本發(fā)明涉及mri(magnetic?resonance?imaging，磁共振成像)，特別是非笛卡爾軌跡堆疊重建方法、裝置及mri系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、星形堆疊(stack-of-stars)，或稱徑向堆疊(stack-of-radial)，是mri中使用的一種3d(三維)軌跡，是一種3d非笛卡爾軌跡。它結(jié)合了平面內(nèi)徑向采樣和層方向的直線采樣(即笛卡爾采樣)。使用這種軌跡的序列通常被稱為starvibe(star?volumeinterpolated?breath-hold?examination，星形容積插值屏息檢查)序列。

2、圖1為常規(guī)的笛卡爾(cartesian)坐標(biāo)系和星形堆疊軌跡的示例圖，其中，11為常規(guī)的笛卡爾坐標(biāo)系，如11所示，笛卡爾坐標(biāo)系中，在每一層的平面內(nèi)分布著多根互相平行的采集線，每一根采集線上均勻分布著多個(gè)采集點(diǎn)，每個(gè)采集點(diǎn)位于一個(gè)笛卡爾網(wǎng)格上；12為星形堆疊的軌跡，如12所示，在每一層的平面內(nèi)徑向分布著多根采集線，所有采集線都從該層的中心出發(fā)，到該層的邊緣結(jié)束，不同層的同一位置的采集線互相平行。其中，x方向?yàn)樽x出方向，y方向?yàn)橄辔痪幋a方向，z方向?yàn)檫x層方向。

3、在磁共振成像的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，總是要求進(jìn)行更快的掃描。一種常見的方法是跳過一些采集線，使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ们凡蓸拥臄?shù)據(jù)集重建圖像。作為三維非笛卡爾軌跡，星形堆疊可能在平面內(nèi)和/或?qū)臃较蛏喜蓸硬蛔?，這兩者通常都需要三維非笛卡爾重建方法。

4、三維非笛卡爾grappa(generalized?auto?calibrating?partially?parallelacquisitions，廣義自校準(zhǔn)并行采集)算法可用于重建欠采樣星形堆疊數(shù)據(jù)集。與grappa的常見算法(即笛卡爾算法)不同，在整個(gè)k空間中不存在全局適用的單個(gè)grappa內(nèi)核。相反，不同的“局部”內(nèi)核必須應(yīng)用于k空間的不同位置，這很耗時(shí)。此外，由于采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)并不完全在笛卡爾網(wǎng)格上，因此必須進(jìn)行一些近似，這可能會(huì)增加重建圖像上的信號(hào)失真。

5、基于三維sense(sensitivity?enconding，敏感度編碼成像)的算法是另一種常見的替代方案。它顯式使用線圈靈敏度圖來(lái)重建圖像，線圈靈敏度圖通常通過校準(zhǔn)掃描提取。sense算法的主要問題是，與grappa算法相比，它對(duì)混疊偽影非常敏感，圖像邊緣上的混疊會(huì)導(dǎo)致中心出現(xiàn)偽影。為了避免這個(gè)問題，通常使用更大的fov(field?of?view，視野)或過采樣或飽和帶來(lái)消除混疊，但這樣會(huì)增加采集時(shí)間。

6、spirit(iterative?self-consistent?parallel?imaging?reconstruction?fromarbitrary?k-space，任意k空間迭代自一致性并行成像重建)算法和衍生的espirit(aneigenvalue?approach?to?spirit，利用特征值的spirit)算法也可以用于三維非笛卡爾重建。它們可以以迭代的方式重建缺失的k空間線(grappa類型)或重建全采樣圖像(sense類型)。通常，一些超參(如：正則化強(qiáng)度)必須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定，且重建時(shí)間將比直接方法或多或少更長(zhǎng)，具體的重建時(shí)間取決于迭代次數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例一方面提出了非笛卡爾軌跡堆疊重建方法和裝置，以減少由層方向欠采樣的非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集的成像數(shù)據(jù)重建得到的mr圖像中的混疊偽影，并降低重建計(jì)算量，提高重建速度；另一方面提出了mri系統(tǒng)，以減少由層方向欠采樣的非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集的成像數(shù)據(jù)重建得到的mr圖像中的混疊偽影，并降低重建計(jì)算量，提高重建速度。

2、一種非笛卡爾軌跡堆疊重建方法，該方法包括：

3、采用非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集目標(biāo)部位的三維成像數(shù)據(jù)，其中，在每一層的平面內(nèi)進(jìn)行全采樣，在層方向進(jìn)行欠采樣，將采集的三維成像數(shù)據(jù)填充到三維k空間中，得到層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集；

4、采集目標(biāo)部位的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將采集的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)填充到三維k空間中，得到三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集；

5、將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別映射到笛卡爾網(wǎng)格，得到層方向欠采樣的三維k空間笛卡爾成像數(shù)據(jù)集；

