專利名稱：回波平面成像序列的糾正方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磁共振成像序列，特別是涉及一種回波平面成像(Echo Planar Imaging，EPI)序列的糾正方法。
背景技術：
EPI序列是一種快速的、只需單個激發(fā)脈沖就可獲得完整圖像的磁共振成像序列。磁場梯度周期性變換，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(tǒng)的EPI成像中，序列的相位編碼梯度和頻率編碼梯度分別如圖1中的標號3和5所示，由于硬件系統(tǒng)的不完美，比如渦電流，數(shù)據(jù)采集延遲，磁場漂移等原因，在正和負的頻率編碼梯度下讀出的數(shù)據(jù)并不完全一致，如回波中心不一致，k空間上每條線的間隔不等等，表現(xiàn)在圖像上為N/2偽影，圖像整體位移以及圖像變形等。
為了盡可能多地消除N/2偽影，現(xiàn)有技術中采用了一些糾正方法，主要為兩種相位糾正法和單邊讀出梯度法。
相位糾正法的其中一種是一維相位糾正方法，在讀取圖像數(shù)據(jù)前，采集幾個不加相位編碼的回波信號，如圖1中的回波信號4，根據(jù)第一個和第二個回波信號，算出它們回波中心的位置差，把這個位置差作為糾正量來糾正采集到的圖像數(shù)據(jù)，即糾正所有偶數(shù)行和奇數(shù)行之間的回波中心差。由于不是所有偶數(shù)行和奇數(shù)行之間的回波中心偏移量都等于求得的糾正量，所以該方法雖然簡單，但效果不好，并不能有效地消除N/2偽影，同時該方法并不能糾正EPI圖像的變形，這在低磁場的磁共振系統(tǒng)尤為明顯。
相位糾正法的另外一種是二維相位糾正方法，同樣在讀取圖像數(shù)據(jù)前，采集一序列加相位編碼的回波信號，利用這些采集到的數(shù)據(jù)糾正真正的圖像數(shù)據(jù)。該方法雖然能有效地消除N/2偽影的問題，但序列采集時間延長，EPI序列失去了快速性的優(yōu)點。
單邊讀出梯度法只在一個極性的讀出梯度時采集數(shù)據(jù)，該方法可以完全避免N/2偽影問題，但不能糾正圖像的變形，浪費掃描時間。而且由于回波間隔時間變長，圖像在相位編碼方向的位移，以及因磁場不均勻導致的圖像變形更為嚴重。
因此，如何提供一種更精確的回波平面成像序列的相位糾正方法，且該方法無需用額外的序列來取得用于圖像變形糾正的相位圖，已經成為業(yè)界亟待解決的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種回波平面成像序列的糾正方法，充分考慮不均勻場的對相位糾正的影響，進一步地無需用額外的序列來取得用于圖像變形糾正的相位圖。
為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提出一種回波平面成像序列的糾正方法，采集多個回波信號，計算所述回波信號的相位差以對圖像數(shù)據(jù)進行糾正，其中，對所述的相位差進行多階擬合并求反映交叉感應量和頻率飄移量的擬合系數(shù)來對圖像數(shù)據(jù)進行相位修正。
本發(fā)明方法中采集了四個相位糾正回波信號，用同極性的回波信號計算出的糾正量，分別對奇數(shù)和偶數(shù)回波的圖像信號進行相位糾正。由于現(xiàn)有的相位糾正方法沒有考慮不均勻場的影響，所以相位糾正后的圖像依然存在校大位移，本發(fā)明在計算時充分地考慮了不均勻場影響，基本糾正了圖像的位移，增加了后續(xù)圖像變形糾正(如Maxwell糾正)的準確性。
本發(fā)明方法采集了兩個回波的EPI信號，組成兩幅圖像，利用兩幅圖像采集時的時間差信息，算出反映磁場不均勻的相位圖，利用相位圖，可對圖像進行變形糾正。與普通的相位糾正方法不一樣，無需用額外的序列來取得相位圖，節(jié)省了掃描時間。
圖1是現(xiàn)有的EPI序列的示意圖；以及 圖2是本發(fā)明的EPI序列的示意圖。
具體實施例方式 本發(fā)明方法采用新的相位糾正方法，以及利用圖像本身求得反映磁場不均勻程度的相位圖對圖像進行變形糾正。
如圖2所示，本發(fā)明采用的脈沖序列的讀出梯度如標號8所示采用雙極讀出方式，即雙回波EPI序列，該序列采集了兩幅同一層面的圖像，采集的圖像不是簡單地相加，而是利用于相位差信息，對圖像進行變形糾正。用來進行相位糾正的讀出梯度如標號7所示，一共采集4個沒有相位編碼的回波信號，同一梯度極性所采集的用于相位糾正的回波信號分別用來糾正奇數(shù)和偶數(shù)回波的圖像數(shù)據(jù)。
假設同極性讀出梯度采集的用于相位糾正的回波信號模型為 式中S1(kx，0)為第一個回波信號，S2(kx，0)為同讀出梯度極性的第二個回波信號，x，y為成像物體在圖像域的坐標，kx，ky為成像物體在k空間的坐標，γ為磁旋比，I(x，y)為成像物體信號，M和N分別為相位編碼和頻率編碼方向的分辨率，ΔB(x，y)為主磁不均勻量，t(kx)為采集時刻，Δf為主磁場的漂移量，T為回波間隔，Δky為在相位編碼梯度上感生交叉電流量，實際系統(tǒng)中，該量會隨著數(shù)據(jù)地采集，在相位編碼方面上不斷地累積。
對S1(kx，0)和S2(kx，0)在頻率編碼方向kx上做傅立葉變換，由于讀出方向的帶寬比較大，可以假設由于不均勻場和頻率漂移所引入的附加相位不足以使圖像在讀出方向發(fā)生位移和變形，由此得到 求S1(x，0)和S2(x，0)的相位差
式中
為S1(x，0)的共軛。
