專利背景
截至悼局踏2013年3月,在
磁共振成像過程中,平面回波成像序列是一種快速的、只需要單鞏厚鞏龍個激發脈衝就可獲得完整圖像的磁共振成像序列。磁共振梯度系統周期性變換,產生一系列梯度回波;受激平面的圖像通過對產生的回波序列使用傅立葉變換而得到。
在傳統的
平面回波成像中,序列的相位編碼梯度和頻率編碼梯度分別如圖1中表示的a和b,由於硬體系統的不完美,比如渦電流,數據採集延遲,磁場漂移等原因,在正和負的頻率編碼梯度下讀出的數據存在差異,如回波中心不一致,k空間每條線的間隔不等等情況。由於回波序列中奇數和偶數回波時間的不匹配或者相位差導致在重建之後得到的正常圖像在偏離實際的圖像視野一半的位置出現低強度的附加圖像,此踏盼凳即為N/2偽影,圖像出現了整體漂移以及變形如圖5所示。
為了儘可能地消除N/2偽影,2013年3月前技術中採用了一些校正方法,主要為兩種:相位校正和單邊讀出梯度法。
相位校正法包括一維相位校正方法以及二維相位校正法。一維相位校正法,在讀取數據之前,採集幾個不加相位編碼的回波信號,如圖1中的回波信號c,根據簽地第一個和第二個回波信號,算出它們相位差異,把這些相位差作為校正量來校正採集到的圖像數據,即校正所有偶數項信號和奇數項信號之間的相位差。由於不是所有偶數項信號與奇數項信號之間的相位差都等於求得的校正量,所以該方法雖然簡單,但是效果不好,並不能有效地消除N/2偽影,同時2013年3月前的一維相位校正法並不能同時校正平面回波圖像的變形,這在低磁場的磁共振系統尤為明顯。
二維相位校正法,同樣是在讀取圖像數據前,採集一序列加相位編碼的回波信號,利用這些採集到的數據糾正真正的圖像數據。該方法消除N/2偽影的效果比較好,但是序列採集時間延長,平面回波成像序列失去了快速成像的優點。
單邊讀出梯度法只在一個極性的讀出梯度時採集數據,該方法可以完全避免N/2偽影問題,但是不能糾正圖像變形,浪費掃描時間。而且由於回波時間間隔比較長,圖像在相位編碼方向上的位移,以及因磁場不均勻導致的圖像變形更為嚴重。
綜上所述,2013年3月前技術中能夠有效消除N/2偽影的校正方法採集時間較長或者不能夠校正由於偏離場而導致的圖像變形,採集時間較短的校正方法去除N/2偽影的效果比較差且同時也不能夠校正圖像的變形。因此,需要提供一種更為精準的平面回波成像序列的圖像重建方法。
發明內容
專利目的
為了解決2013年3月前技術中平面回波成像序列中消除N/2偽影效果差,不能校正圖像變形,以及採集時間較長的問題,《平面回波成像序列圖像的重建方法》提供了一種更為精準的平面回波成像序列的圖像重建方法。
技術方案
一種平面回波成像序列的圖像重建方法拘厚戰頸,包括如下步驟:
獲取平面回波成像數據Si,並同時採集三條沒有經過相位編碼的參考回波信號R1、R2、R3,所述三條參考回波信號分別為偶信號、奇信號以及偶信號;
通過所述參考回波信號計算出需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數;
將所述平面回波成像數據沿讀出方向進行一維傅立葉變換得變換結果FSi,並用所述校正參數校正FSi,計算出校正後的平面回波成像數據;
對校正後的平面回波成像數據沿相位編碼方向做一維傅立葉變換得到圖像。
可選地,所述校正參數包括零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
。
可選地,對所述平面回波成像數據的偶數項信號或者奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
其中
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
可選地,對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
其中
,n為讀出方向樣本點的糊跨剃序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述設疊榆sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
可選地,所述校正參數包括零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
。
可選地,對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
所述
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,Npe為相位編碼方向樣本點總數。
可選地,對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),--
其中
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,Npe為相位編碼方向樣本點總數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
與第一一次項相位
、第二一次項相位
關聯,所述第一一次項相位
為所述參考回波信號R
1與R
2的一次項相位差,所述第二一次項相位
為所述參考回波信號R
2與R
3的一次項相位差。
可選地,所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
。
可選地,所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
與第一零次項相位
、第二零次項相位
關聯,所述第一零次項相位
為所述參考回波信號R
1與R
2的零次項相位差,所述第二零次項相位
為所述參考回波信號R
2與R
