磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法及系統(tǒng)，其中方法包括以下步驟：獲取N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與N組數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù),N為自然數(shù)；通過導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取用于描述物體運(yùn)動(dòng)的特征向量；在高維特征空間中分別計(jì)算N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)差異度將N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合；將每個(gè)集合中包含的特征向量相對(duì)應(yīng)的磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)；以及對(duì)每個(gè)集合中的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，通過特征向量的差異度對(duì)所獲取的特征向量進(jìn)行聚類，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重建以得到校正圖像，從而提高了采集效率和偽影校正的效果。
【專利說明】磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像和圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]受試者(例如患者)進(jìn)行磁共振掃描時(shí)，由于掃描時(shí)間長受試者無法長時(shí)間處于完全靜止?fàn)顟B(tài)，即受試者會(huì)自主或不自主的運(yùn)動(dòng)。因此在進(jìn)行掃描時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)受試者的偽影，該偽影使得醫(yī)生無法確定掃描部分的真實(shí)成像結(jié)果，會(huì)嚴(yán)重影像臨床診斷結(jié)果。
[0003]現(xiàn)有的解決方式是，通過導(dǎo)航回波或自導(dǎo)航技術(shù)計(jì)算出采集信號(hào)與參考信號(hào)之間的相似性以檢測當(dāng)前采集磁共振信號(hào)是否存在運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)運(yùn)動(dòng)污染的數(shù)據(jù)重新采樣。
[0004]然而，現(xiàn)有的方式存在如下缺陷:
[0005]1、參考信號(hào)通常采用預(yù)掃描的方法確定初始位置狀態(tài)，然而位置狀態(tài)在掃描一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生改變，從而影響采集效率。
[0006]2、由于采用數(shù)據(jù)重采的方法消除偽影，因此降低了采集效率。
[0007]3、在判斷受試者是否運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行判斷。然而，該閾值的優(yōu)化難度很高，難以確定該閾值。如果該閾值的設(shè)置過大會(huì)導(dǎo)致過多的數(shù)據(jù)被拒絕采集效率降低。如果設(shè)置過小則會(huì)導(dǎo)致過多的數(shù)據(jù)被接受無法去除運(yùn)動(dòng)偽影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0009]為此，本發(fā)明一方面需要提供一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法。該磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法可以解決對(duì)偽影的處理效率低的問題。
[0010]本發(fā)明另一方面提出一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)。
[0011]有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，包括以下步驟:磁共振成像數(shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)獲取步驟，通過多個(gè)回波組成的回波鏈或回波組獲取受試者的N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與所述N組磁共振成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述N為自然數(shù)；特征向量提取步驟，利用所述N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取描述所述受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量；特征向量聚類步驟，在高維特征空間中分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合；部分k空間數(shù)據(jù)生成步驟，將每個(gè)集合中包含的特征向量相對(duì)應(yīng)的所述磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)；以及部分k空間數(shù)據(jù)重建步驟，對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含所述磁共振成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，通過特征向量的差異度對(duì)所獲取的特征向量進(jìn)行聚類，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重建以得到校正圖像，從而提高了處理效率和校正的準(zhǔn)確度。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述特征向量聚類步驟具體包括:在高維特征空間分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度生成差異度矩陣，所述差異度通過所述特征向量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系描述；以及根據(jù)所述差異度矩陣將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述部分k空間數(shù)據(jù)重建步驟中，通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述部分k空間數(shù)據(jù)的重建通過如下公式求解，所述公式為，Sns=AsSjJj,其中，gj,c,s為第s個(gè)激發(fā)第c個(gè)線圈對(duì)應(yīng)的卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，fj表示未卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，As表示對(duì)&的卷繞操作，S+。表示一個(gè)對(duì)角矩陣。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述差異度為高維特征空間中的距離。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例中，在所述特征向量聚類步驟中，所述差異度為高維特征空間中的距離時(shí)根據(jù)特征向量之間的距離大小將多個(gè)特征向量進(jìn)行分類。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)&的卷繞操作As通過如下公式表示，所述公式
