磁共振線圈合并系數(shù)計(jì)算方法、磁共振成像方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁共振成像領(lǐng)域，特別涉及一種磁共振線圈合并系數(shù)計(jì)算方法、磁共 振成像方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在磁共振成像技術(shù)中，成像的速度是衡量成像方法的一個(gè)很重要標(biāo)準(zhǔn)。限制成像 速度的很重要因素是數(shù)據(jù)采集，以及k空間填充。一般的數(shù)據(jù)采集方式要采滿k空間數(shù)據(jù)， 然后才能進(jìn)行重建得到圖像。磁共振并行采集重建技術(shù)，是利用線圈重組合并的方式，對(duì)欠 采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)，利用填補(bǔ)完整的k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。利用這樣的方式，可以根據(jù)需 求，只采集一部分k空間數(shù)據(jù)，不必采滿整個(gè)k空間。因此這樣的方法可以大大加快成像的 速度。
[0003] 比較常用的并行重建方法之一是GRAPPA。傳統(tǒng)的GRAPPA算法如圖1所示，黑色 實(shí)點(diǎn)代表為實(shí)際采集的k空間數(shù)據(jù)；白色空點(diǎn)為欠采樣需要填補(bǔ)的數(shù)據(jù)；灰色實(shí)點(diǎn)表示為 了計(jì)算線圈合并參數(shù)，而適量全采的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。GRAPPA算法認(rèn)為，圖中任意一個(gè)空心點(diǎn)可 以表示為周?chē)谏珜?shí)點(diǎn)的線性疊加，相當(dāng)于對(duì)多個(gè)線圈的數(shù)據(jù)進(jìn)行了合并。而線圈合并系 數(shù)Ii ij(第i個(gè)線圈，第j個(gè)位置，如圖1)可以通過(guò)黑色的實(shí)點(diǎn)擬合灰色點(diǎn)來(lái)確定。線圈合 并系數(shù)確定后，其他白色空心點(diǎn)即可根據(jù)求得的合并系數(shù)以及黑色實(shí)點(diǎn)計(jì)算填補(bǔ)得到，從 而重建得到完整的k空間數(shù)據(jù)。
[0004] 線圈合并系數(shù)又可稱為卷積核，在傳統(tǒng)方法中，卷積核的計(jì)算方向，只加入了相位 編碼方向，以及通道方向。為了優(yōu)化效果，近年來(lái)，很多方法引入了其他方向如頻率編碼方 向，以及k-t中時(shí)間方向等。這些維度的引入，使卷積核的信息增加，但是隨著過(guò)多的引入， 信息會(huì)出現(xiàn)冗余，而且由于噪聲的影響，使得計(jì)算的系數(shù)仍然受到影響；而卷積核過(guò)大，使 得要擬合的系數(shù)增多，也帶來(lái)計(jì)算的不穩(wěn)定性。而卷積核過(guò)小，則數(shù)據(jù)信息不足，計(jì)算過(guò)程 不夠準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種磁共振并行成像線圈合并系數(shù)計(jì)算方法、磁共振 并行成像方法及其裝置，解決在卷積核選取過(guò)程中的由于卷積核選取過(guò)大造成信息量增 加，信息冗余，并且噪聲過(guò)多，擬合系數(shù)增多，計(jì)算不穩(wěn)定的影響，以及在卷積核選取過(guò)小 時(shí)，計(jì)算數(shù)據(jù)不足，結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種磁共振并行成像線圈合并系數(shù)計(jì)算方法， 包括如下步驟：
[0007] a)采集k空間數(shù)據(jù)，所述k空間數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0008] b)對(duì)所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提煉得到提煉數(shù)據(jù)，所述采集數(shù)據(jù)在提煉方向上的維 數(shù)為n，所述提煉數(shù)據(jù)在所述提煉方向上的維數(shù)為t，所述t、η均為正整數(shù)且t〈n ;
[0009] c)由所述提煉數(shù)據(jù)和所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到線圈合并系數(shù)。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟a)中k空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)方向包括以下任意一種或多種：頻率編 碼方向、相位編碼方向、通道方向、時(shí)間方向、3d掃描中的第二相位編碼方向或上述多個(gè)方 向合并形成的方向。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟b)中數(shù)據(jù)提煉方法為矩陣降維法。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟b)中矩陣降維法包括如下步驟：
[0013] 將所述米集數(shù)據(jù)的第一方向向量作為基礎(chǔ)向量，所述第一方向與提煉方向垂直；
[0014] 計(jì)算所述采集數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，并選取所述協(xié)方差矩陣歸一化正交特征矢量中 特征值較大的前t個(gè)值，組成提煉系數(shù)；
[0015] 由所述提煉系數(shù)計(jì)算得到提煉數(shù)據(jù)。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟b)中矩陣降維法包括如下步驟：
[0017] 將所述采集數(shù)據(jù)的第一方向向量作為基礎(chǔ)向量，所述第一方向與提煉方向垂直；
[0018] 按照相同數(shù)據(jù)方向?qū)⑺霾杉瘮?shù)據(jù)分類(lèi)得到各類(lèi)第一方向向量〇bk_Sxl、0bk_ Sx2、…、0bk_Sxi ;