3的零次項相位差。
可選地,所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
。
可選地,對所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換後複數共軛相乘,用來計算需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數。
可選地,將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換得變換結果:FR1、FR2與FR3,
FR1=FT1D{R1}
FR2=FT1D{R2}
FR3=FT1D{R3}
然後將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘得運算結果:P1(n)、P2(n),
P1(n)=FR1(n)×conj[PR2(n)]
P2(n)=FR3(n)×conj[FR2(n)]
其中n的取值範圍為[1,Nro];
分別取P1(n)、P2(n)的幅值最大值AMAX1、AMAX2;
將所述P1(n)及P2(n)鄰近兩點的複數共軛相乘得運算結果:DP1(n)、DP2(n),
DP1(n)=P1(n+1)×conj[P1(n)]
DP2(n)=P2(n+1)×conj[P2(n)]
將所述DP
1(n)對應所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1的所有點相加得運算結果SDP
1(n),
,所述DP
2(n)對應所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2的所有點相加得運算結果SDP
2(n),
,其中τ為預設參數,δ為0或1,當所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1或所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2時,δ=1,否則δ=0;
分別取所述SDP
1(n)與SDP
2(n)的相位即可得所述第一一次項相位
、所述第二一次項相位
。
可選地,對所述P
1(n)及P
2(n)的相位進行校正,以消除
和
的影響,得到校正結果CP
1(n)、CP
2(n),
將所述CP
1(n)對應所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1的所有點相加得運算結果SCP
1(n),
,所述CP
2(n)對應所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2的所有點相加得運算結果SCP
2(n),
,其中τ為預設參數,δ為0或1,當所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1或所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2時,δ=1,否則δ=0;
分別取所述SCP
1(n)與SCP
2(n)的相位即可得所述第一零次項相位
、所述第二零次項相位
。
可選地,所述預設參數τ=0.5。
可選地,若使用多通道採集平面回波數據,則將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘然後進行多通道合併,包括:
其中l與Ncoil分別為接收通道序數、接收通道的總數。
改善效果
《平面回波成像序列圖像的重建方法》提供了平面回波成像序列的圖像重建方法,保持了一維相位校正法快速簡單的優點,且能夠在有偏離場存在的情況下有效地去除N/2偽影,同時能夠校正由於偏離場存在而導致的圖像變形。
附圖說明
圖12013年3月前技術中的平面回波成像序列示意圖;
圖2為《平面回波成像序列圖像的重建方法》中的平面回波成像序列圖像重建方法的流程示意圖;
圖3為平面回波數據的相位偏差和相位偏移校正示意圖;
圖4為該發明中所述參考數據線的示意圖;
圖5為未經過校正的平面回波圖像;
圖6為採用該發明中技術方案採集的平面回波信號K空間數據;
圖7為採用該發明中技術方案校正的平面回波圖像。
技術領域
《平面回波成像序列圖像的重建方法》涉及磁共振成像領域,尤其是涉及一種平面回波成像序列圖像的重建方法。
權利要求
1.一種平面回波成像序列的圖像重建方法,其特徵在於,包括如下步驟:獲取平面回波成像數據Si,並同時採集三條沒有經過相位編碼的參考回波信號R1、R2、R3,所述三條參考回波信號分別為偶信號、奇信號以及偶信號;通過所述參考回波信號計算出需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數;將所述平面回波成像數據沿讀出方向進行一維傅立葉變換得變換結果FSi,並用所述校正參數校正FSi,計算出校正後的平面回波成像數據;對校正後的平面回波成像數據沿相位編碼方向做一維傅立葉變換得到圖像。
2.如權利要求1所述平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述校正參數包括零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
。
3.如權利要求2所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,對所述平面回波成像數據的偶數項信號或者奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
其中
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