為，A =(1,,I,...，￡^*「1)<^1凡，其中，Nshrt是激發(fā)總數(shù)，I是單位矩陣，03為激發(fā)序列引起的相位，i為虛數(shù)標(biāo)志。
[0019]本發(fā)明另一方面的實(shí)施例提出了一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正控制系統(tǒng)，包括:獲取模塊，用于通過多個(gè)回波組成的回波鏈或回波組獲取受試者的N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與所述N組磁共振成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述N為自然數(shù)；提取模塊，用于利用所述N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取描述所述受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量；聚類模塊，用于在高維特征空間中分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合；生成模塊，用于將每個(gè)集合中包含的特征向量相對(duì)應(yīng)的所述磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)；以及重建模塊，用于對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含所述磁共振成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述聚類模塊包括:計(jì)算單元，用于在高維特征空間分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度生成差異度矩陣，所述差異度通過所述特征向量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系描述；以及聚類單元，用于根據(jù)所述差異度矩陣將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述重建模塊通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述重建模塊對(duì)所述部分k空間數(shù)據(jù)的重建通過如下公式求解，所述公式為，Sns=AsSufr其中，gu，s為第s個(gè)激發(fā)第c個(gè)線圈對(duì)應(yīng)的卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，fj表示未卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，As表示對(duì)&的卷繞操作，Sj,,表示一個(gè)對(duì)角矩陣。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述差異度為高維特征空間中的距離。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述差異度為高維特征空間中的距離時(shí)根據(jù)特征向量之間的距離大小將多個(gè)特征向量進(jìn)行分類。
[0025]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)&的卷繞操作As通過如下公式表示，所述公式為，As =,其中，Nshot是激發(fā)總數(shù)，I是單位矩陣，φ5為激發(fā)序列引起的相位，i為虛數(shù)標(biāo)志。[0026]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法的流程圖；
[0029]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采用導(dǎo)航回波所形成的差異度矩陣；
[0030]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采用最小生成樹聚類方法對(duì)多個(gè)特征向量進(jìn)行聚類的示意圖；
[0031]圖4和圖5分別為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在k空間數(shù)據(jù)的示意圖；
[0032]圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦部矢狀位掃描和軸位掃描的原始圖像和重建圖像；以及
[0033]圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聚類模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0035]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0036]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0037]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法包括以下步驟:通過多個(gè)回波組成的回波鏈或回波組獲取受試者的N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與N組磁共振成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，N為自然數(shù)(步驟101)。利用N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取描述受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量(步驟103)。在高維特征空間中分別計(jì)算N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)差異度將N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合(步驟105)。將每個(gè)集合中與其包含的多個(gè)特征向量相對(duì)應(yīng)的磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)(步驟107)。對(duì)每個(gè)集合中無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含磁共振成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果(步驟109)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，根據(jù)特征向量的差異度對(duì)所獲取的特征向量進(jìn)行聚類，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重建以得到校正圖像，從而提高了處理效率和校正的準(zhǔn)確度。