[0019] 由所述各類(lèi)第一方向向量計(jì)算各類(lèi)樣本第一方向向量均值〇bk_Sml、0bk_Sm2、…、 0bk_Smi和總樣本第一方向向量均值0bk_Sm，并進(jìn)而計(jì)算得到樣本類(lèi)內(nèi)離散度矩陣0bk_ Ssl、0bk_Ss2、...、0bk_Ssi 以及樣本間離散度矩陣 0bk_Ssb ;
[0020] Obk^SsrkObk^Ssb的前t個(gè)最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量分別為wil、wi2、…、wit, 將wil、wi2至wit組合成一個(gè)矩陣作為所述提煉數(shù)據(jù)。
[0021] 進(jìn)一步的，所述第一方向?yàn)樗霾杉瘮?shù)據(jù)的列向量方向或行向量方向。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種磁共振并行成像方法，包括在所述的磁共振并行成像線圈合 并系數(shù)計(jì)算方法計(jì)算得到線圈合并系數(shù)后，根據(jù)所述線圈合并系數(shù)和所述采集數(shù)據(jù)，填補(bǔ) 得到完整的k空間數(shù)據(jù)，將所述完整的k空間數(shù)據(jù)變換到圖像域得到圖像。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種磁共振并行成像裝置，包括：
[0024] 采集單元，適于采集k空間數(shù)據(jù)，所述k空間數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述 k空間數(shù)據(jù)至少包含一個(gè)數(shù)據(jù)方向；
[0025] 計(jì)算單元，適于對(duì)所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提煉得到提煉數(shù)據(jù)，所述采集數(shù)據(jù)在提 煉方向上的維數(shù)為n，所述提煉數(shù)據(jù)在所述提煉方向上的維數(shù)為t，所述t、η均為正整數(shù)且 t〈n，并由所述提煉數(shù)據(jù)和所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到線圈合并系數(shù)；
[0026] 填補(bǔ)單元，適于根據(jù)所述線圈合并系數(shù)和所述采集數(shù)據(jù)，填補(bǔ)得到完整的k空間 數(shù)據(jù)；
[0027] 成像單元，適于將所述完整的k空間數(shù)據(jù)變換到圖像域得到圖像。
[0028] 優(yōu)選的，所述計(jì)算單元適于：將所述采集數(shù)據(jù)的第一方向向量作為基礎(chǔ)向量，所述 第一方向與提煉方向垂直；計(jì)算所述采集數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，并選取所述協(xié)方差矩陣歸一 化正交特征矢量中特征值較大的前t個(gè)值，組成提煉系數(shù)；由所述提煉系數(shù)計(jì)算得到提煉 數(shù)據(jù)。
[0029] 優(yōu)選的，所述計(jì)算單元適于：將所述采集數(shù)據(jù)的第一方向向量作為基礎(chǔ)向量，所述 第一方向與提煉方向垂直；按照相同數(shù)據(jù)方向?qū)⑺霾杉瘮?shù)據(jù)分類(lèi)得到各類(lèi)第一方向向量 0bk_Sxl、0bk_Sx2、…、0bk_Sxi ;由所述各類(lèi)第一方向向量計(jì)算各類(lèi)樣本第一方向向量均 值0bk_Sml、0bk_Sm2、...、0bk_Smi和總樣本第一方向向量均值0bk_Sm，并進(jìn)而計(jì)算得到樣 本類(lèi)內(nèi)離散度矩陣〇bk_Ssl、Obk_Ss2、…、Obk_Ssi以及樣本間離散度矩陣Obk_Ssb ;Obk_ Ssr1=I=Obk^Ssb的前t個(gè)最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量分別為wiI、wi2、…、wit,將wiI、wi2 至wit組合成一個(gè)矩陣作為所述提煉數(shù)據(jù)。
[0030] 通過(guò)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，針對(duì)磁共振并行采集重建過(guò)程中選取的卷積核， 進(jìn)行數(shù)據(jù)重提煉，使得提煉后的數(shù)據(jù)量減小，信號(hào)特征得到增強(qiáng)，利用提煉后的卷積核，進(jìn) 行數(shù)據(jù)填補(bǔ)，得到新的卷積核比原有的得到了優(yōu)化。這樣一方面可以一定程度去除噪聲的 影響，使得信號(hào)特征強(qiáng)化，優(yōu)化系數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性；更進(jìn)一步，可以使得卷積核的選 取更加容易。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)線圈合并系數(shù)計(jì)算示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明磁共振并行成像線圈合并系數(shù)計(jì)算方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為了使本發(fā)明的上述目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更為顯而易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例 對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。
[0034] 本發(fā)明提供了一種磁共振并行成像線圈合并系數(shù)計(jì)算方法，圖2為其流程圖，請(qǐng) 參見(jiàn)圖2,所述方法包括如下步驟：
[0035] S101，采集k空間數(shù)據(jù)，所述k空間數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0036] S102,對(duì)所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提煉得到提煉數(shù)據(jù)，所述采集數(shù)據(jù)在