4.如權利要求2所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
其中
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
5.如權利要求1或2所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述校正參數包括零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
。
6.如權利要求5所述的平面回波序列圖像重建方法,其特徵在於,對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
所述
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,Npe為相位編碼方向樣本點總數。
7.如權利要求5所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項信號進行校正,得到校正後的數據CFSi(n),
其中
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,Npe為相位編碼方向樣本點總數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
8.如權利要求5所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
與第一一次項相位
、第二一次項相位
關聯,所述第一一次項相位
為所述參考回波信號R
1與R
2的一次項相位差,所述第二一次項相位
為所述參考回波信號R
2與R
3的一次項相位差。
9.如權利要求8所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
。
10.如權利要求5所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
與第一零次項相位
、第二零次項相位
關聯,所述第一零次項相位
為所述參考回波信號R
1與R
2的零次項相位差,所述第二零次項相位
為所述參考回波信號R
2與R
3的零次項相位差。
11.如權利要求10所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
。
12.如權利要求8所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
對所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換後複數共軛相乘,用來計算需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數。
13.如權利要求12所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換得變換結果FR1、FR2與FR3,
FR1=FT1D{R1}
FR2=FT1D{R2}
FR3=FT1D{R3}
然後將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘得運算結果P1(n)、P2(n),
P1(n)=FR1(n)×conj[FR2(n)]
P2(n)=FR3(n)×conj[FR2(n)]
其中n的取值範圍為[1,Nro];
分別取P1(n)、P2(n)的幅值最大值AMAX1、AMAX2;
將所述P1(n)及P2(n)鄰近兩點的複數共軛相乘得運算結果DP1(n)、DP2(n),
DP1(n)=P1(n+1)×conj[P1(n)]
DP2(n)=P2(n+1)×conj[P2(n)]
將所述DP
1(n)對應所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1的所有點相加得運算結果SDP
1(n),
,所述DP
2(n)對應所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2的所有點相加得運算結果SDP
2(n),
,其中τ為預設參數,δ為0或1,當所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1或所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2時,δ=1,否則δ=0;
分別取所述SDP
1(n)與SDP
2(n)的相位即可得所述第一一次項相位
、所述第二一次項相位
。
14.如權利要求13所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
對所述P1(n)及P2(n)的相位進行校正,以消除和的影響,得到校正結果CP1(n)、CP2(n),
將所述CP
1(n)對應所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1的所有點相加得運算結果SCP
1(n),
,所述CP
2(n)對應所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2的所有點相加得運算結果SCP
2(n),
,其中τ為預設參數,δ為0或1,當所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1或所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2時,δ=1,否則δ=0;