由S1(x，0)和S2(x，0)的表達式可以看出，相位差Φ(x，0)不但包含了頻率漂移和交叉感應的量，而且還包含了磁場不均勻導致的量，現(xiàn)有的相位糾正方法只取相位差Φ(x，0)的平均值作為相位糾正量，忽略了不均勻場ΔB(x，y)的影響，往往導致相位糾正效果不理想。特別對于永磁系列的磁共振系統(tǒng)，由于磁場不均勻度比較大，ΔB(x，y)在相位差中所占的分量也加大。所以，在做相位糾正時，必須考慮ΔB(x，y)的影響。
本發(fā)明方法不是簡單地取相位差的平均，而是對相位進行多階擬合，即假設 Φ(x，0)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+…； 利用最小二乘法，求得各階系數(shù)(a0，a1，a2，a3，a4，…)，最后再用反應交叉感應量和頻率漂移量的a0對圖像數(shù)據(jù)進行糾正，以更準確地解決由于交叉感應量和頻率漂移量引起的圖像位移問題。該問題的解決可為圖像變形的進一步糾正提供可靠的位置信息，如Maxwell圖像變形糾正等。
假設兩個回波的圖像信號為別表示為S1(kx，ky)和S2(kx，ky)，在對它們進行了上述相位糾正后，可表示為 對以上兩式進行傅立葉變換之后，得到的兩幅圖像用I1(x，y)和I2(x，y)表示，從S1(kx，ky)和S2(kx，ky)可知，I1(x，y)和I2(x，y)滿足下邊式子的關系 I2(x，y)＝I1(x，y)ejγΔB(x，y) 所以，通過求I1(x，y)和I2(x，y)的相位差，就可得到反映磁場不均勻性的相位圖
利用以上求得的相位圖，對其進行處理，可得到反映磁場不均勻性的場圖，用WEISS，共軛相位或者共軛梯度等基于場圖的方法便可對圖像進行變形糾正。
權利要求
1.一種回波平面成像序列的糾正方法，采集多個回波信號，計算所述回波信號的相位差以對圖像數(shù)據(jù)進行糾正，其特征在于對所述的相位差進行多階擬合并求反映交叉感應量和頻率飄移量的擬合系數(shù)來對圖像數(shù)據(jù)進行相位修正。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于共采取四個沒有相位編碼的回波信號，同一梯度極性采集的回波信號分別用來糾正奇數(shù)和偶數(shù)回波的圖像數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于所述的回波信號為
式中S1(kx，0)為第一個回波信號，S2(kx，0)為同讀出梯度極性的第二個回波信號，x，y為成像物體在圖像域的坐標，kx，ky為成像物體在k空間的坐標，γ為磁旋比，I(x，y)為成像物體信號，M和N分別為相位編碼和頻率編碼方向的分辨率，ΔB(x，y)為主磁不均勻量，t(kx)為采集時刻，Δf為主磁場的漂移量，T為回波間隔，Δky為在相位編碼梯度上感生交叉電流量。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于對所述的回波信號在頻率編碼方向上作傅立葉變換，設定于不均勻場和頻率漂移所引入的附加相位不足以使圖像在讀出方向發(fā)生位移和變形，得到
求所述的回波信號的相位差
其中，
是S1(x，0)的共軛。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于對所述的相位差進行多階擬合
Φ(x，0)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+…；
用最小二乘法求各階系數(shù)(a0，a1，a2，a3，a4，…)，并用所述的反映交叉感應量和頻率飄移量的擬合系數(shù)a0對圖像數(shù)據(jù)進行相位糾正。
6.根據(jù)權利要求1的方法，進一步求所述的回波的圖像信號的反映磁場不均勻性的相位圖，處理得到反映磁場不均勻性的場圖，并根據(jù)該場圖對圖像進行變形糾正。
7.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于所述的回波的圖像信號為
對上述回波的圖像信號進行傅立葉變換后得到相應的圖像I1(x，y)和I2(x，y)，其中該兩圖像滿足I2(x，y)＝I1(x，y)ejγΔB(x，y)。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于求I1(x，y)和I2(x，y)的相位差，得到反映磁場不均勻性的相位圖
對上述相位圖進行處理得到反映磁場不均勻性的場圖。
9.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于采用共軛相位或者共軛梯度方法對圖像進行變形糾正。
全文摘要
本發(fā)明提出一種回波平面成像序列的糾正方法，采集多個回波信號，計算所述回波信號的相位差以對圖像數(shù)據(jù)進行糾正，其中，對所述的相位差進行多階擬合并求反映交叉感應量和頻率飄移量的擬合系數(shù)來對圖像數(shù)據(jù)進行相位修正。本發(fā)明方法采集兩個回波的EPI信號組成兩幅圖像，利用兩幅圖像采集時的時間差信息算出反映磁場不均勻的相位圖，利用相位圖對圖像進行變形糾正。本發(fā)明在計算時充分地考慮了不均勻場影響，基本糾正了圖像的位移，增加了后續(xù)圖像變形糾正的準確性，而且無需用額外的序列來取得相位圖，節(jié)省了掃描時間。
文檔編號G01R33/20GK101109791SQ200610088820
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月19日 優(yōu)先權日2006年7月19日
發(fā)明者翁得河 申請人:西門子(中國)有限公司