一種射頻脈沖控制的壓縮感知磁共振成像方法技術

一種射頻脈沖控制的壓縮感知磁共振成像方法，涉及磁共振成像方法。提供易于控制k空間擴頻的一種射頻脈沖控制的壓縮感知磁共振成像方法。射頻脈沖對k空間擴頻；隨機欠采；圖像重建。在磁共振成像中，相位編碼方向施加線性調頻的射頻脈沖來控制磁共振成像數據空間的能量擴散。對擴頻后的成像數據進行隨機欠采，降低采樣時間。對欠采數據，利用提出的快速重建算法進行圖像的稀疏重建。由于采用射頻脈沖序列來進行k空間擴頻，相較于用勻場線圈的k空間擴頻可控性能更好。通過采用隨機欠采磁共振信號和圖像重建算法，達到降低成像時間、加快磁共振成像的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及磁共振成像方法，尤其是涉及利用壓縮感知技術和射頻脈沖來加快磁共振成像速度的。
技術介紹
磁共振成像廣泛應用于臨床診斷，但較慢的成像速度約束了磁共振成像的一些應用。比如，較慢的成像速度會導致對心臟和腹部等磁共振成像時出現運動偽影，在功能磁共振成像中降低空間分辨率。在傳統磁共振成像中，采集到的磁共振信號叫做數據空間(也稱為k空間)。減少k空間中的數據量可以縮短成像時間，加快磁共振成像速度。2006 年，Donoho (Donoho DL. Compressed sensing[J].1EEE Transactions on InformationTheory, 2006, 52(4) : 1289-1306.)提出一種新的采樣和壓縮的理論-壓縮感知(CompressedSensing)。其主要思想是如果信號在稀疏變換域里是稀疏的，且稀疏變換和測量方式具有盡可能小的相干性，那么就可通過低于奈奎斯特采樣率的采樣值來精確恢復信號。2007年，Lustig(Lustig M, Donoho D, Pauly JM. Sparse MR1:The application ofcompressedsensing for rapid MR imaging. Magnetic Resonance in Medicine，2007，58(6):1182-1195.)將壓縮感知技術引入到磁共振成像中。該方法通過k空間隨機欠采縮短成像時間，利用稀疏重建圖像來降低欠采造成的偽影。由于較高的能量集中在k空間的中心，Lustig提出k空間中心多采集和外部少采集的變密度采樣重建。可見，壓縮感知磁共振成像技術是一種聯合數據采集和圖像重建來加速成像的方法。2012 年，Puy (Puy G, Marques J, Gruetter R, et al. . Spread spectrum magneticresonanceimaging, IEEE Transactions on Medical Imaging, 2012,31 (3):586-598.)在壓縮感知技術下，提出使用勻場線圈對k空間擴頻。該方法使得k空間中心的能量不再集中，k空間外圍的數據也需要盡量采集，因而達到改變k空間數據能量分布的目的。然后對k空間進行欠采加快成像，最后通過稀疏重建來提高圖像分辨率。Puy通過仿真和實驗表明，當采樣率低于50%時，k空間擴頻技術得到的重建誤差小于Lustig提出的典型變密度采樣重建，驗證k空間擴頻可以提高重建圖像分辨率，更好地重建圖像細節。但是，通過勻場線圈進行k空間擴頻的可控性較差。理由如下所述利用勻場線圈產生二次相位調制的原理是利用一個線性磁場梯度G(X) = GfG1X在一固定時段h作用，從而使相位^在位置X的演化滿足#1 (x) = r(G0x + G1X2 )t0(I)式中Y為旋磁比，Gtl為初始的磁場梯度。從式(I)可見，二次項的系數取決于勻場梯度G1的大小。在一般的磁共振成像系統中，勻場線圈產生的線性磁場梯度的取值將遠小于射頻脈沖梯度大小，因此通過勻場梯度來調節k空間擴頻的能力有限。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供易于控制k空間擴頻的。本專利技術包括以下步驟I)射頻脈沖對k空間擴頻在施加一個線性頻率掃描脈沖的同時，沿需要進行k空間擴頻的方向施加一個線性梯度場，使得不同位置的核自旋具有不同的共振頻率，這些核能在不同的時刻被激勵并在梯度場的作用下演化，這一過程使激勵信號的相位沿線性梯度場的方向形成關于位置的二次相位分布，達到對k空間擴頻的目的；2)隨機欠采按照隨機采樣模板確定需要采集的沿相位編碼方向的ky數據行，按照隨機采樣模板所列的ky大小次序對k空間掃描采樣，再用一個180°脈沖進行層面選擇和信號重聚，采集到回波信號；3)圖像重建經過步驟I)和2)后，測量到的磁共振信號s可以用矩陣形式表示為s=UFC> P ,其中P表示要重建的圖像，O表示二次相位分布對應的相位調制矩陣，F表示傅里葉變換，U表示隨機欠采算子；通過求解最優化問題本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種射頻脈沖控制的壓縮感知磁共振成像方法，其特征在于包括以下步驟：1）射頻脈沖對k空間擴頻：在施加一個線性頻率掃描脈沖的同時，沿需要進行k空間擴頻的方向施加一個線性梯度場，使得不同位置的核自旋具有不同的共振頻率，這些核能在不同的時刻被激勵并在梯度場的作用下演化，這一過程使激勵信號的相位沿線性梯度場的方向形成關于位置的二次相位分布，達到對k空間擴頻的目的；2）隨機欠采：按照隨機采樣模板確定需要采集的沿相位編碼方向的ky數據行，按照隨機采樣模板所列的ky大小次序對k空間掃描采樣，再用一個180°脈沖進行層面選擇和信號重聚，采集到回波信號；3）圖像重建：經過步驟1）和2）后，測量到的磁共振信號s可以用矩陣形式表示為s=UFΦρ，其中ρ表示要重建的圖像，Φ表示二次相位分布對應的相位調制矩陣，F表示傅里葉變換，U表示隨機欠采算子；通過求解最優化問題minρλ2||UFφρ-s||22-vH(σ-ΨHρ)+β2||α-ΨHρ||22---(2)得到重建圖像；公式（2）中Ψ是一個稀疏變換，v是一個與稀疏變換系數α等維度的向量，H表示復共軛轉置，λ是與噪聲相關的正則化常數，即從擴頻k空間的隨機采樣數據中重建得到磁共振圖像。...

【技術特征摘要】
1.一種射頻脈沖控制的壓縮感知磁共振成像方法，其特征在于包括以下步驟 1)射頻脈沖對k空間擴頻在施加一個線性頻率掃描脈沖的同時，沿需要進行k空間擴頻的方向施加一個線性梯度場，使得不同位置的核自旋具有不同的共振頻率，這些核能在不同的時刻被激勵并在梯度場的作用下演化，這一過程使激勵信號的相位沿線性梯度場的方向形成關于位置的二次相位分布，達到對k空間擴頻的目的； 2)隨機欠采按照...

【專利技術屬性】
技術研發人員：屈小波，顏志煜，陳穎，莊孝星，郭迪，陳忠，
申請(專利權)人：廈門大學，
類型：發明
國別省市：