分別取所述SCP
1(n)與SCP
2(n)的相位即可得所述第一零次項相位
、所述第二零次項相位
。
15.如權要求13或14中任一項所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述預設參數τ=0.5。
16.如權利要求13所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
若使用多通道採集平面回波數據,則將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘然後進行多通道合併,包括:
其中l與Ncoil分別為接收通道序數、接收通道的總數。
實施方式
如背景技術中提到的在平面回波成像序列圖像重建過程中,由於讀出梯度正負極性的差異,導致讀出的數據並不完全一致,如回波中心不一致,K空間上每條線的間隔不等等,在圖像上即表現為N/2偽影,同時又由於磁場的不均勻性即偏離場的存在,圖像會出現一定的變形,因此需要提供一種平面回波成像序列的圖像重建方法,以克服上述問題。
如圖2所示,一種平面回波成像序列的圖像重建方法,包括如下步驟:
步驟S10,獲取平面回波成像數據Si,並同時採集三條沒有經過相位編碼的參考回波信號R1、R2、R3,所述三條回波信號分別為偶信號、奇信號以及偶信號;
步驟S11,通過所述參考回波信號計算出需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數;
步驟S12,將所述平面回波成像數據沿讀出方向進行一維傅立葉變換得變換結果FSi,並用所述校正參數校正FSi,計算出校正後的平面回波成像數據;
步驟S13,對校正後的平面回波成像數據沿相位編碼方向做一維傅立葉變換得到圖像。
下面結合實例具體說明平面回波成像序列圖像的重建過程。
執行步驟S10,獲取平面回波成像數據Si,並同時採集三條沒有經過相位編碼的參考回波信號R1、R2、R3,所述三條回波信號分別為偶信號、奇信號以及偶信號。
脈衝激發以及磁場梯度周期性變換,產生一系列梯度回波,平面回波成像數據Si即這些梯度回波信號,同時採集三條沒有經過相位編碼的回波信號,這裡需要說明的是,三個參考回波信號的採集是在成像數據採集的同一次掃描中進行的。
執行步驟S11,通過所述參考回波信號計算出需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數;
所述校正參數包括零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
,零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
。
如圖3所示,圖中的水平直線代表了在理想情況下平面回波信號的相位隨回波位置的變化。與之相交的有一定角度的直線代表了在有偏離場ΔB存在的情況下回波信號的相位隨回波位置的變化。同時由於正負極性差異而散落在直線兩側的數據即表示正負回波信號的相位差異。偏離場ΔB的存在導致平面回波圖像存在一定的變形,而散落在直線兩側所表示的回波信號差異表現在圖像上即是N/2偽影。
為了得到清晰完整的能夠用於診斷的高質量圖像,必須要消除偽影以及校正圖像的變形。當偏離場ΔB的主要來源為讀出(以x軸表示)小梯度的切換時,它與空間位置x呈一定的線性關係。因此而產生的回波信號相位偏差及偏移也成線性變化。
用
表述沿讀出方向的回波信號相位,則有
、
、
,其中零次項相位偏移
、一次項相位偏移
、零次項相位偏差
、一次項相位偏差
。
從上面可以看出,校正零次項相位偏差及一次項相位偏差即可消除N/2偽影帶來的影響,而校正零次項相位偏移及一次項相位偏移即可校正ΔB帶來的圖像變形。
下面詳細介紹零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
,零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
這四個校正參數的計算的具體過程,如下:
如圖4所示,分別為三條採集的參考回波信號幅值,明顯可見奇偶回波在k空間的位置差異,參考回波信號R1與R3同為偶數項信號或者奇數項信號,參考回波信號R2明顯向右偏移。需要說明的是圖中的參考的回波信號的幅值、頻率等信息都是在一次實驗中獲取的數據,並不表示採用該技術方案的參考回波信號必須與圖示中的幅值頻率一致。
將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換後複數共軛相乘,用來計算需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數。下面以R1和R2、R2和R3傅立葉變換後複數共軛相乘為例進行說明:
將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換得變化結果FR1、FR2以及FR3,
FR1=FT1D{R1}
FR2=FT1D{R2}
FR3=FT1D{R3}
然後將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘得運算結果P1(n)、P2(n),
P1(n)=FR1(n)×conj[FR2(n)]
P2(n)=FR3(n)×conj[FR2(n)]
其中n的取值範圍為[1,Nro],n及所述Nro分別為讀出方向的樣本點序數、總樣本點的個數。分別取P1(n)、P2(n)的幅值最大值AMAX1、AMAX2;
將所述P1(n)及P2(n)鄰近兩點的複數共軛相乘得運算結果DP1(n)、DP2(n),
DP1(n)=P1(n+1)×conj[P1(n)]