[0039]在步驟101和步驟103中，采用例如快速自旋回波或快速梯度回波等回波鏈采集方法獲得N組成像數(shù)據(jù)，其中同一回波鏈所獲得的數(shù)據(jù)為一組；同時(shí)利用例如OrbitalNavigator等導(dǎo)航回波或PROPELLER等自導(dǎo)航(SelfNavigator)方式獲取可用于描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的N個(gè)導(dǎo)航信號(hào)，這N個(gè)導(dǎo)航信號(hào)與N組成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。
[0040]在步驟105中，提取N個(gè)導(dǎo)航信號(hào)當(dāng)中的描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量，在高維特征空間分別計(jì)算N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)差異度生成差異度矩陣，差異度通過特征向量之間的距離描述。再根據(jù)差異度矩陣將N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。
[0041]具體地，在高維特征空間當(dāng)中采用自相關(guān)等方式計(jì)算每兩個(gè)特征向量之間的相關(guān)性倒數(shù)以生成差異度矩陣，將特征空間中的距離作為差異度。差異度為高維特征空間中的距離時(shí)根據(jù)特征向量之間的距離大小將N個(gè)特征向量進(jìn)行分類。
[0042]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采用導(dǎo)航回波所形成的差異度矩陣。如圖2所示，每行/列都為一個(gè)特征向量與其它特征向量之間的差異度，其亮度越高則標(biāo)明與其它激發(fā)之間的差異度就越大。
[0043]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采用最小生成樹聚類方法對(duì)多個(gè)特征向量進(jìn)行聚類的示意圖。如圖3所示，點(diǎn)A，B，C，…，K均為特征向量。對(duì)應(yīng)特征向量之間的連接線表示距離，連接線越長則表示對(duì)應(yīng)特征向量之間的差異度越大。圖中特征向量F和特征向量G的連接線最長，因此將特征向量A，B, C，…，K分為兩個(gè)集合，第一集合包括特征向量A至F，第二集合包括特征向量G至K。同一集合中的特征向量和其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及磁共振成像數(shù)據(jù)處于相對(duì)靜止的同一狀態(tài)下。
[0044]在步驟107中，對(duì)于同一狀態(tài)下特征向量的每個(gè)聚類集合中所包含的磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成對(duì)應(yīng)集合的部分k空間數(shù)據(jù)。可以采用隨機(jī)采樣的方式，以保證同一狀態(tài)下的部分k空間數(shù)據(jù)可均勻的分布在k空間中。
[0045]圖4和圖5分別為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在k空間數(shù)據(jù)的示意圖。對(duì)上述第一集合和第二集合的磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間所獲得的部分k空間數(shù)據(jù)分別如圖4和圖5所示。
[0046]在步驟109中，通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法(Multiplexed SENSE)對(duì)每個(gè)集合中同一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建以得到重建圖像。對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影的部分k空間數(shù)據(jù)的重建通過如下公式表示，公式為，Sks=AsS^fr公式1，其中，gj,e,s為第S個(gè)激發(fā)第C個(gè)線圈對(duì)應(yīng)的卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，S=l，2，-,Nshot, Nshot是shots總數(shù)，c=l, 2，…，C, j=l, 2，…隊(duì)，fj表示未卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，As表示對(duì)fj的卷繞操作，Su表示一個(gè)對(duì)角矩陣。對(duì)&的卷繞操作As通過如下公式表示，公式為，
A，其中，Nsh()t是激發(fā)總數(shù)。I是單位矩陣，Φ3為激發(fā)
序列引起的相位，i為虛數(shù)標(biāo)志。設(shè)N是&的維數(shù)，則I維數(shù)為m=N/Nstot。
[0047]對(duì)于上述公式I存在如下關(guān)系，公式2，其中Ehs=AsSm對(duì)于某一聚類中的所有線圈和所有激發(fā)都有如公式2的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且對(duì)于激發(fā)所求解的A是相同的，因此可以得到如下公式，^=Ejfr公式3，其中§7 = (§ 7,1,15 §./,1,2 ?.*.? § jX,C 5 8./,2,1 ? § 7,2,2 ? *..? §./,2,C ?...J § j,Nsllol ,C )，Ej 為卷繞矩陣 As 和敏感
度矩陣 S」，c 的乘積,Ej.= (^jXl >V?^jXC?^',2,1?^/,2,2?...?,...,c)，fj
為未混疊的圖像即最終校正結(jié)果。
[0048]相對(duì)于每個(gè)集合所獲得的k空間數(shù)據(jù)均可以通過公式4對(duì)混疊圖像gj進(jìn)行最小二乘處理得到未混疊的圖像fj。即多個(gè)重建圖像，并在多個(gè)重建圖像中選取包含成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦部矢狀位掃描和軸位掃描的原始圖像和重建圖像。圖6中，圖像A和圖像D為原始圖像，而圖像B和C為利用原始圖像A的采集數(shù)據(jù)利用本方法獲得的重建圖像，圖像E和F為利用原始圖像D的采集數(shù)據(jù)利用本方法獲得的重建圖像，從圖6中可以看出利用本方法獲得的重建圖像中無運(yùn)動(dòng)偽影，且更為銳利。
[0049]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，根據(jù)特征向量的差異度對(duì)所獲取的特征向量進(jìn)行聚類，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重建以得到校正圖像，從而提高了處理效率和校正的準(zhǔn)確度。