6、采用三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集擬合得到廣義自校準(zhǔn)并行采集grappa內(nèi)核；

7、采用grappa內(nèi)核對(duì)層方向欠采樣的三維k空間笛卡爾成像數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建，得到全采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集；

8、根據(jù)全采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集得到重建的磁共振mr圖像。

9、所述將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別映射到笛卡爾網(wǎng)格，包括：

10、使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)格算法，將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別插值到笛卡爾網(wǎng)格；或者，

11、對(duì)層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行二維非均勻快速傅里葉變換nuff，得到圖像，再對(duì)圖像進(jìn)行快速傅里葉變換，得到二維k空間笛卡爾數(shù)據(jù)。

12、所述使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)格算法，將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別插值到笛卡爾網(wǎng)格之前，進(jìn)一步包括：

13、采用徑向密度補(bǔ)償算法將位于三維k空間中心區(qū)域的成像數(shù)據(jù)的信號(hào)幅度調(diào)低，將位于三維k空間邊緣區(qū)域的成像數(shù)據(jù)的信號(hào)幅度調(diào)高。

14、所述采用非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集目標(biāo)部位的三維成像數(shù)據(jù)，包括：

15、對(duì)目標(biāo)部位的不同層采用相同的采集軌跡類型；或者，

16、對(duì)目標(biāo)部位的不同層采用不同的采集軌跡類型；

17、且，當(dāng)對(duì)目標(biāo)部位的不同層采用不同的采集軌跡類型時(shí)，不同層的采集軌跡對(duì)齊或者不對(duì)齊。

18、所述非笛卡爾軌跡堆疊為星形堆疊，或者螺旋堆疊。

19、所述層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的三維k空間和所述三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的k空間在每個(gè)方向上的單位坐標(biāo)的大小相同；

20、且，所述將采集的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)填充到三維k空間中，包括：

21、將采集的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)填充到三維k空間的中心區(qū)域。

22、一種非笛卡爾軌跡堆疊重建裝置，該裝置包括：

23、成像數(shù)據(jù)采集模塊，用于采用非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集目標(biāo)部位的三維成像數(shù)據(jù)，其中，在每一層的平面內(nèi)進(jìn)行全采樣，在層方向進(jìn)行欠采樣，將采集的三維成像數(shù)據(jù)填充到三維k空間中，得到層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集；

24、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集目標(biāo)部位的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將采集的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)填充到三維k空間中，得到三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集；

25、映射模塊，用于將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別映射到笛卡爾網(wǎng)格，將所有成像數(shù)據(jù)映射完畢，得到層方向欠采樣的三維k空間笛卡爾成像數(shù)據(jù)集；

26、廣義自校準(zhǔn)并行采集grappa內(nèi)核擬合模塊，用于采用三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集擬合得到grappa內(nèi)核；

27、重建模塊，用于采用grappa內(nèi)核對(duì)層方向欠采樣的三維k空間笛卡爾成像數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建，得到全采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集；對(duì)全采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集進(jìn)行逆快速傅里葉變換，得到重建的磁共振mr圖像。

28、所述映射模塊將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別映射到笛卡爾網(wǎng)格，包括：

29、使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)格算法，將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)分別插值到笛卡爾網(wǎng)格；或者，

30、對(duì)層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集中的每層的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行二維非均勻快速傅里葉變換nuff，得到圖像，再對(duì)圖像進(jìn)行快速傅里葉變換，得到二維k空間笛卡爾數(shù)據(jù)。

31、所述成像數(shù)據(jù)采集模塊得到的層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的三維k空間和所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集模塊得到的三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的k空間在每個(gè)方向上的單位坐標(biāo)的大小相同，且，

32、所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集模塊將采集的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)填充到三維k空間中，包括：將采集的三維笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)填充到三維k空間的中心區(qū)域。

33、一種磁共振成像mri系統(tǒng)，該mri系統(tǒng)包括如上任一所述的非笛卡爾軌跡堆疊重建裝置。

34、本發(fā)明實(shí)施例中，通過將采用非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集的每層的成像數(shù)據(jù)分別映射到笛卡爾網(wǎng)格，以將層方向欠采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為層方向欠采樣的三維k空間笛卡爾成像數(shù)據(jù)集，然后采用三維k空間笛卡爾校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集擬合得到grappa內(nèi)核，采用grappa內(nèi)核對(duì)層方向欠采樣的三維k空間笛卡爾成像數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建，得到全采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集，對(duì)全采樣的三維k空間成像數(shù)據(jù)集進(jìn)行ifft，得到重建的mr圖像，從而大大減少了由層方向欠采樣的非笛卡爾軌跡堆疊采集方式采集的成像數(shù)據(jù)重建得到的mr圖像中的混疊偽影，提高了mr圖像質(zhì)量，且降低了重建計(jì)算量，從而提高了重建速度。