DP2(n)=P2(n+1)×conj[P2(n)]
將所述DP1(n)對應所述P1(n)幅值大於τ×AMAX1的所有點相加得運算結果SDP1(n),
所述DFP2(n)對應所述P2(n)幅值大於τ×AMAX2的所有點相加得運算結果SDP2(n),
其中τ為預設參數,比如τ=0.5,δ為0或1,當所述P1(n)幅值大於τ×AMAX1或所述P2(n)幅值大於τ×AMAX2時,δ=1,否則δ=0。
分別取所述SDP1(n)與SDP2(n)的相位即可得第一一次項相位第二一次項相位
對所述P1(n)及P2(n)的相位進行校正,以消除和的影響,得到校正結果CP1(n)、CP2(N),
將所述CP1(n)對應所述P1(n)幅值大於τ×AMAX1的所有點相加得運算結果SCP1(n),
所述CP2(n)對應所述P2(n)幅值大於τ×AMAX2的所有點相加得運算結果SCP2(n),
其中τ為預設參數,比如τ=0.5,δ為0或1,當所述FP1(n)幅值大於τ×AMAX1或所述FP2(n)幅值大於τ×AMAX2時,δ=1,否則δ=0。
分別取所述SCP1(n)與SCP2(n)的相位即可得第一零次項相位第二零次項相位
所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
與所述第一一次項相位
、所述第二一次項相位
關聯,所述第一一次項相位為
第一與第二參考信號沿讀出方向的一次項相位差,所述第二一次項相位
為第三與第二參考信號沿讀出方向的一次項相位差。
則所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
。
所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
與第一零次項相位
、第二零次項相位
關聯,所述第一零次項相位為
第一(R
1)與第二(R
2)參考信號沿讀出方向的零次項相位差,所述第二零次項相位
為第三(R
3)與第二(R
2)參考信號沿讀出方向的零次項相位差。
則所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
。
執行步驟S12,對所述平面回波成像數據沿讀出方向進行一維傅立葉變換得FSi,並用所述校正參數校正FSi,計算出校正後的平面回波成像數據。
如果只對平面回波數據進行N/2偽影校正,只需要使用零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
,通常有兩種方法:
方法一:對所述平面回波成像數據的偶數項信號或者奇數項信號進行校正:
方法二:對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項信號進行校正:
如果只對平面回波數據進行變形校正,只需要使用零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
,包括對所述平面回波成像數據的偶數項信號與奇數項進行校正:
如果需要同時對平面回波數據進行N/2偽影以及變形校正,包括:
方法一:對所述平面回波成像數據的偶數項信號進行偏移校正,對偶數項以及奇數項信號進行偏移和偏差校正:
方法二:對所述平面回波成像數據的偶數項信號進行偏移和偏差校正,對奇數項信號進行偏移校正:
方法三:對所述平面回波成像數據的偶數項信號和奇數項信號同時進行偏移和1/2偏差校正:
上述所有公式中,所述
,n為讀出方向樣本點的序數,Nro為讀出方向總樣本點的個數,Npe為相位編碼方向總樣本點的個數,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性一致時,所述sign=+1,當所述參考回波信號與平面回波成像信號的相應奇偶梯度極性相反時,所述sign=-1。
執行步驟S13,對校正後的平面回波成像數據沿相位編碼方向做一維傅立葉變換得到圖像。即I=FT1D{CFS},圖6~7分別為採用《平面回波成像序列圖像的重建方法》的技術方案所採集的成像K空間數據以及經過校正的圖像。
在磁共振系統中,2013年3月前普遍採用多通道方式採集成像數據,因此在該技術方案中,若通過多通道方式採集平面回波數據,則需要將經過傅立葉變換的參考回波信號複數共軛相乘後進行多通道合併,具體計算方式如下:
其中l與Ncoil分別為接收通道序數、接收通道的總數。
需要說明的是,通過以上的實施方式的描述,該領域的技術人員可以清楚地了解到《平面回波成像序列圖像的重建方法》的部分或全部可藉助軟體並結合必需的通用硬體平台來實現。基於這樣的理解,該發明的技術方案本質上或者說對2013年3月前技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來,該計算機軟體產品可包括其上存儲有機器可執行指令的一個或多個機器可讀介質,這些指令在由諸如計算機、計算機網路或其他電子設備等一個或多個機器執行時可使得該一個或多個機器根據該發明的實施例來執行操作。機器可讀介質可包括,但不限於,軟碟、光碟、CD-ROM(緊緻盤-唯讀存儲器)、
磁光碟、ROM(
唯讀存儲器)、RAM(
隨機存取存儲器)、EPROM(
可擦除可程式唯讀存儲器)、EEPROM(
電可擦除可程式唯讀存儲器)、磁卡或光卡、
快閃記憶體、或適於存儲機器可執行指令的其他類型的介質/機器可讀介質。
《平面回波成像序列圖像的重建方法》可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如:個人計算機、伺服器計算機、手持設備或攜帶型設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、置頂盒、可程式的消費電子設備、網路PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分散式計算環境等。