[0050]圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)包括:獲取模塊100、提取模塊300、聚類模塊500、生成模塊700和重建模塊900。
[0051]具體地，獲取模塊100用于通過多個(gè)回波組成的回波鏈或回波組獲取受試者的N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與N組磁共振成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，N為自然數(shù)。提取模塊300用于利用N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取描述受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量。聚類模塊500用于在高維特征空間中分別計(jì)算N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)差異度將N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。生成模塊700用于將每個(gè)集合中包含的特征向量相對(duì)應(yīng)的磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)。重建模塊900用于對(duì)每個(gè)集合中無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含磁共振成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。
[0052]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，根據(jù)特征向量的差異度對(duì)所獲取的特征向量進(jìn)行聚類，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重建以得到校正圖像，從而提高了處理效率和校正的準(zhǔn)確度。
[0053]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，獲取模塊100通過例如快速自旋回波或快速梯度回波等回波鏈采集方法獲得N組成像數(shù)據(jù)，其中同一回波鏈所獲得的數(shù)據(jù)為一組；同時(shí)利用例如Orbital Navigator等導(dǎo)航回波或PROPELLER等自導(dǎo)航(SelfNavigator)方式獲取可用于描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的N個(gè)導(dǎo)航信號(hào)，這N個(gè)導(dǎo)航信號(hào)與N組成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。
[0054]圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聚類模塊的結(jié)構(gòu)框圖。如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聚類模塊500包括:計(jì)算單元510和聚類單元530。
[0055]具體而言，計(jì)算單元510用于在高維特征空間分別計(jì)算N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)差異度生成差異度矩陣，差異度通過特征向量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系描述。聚類單元530用于根據(jù)差異度矩陣將N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。
[0056]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算單元510在高維特征空間當(dāng)中采用自相關(guān)等方式計(jì)算每兩個(gè)特征向量之間的相關(guān)性倒數(shù)以生成差異度矩陣，將特征空間中的距離作為差異度。差異度為高維特征空間中的距離時(shí)根據(jù)特征向量之間的距離大小將N個(gè)特征向量進(jìn)行分類。[0057]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采用最小生成樹聚類方法對(duì)多個(gè)特征向量進(jìn)行聚類的示意圖。如圖3所示，點(diǎn)A，B，C，…，K均為特征向量。對(duì)應(yīng)特征向量之間的連接線表示距離，連接線越長則表示對(duì)應(yīng)特征向量之間的差異度越大。圖中特征向量F和特征向量G的連接線最長，因此將特征向量A，B, C，…，K分為兩個(gè)集合，第一集合包括特征向量A至F，第二集合包括特征向量G至K。同一集合中的特征向量和其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及磁共振成像數(shù)據(jù)處于相對(duì)靜止的同一狀態(tài)下。
[0058]生成模塊700將同一狀態(tài)下特征向量的每個(gè)聚類集合中所包含的磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成對(duì)應(yīng)集合的部分k空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明的示例中可以采用隨機(jī)采樣的方式，以保證同一狀態(tài)下的部分k空間數(shù)據(jù)可均勻的分布在k空間中。
[0059]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，重建模塊900通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法對(duì)每個(gè)集合中無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。重建模塊900通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法(Multiplexed SENSE)對(duì)每個(gè)集合中同一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建以得到重建圖像。對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影的部分k空間數(shù)據(jù)的重建通過如下公式表示，公式為，gj,^s=AsSj-Cfj-公式I，其中，為第s個(gè)激發(fā)第c個(gè)線圈對(duì)應(yīng)的卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，s=l, 2，*.., Nshot ,Nshot是shots總數(shù)，c=l, 2，…，C, j=l, 2，…隊(duì),;^.表示未卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，As表示對(duì)&的卷繞操作，S+。表示一個(gè)對(duì)角矩陣。對(duì)&的卷繞操作As通過如
下公式表示，公式為，As =(1,,,其中,Nstot是激發(fā)總數(shù)。I是
單位矩陣，Φ3為激發(fā)序列引起的相位，i為虛數(shù)標(biāo)志。設(shè)N是&的維數(shù)，則I維數(shù)為m=N/Nshot ?
