建結(jié)果，圖像內(nèi)部也可見(jiàn)混迭現(xiàn)象；圖(d)本發(fā)明所涉及iPROPELLER算法重建結(jié)果，很明 顯，基本上沒(méi)有任何混迭現(xiàn)象。圖3(e)、圖3(f)、圖3(g)分別給出了三種重建結(jié)果與真實(shí) 參考圖像圖3(a)之間的差值圖像，對(duì)于重建中圖像內(nèi)部混迭現(xiàn)象的顯示更為清楚。本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，在本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，按照本領(lǐng)域的 普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段對(duì)本發(fā)明內(nèi)容所做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在 本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于包括以下步驟(1)基于PROPELLER采集方式采集磁共振數(shù)據(jù)；(2)對(duì)每個(gè)K空間條進(jìn)行密度補(bǔ)償后進(jìn)行二維逆快速傅里葉變換重建出臨時(shí)圖像；(3)在圖像域?qū)εR時(shí)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和旋轉(zhuǎn)校正；(4)將校正后的臨時(shí)圖像疊加得到最后的重建結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建方法，其特征 在于所述步驟(1)中的K空間采樣個(gè)數(shù)和每個(gè)K空間條采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)定為每10度采集一 個(gè)K空間條，共采集18個(gè)，每個(gè)K空間條采集24行相位編碼線，每條相位編碼線采樣256 個(gè)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于圖像域疊加的PROPELLER磁共振數(shù)據(jù)重建方法，包括以下步驟(1)基于PROPELLER采集方式采集磁共振數(shù)據(jù)；(2)對(duì)每個(gè)K空間條進(jìn)行密度補(bǔ)償后進(jìn)行二維逆快速傅里葉變換重建出臨時(shí)圖像；(3)在圖像域?qū)εR時(shí)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和旋轉(zhuǎn)校正；(4)將校正后的臨時(shí)圖像疊加得到最后的重建結(jié)果。的特點(diǎn)。該磁共振數(shù)據(jù)重建新方法可以有效的避免混迭偽影的干擾，獲得更高的圖像重建精度。
文檔編號(hào)G01R33/56GK101995561SQ201010517528
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者馮衍秋, 陳武凡 申請(qǐng)人:南方醫(yī)科大學(xué)