《平面回波成像序列圖像的重建方法》可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述,例如程式模組。一般地,程式模組包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程式、對象、組件、數據結構等等。也可以在分散式計算環境中實踐該申請,在這些分散式計算環境中,由通過通信網路而被連線的遠程處理設備來執行任務。在分散式計算環境中,程式模組可以位於包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。
綜上所述,《平面回波成像序列圖像的重建方法》提供的平面回波成像序列的圖像重建方法,能夠在保持平面回波序列成像快速成像特點的情況下,有效地去除N/2偽影,同時還能夠校正由於偏離場存在而導致的圖像變形。
榮譽表彰
2016年12月7日,《平面回波成像序列圖像的重建方法》獲得第十八屆中國專利金獎。
10.如權利要求5所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
與第一零次項相位
、第二零次項相位
關聯,所述第一零次項相位
為所述參考回波信號R
1與R
2的零次項相位差,所述第二零次項相位
為所述參考回波信號R
2與R
3的零次項相位差。
11.如權利要求10所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述零次項相位偏差因子
、所述零次項相位偏移因子
。
12.如權利要求8所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
對所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換後複數共軛相乘,用來計算需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數。
13.如權利要求12所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換得變換結果FR1、FR2與FR3,
FR1=FT1D{R1}
FR2=FT1D{R2}
FR3=FT1D{R3}
然後將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘得運算結果P1(n)、P2(n),
P1(n)=FR1(n)×conj[FR2(n)]
P2(n)=FR3(n)×conj[FR2(n)]
其中n的取值範圍為[1,Nro];
分別取P1(n)、P2(n)的幅值最大值AMAX1、AMAX2;
將所述P1(n)及P2(n)鄰近兩點的複數共軛相乘得運算結果DP1(n)、DP2(n),
DP1(n)=P1(n+1)×conj[P1(n)]
DP2(n)=P2(n+1)×conj[P2(n)]
將所述DP
1(n)對應所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1的所有點相加得運算結果SDP
1(n),
,所述DP
2(n)對應所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2的所有點相加得運算結果SDP
2(n),
,其中τ為預設參數,δ為0或1,當所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1或所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2時,δ=1,否則δ=0;
分別取所述SDP
1(n)與SDP
2(n)的相位即可得所述第一一次項相位
、所述第二一次項相位
。
14.如權利要求13所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
對所述P1(n)及P2(n)的相位進行校正,以消除和的影響,得到校正結果CP1(n)、CP2(n),
將所述CP
1(n)對應所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1的所有點相加得運算結果SCP
1(n),
,所述CP
2(n)對應所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2的所有點相加得運算結果SCP
2(n),
,其中τ為預設參數,δ為0或1,當所述P
1(n)幅值大於τ×AMAX
1或所述P
2(n)幅值大於τ×AMAX
2時,δ=1,否則δ=0;
分別取所述SCP
1(n)與SCP
2(n)的相位即可得所述第一零次項相位
、所述第二零次項相位
。
15.如權要求13或14中任一項所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,所述預設參數τ=0.5。
16.如權利要求13所述的平面回波成像序列圖像重建方法,其特徵在於,
若使用多通道採集平面回波數據,則將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘然後進行多通道合併,包括:
其中l與Ncoil分別為接收通道序數、接收通道的總數。
實施方式
如背景技術中提到的在平面回波成像序列圖像重建過程中,由於讀出梯度正負極性的差異,導致讀出的數據並不完全一致,如回波中心不一致,K空間上每條線的間隔不等等,在圖像上即表現為N/2偽影,同時又由於磁場的不均勻性即偏離場的存在,圖像會出現一定的變形,因此需要提供一種平面回波成像序列的圖像重建方法,以克服上述問題。