[0060]對(duì)于上述公式I存在如下關(guān)系，公式2，其中Ehs=AsSm對(duì)于某一聚類中的所有線圈和所有激發(fā)都有如公式2的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且對(duì)于激發(fā)所求解的&是相同的，因此可以得到如下公式，δ?.=Ε/ 公式3，其中
Sj ~ (§ JXl ? §7,1,2 ?...5 § 7,1,C ? §./,2,1 ? §7,2,2 5 *.-5 S./,2,C 5...? § j,Nshat ,C )，Ej 為卷繞矩陣 As 和敏感
度矩陣 Sj，c 的乘積,Ey —XeXl5^!/',2,2?'^jXC?.',c)，fJ
為未混疊的圖像即最終校正結(jié)果。
[0061]相對(duì)于每個(gè)集合所獲得的k空間數(shù)據(jù)均可以通過公式4對(duì)混疊圖像gj進(jìn)行最小二乘處理得到未混疊的圖像fj。即多個(gè)重建圖像，并在多個(gè)重建圖像中選取包含成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果如圖6所示。
[0062]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，根據(jù)特征向量的差異度對(duì)所獲取的特征向量進(jìn)行聚類，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重建以得到校正圖像，從而提高了處理效率和校正的準(zhǔn)確度。
[0063]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，包括以下步驟: 磁共振成像數(shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)獲取步驟，通過多個(gè)回波組成的回波鏈或回波組獲取受試者的N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與所述N組磁共振成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述N為自然數(shù)； 特征向量提取步驟，利用所述N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取描述所述受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量; 特征向量聚類步驟，在高維特征空間中分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合； 部分k空間數(shù)據(jù)生成步驟，將每個(gè)集合中包含的特征向量相對(duì)應(yīng)的所述磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)；以及 部分k空間數(shù)據(jù)重建步驟，對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含所述磁共振成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，所述特征向量聚類步驟具體包括: 在高維特征空間分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度生成差異度矩陣，所述差異度通過所述特征向量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系描述；以及 根據(jù)所述差異度矩陣將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。
3.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，在所述部分k空間數(shù)據(jù)重建步驟中，通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。
4.如權(quán)利要求3所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，對(duì)所述部分k空間數(shù)據(jù)的重建通過如下公式求解，所述公式為，
gj，c，s AsSj，cfj， 其中，為第S個(gè)激發(fā)第C個(gè)線圈對(duì)應(yīng)的卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，fj表示未卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，As表示對(duì)A的卷繞操作，Sj,,表示一個(gè)對(duì)角矩陣。
5.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，所述差異度為高維特征空間中的距離。
6.如權(quán)利要求5所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，在所述特征向量聚類步驟中，所述差異度為高維特征空間中的距離時(shí)根據(jù)特征向量之間的距離大小將多個(gè)特征向量進(jìn)行分類。
7.如權(quán)利要求5所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正方法，其特征在于，所述對(duì)&的卷繞操作As通過如下公式表示，所述公式為，
8.—種磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，包括: 獲取模塊，用于通過多個(gè)回波組成的回波鏈或回波組獲取受試者的N組磁共振成像數(shù)據(jù)和與所述N組磁共振成像數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述N為自然數(shù)； 提取模塊，用于利用所述N個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取描述所述受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征向量；聚類模塊，用于在高維特征空間中分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合； 生成模塊，用于將每個(gè)集合中包含的特征向量相對(duì)應(yīng)的所述磁共振成像數(shù)據(jù)放置到k空間以生成無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)；以及 重建模塊，用于對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并將包含所述磁共振成像數(shù)據(jù)最多的重建圖像作為校正結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述聚類模塊包括: 計(jì)算單元，用于在高維特征空間分別計(jì)算所述N個(gè)特征向量之間的差異度，并根據(jù)所述差異度生成差異度矩陣，所述差異度通過所述特征向量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系描述；以及 聚類單元，用于根據(jù)所述差異度矩陣將所述N個(gè)特征向量聚為多個(gè)集合。
10.如權(quán)利要求8所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述重建模塊通過多路復(fù)用敏感度編碼的并行成像方法對(duì)每個(gè)集合中所述無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分k空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。
11.如權(quán)利要求10所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述重建模塊對(duì)所述部分k空間數(shù)據(jù)的重建通過如下公式求解，所述公式為，
gj，c，s AsSj，cfj， 其中，為第S個(gè)激發(fā)第C個(gè)線圈對(duì)應(yīng)的卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，fj表示未卷繞圖像的第j列數(shù)據(jù)，As表示對(duì)A的卷繞操作，Sj,,表示一個(gè)對(duì)角矩陣。
12.如權(quán)利要求8所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述差異度為高維特征空間中的距離。
13.如權(quán)利要求12所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述差異度為高維特征空間中的距離時(shí)根據(jù)特征向量之間的距離大小將多個(gè)特征向量進(jìn)行分類。
14.如權(quán)利要求12所述的磁共振成像運(yùn)動(dòng)偽影的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)fj的卷繞操作As通過如下公式表示，所述公式為，
【文檔編號(hào)】G01R33/56GK104020430SQ201410151023
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】李睿, 黃峰, 韓爍 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 飛利浦(中國)投資有限公司