如圖2所示,一種平面回波成像序列的圖像重建方法,包括如下步驟:
步驟S10,獲取平面回波成像數據Si,並同時採集三條沒有經過相位編碼的參考回波信號R1、R2、R3,所述三條回波信號分別為偶信號、奇信號以及偶信號;
步驟S11,通過所述參考回波信號計算出需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數;
步驟S12,將所述平面回波成像數據沿讀出方向進行一維傅立葉變換得變換結果FSi,並用所述校正參數校正FSi,計算出校正後的平面回波成像數據;
步驟S13,對校正後的平面回波成像數據沿相位編碼方向做一維傅立葉變換得到圖像。
下面結合實例具體說明平面回波成像序列圖像的重建過程。
執行步驟S10,獲取平面回波成像數據Si,並同時採集三條沒有經過相位編碼的參考回波信號R1、R2、R3,所述三條回波信號分別為偶信號、奇信號以及偶信號。
脈衝激發以及磁場梯度周期性變換,產生一系列梯度回波,平面回波成像數據Si即這些梯度回波信號,同時採集三條沒有經過相位編碼的回波信號,這裡需要說明的是,三個參考回波信號的採集是在成像數據採集的同一次掃描中進行的。
執行步驟S11,通過所述參考回波信號計算出需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數;
所述校正參數包括零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
,零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
。
如圖3所示,圖中的水平直線代表了在理想情況下平面回波信號的相位隨回波位置的變化。與之相交的有一定角度的直線代表了在有偏離場ΔB存在的情況下回波信號的相位隨回波位置的變化。同時由於正負極性差異而散落在直線兩側的數據即表示正負回波信號的相位差異。偏離場ΔB的存在導致平面回波圖像存在一定的變形,而散落在直線兩側所表示的回波信號差異表現在圖像上即是N/2偽影。
為了得到清晰完整的能夠用於診斷的高質量圖像,必須要消除偽影以及校正圖像的變形。當偏離場ΔB的主要來源為讀出(以x軸表示)小梯度的切換時,它與空間位置x呈一定的線性關係。因此而產生的回波信號相位偏差及偏移也成線性變化。
用
表述沿讀出方向的回波信號相位,則有
、
、
,其中零次項相位偏移
、一次項相位偏移
、零次項相位偏差
、一次項相位偏差
。
從上面可以看出,校正零次項相位偏差及一次項相位偏差即可消除N/2偽影帶來的影響,而校正零次項相位偏移及一次項相位偏移即可校正ΔB帶來的圖像變形。
下面詳細介紹零次項相位偏差因子
、一次項相位偏差因子
,零次項相位偏移因子
、一次項相位偏移因子
這四個校正參數的計算的具體過程,如下:
如圖4所示,分別為三條採集的參考回波信號幅值,明顯可見奇偶回波在k空間的位置差異,參考回波信號R1與R3同為偶數項信號或者奇數項信號,參考回波信號R2明顯向右偏移。需要說明的是圖中的參考的回波信號的幅值、頻率等信息都是在一次實驗中獲取的數據,並不表示採用該技術方案的參考回波信號必須與圖示中的幅值頻率一致。
將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換後複數共軛相乘,用來計算需要對所述平面回波成像數據進行校正的參數。下面以R1和R2、R2和R3傅立葉變換後複數共軛相乘為例進行說明:
將所述參考回波信號R1、R2、R3傅立葉變換得變化結果FR1、FR2以及FR3,
FR1=FT1D{R1}
FR2=FT1D{R2}
FR3=FT1D{R3}
然後將所述FR1與FR2、FR2與FR3複數共軛相乘得運算結果P1(n)、P2(n),
P1(n)=FR1(n)×conj[FR2(n)]
P2(n)=FR3(n)×conj[FR2(n)]
其中n的取值範圍為[1,Nro],n及所述Nro分別為讀出方向的樣本點序數、總樣本點的個數。分別取P1(n)、P2(n)的幅值最大值AMAX1、AMAX2;
將所述P1(n)及P2(n)鄰近兩點的複數共軛相乘得運算結果DP1(n)、DP2(n),
DP1(n)=P1(n+1)×conj[P1(n)]
DP2(n)=P2(n+1)×conj[P2(n)]
將所述DP1(n)對應所述P1(n)幅值大於τ×AMAX1的所有點相加得運算結果SDP1(n),
所述DFP2(n)對應所述P2(n)幅值大於τ×AMAX2的所有點相加得運算結果SDP2(n),
其中τ為預設參數,比如τ=0.5,δ為0或1,當所述P1(n)幅值大於τ×AMAX1或所述P2(n)幅值大於τ×AMAX2時,δ=1,否則δ=0。
分別取所述SDP1(n)與SDP2(n)的相位即可得第一一次項相位第二一次項相位
對所述P1(n)及P2(n)的相位進行校正,以消除和的影響,得到校正結果CP1(n)、CP2(N),
將所述CP1(n)對應所述P1(n)幅值大於τ×AMAX1的所有點相加得運算結果SCP1(n),
所述CP2(n)對應所述P2(n)幅值大於τ×AMAX2的所有點相加得運算結果SCP2(n),
其中τ為預設參數,比如τ=0.5,δ為0或1,當所述FP1(n)幅值大於τ×AMAX1或所述FP2(n)幅值大於τ×AMAX2時,δ=1,否則δ=0。
分別取所述SCP1(n)與SCP2(n)的相位即可得第一零次項相位第二零次項相位
所述一次項相位偏差因子
、所述一次項相位偏移因子
與所述第一一次項相位
、所述第二一次項相位
關聯,所述第一一次項相位為
第一與第二參考信號沿讀出方向的一次項相位差,所述第二一次項相位
為第三與第二參考信號沿讀出方向的一次項相位差。