專利名稱：磁共振參數(shù)成像方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像技術(shù)，特別是涉及ー種磁共振參數(shù)成像方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磁共振成像是多參數(shù)成像，其成像參數(shù)包括了質(zhì)子密度、縱向磁化率(Tl)以及橫向磁化率(T2)等，人體的不同組織可通過其固有的磁共振參數(shù)來進行區(qū)域，例如，可分別獲取同的層面的質(zhì)子密度、縱向磁化率和橫向磁化率等多種參數(shù)圖像，從而有利于通過多種參數(shù)圖像區(qū)分正常組織和病變組織，參數(shù)成像所生成的各種參數(shù)圖像為臨床應(yīng)用提供了診斷イM息。然而，成像過程中所需要的掃描時間過長，導(dǎo)致了 Tl和T2的弛豫時間的估計精度很低，無法準確地指示不同組織的信號，必須獲取更多的測量數(shù)據(jù)來改善精度，但是，更多的測量數(shù)據(jù)又進一歩地加劇了掃描時間的增長。傳統(tǒng)的磁共振成像中，常常采用壓縮感知理論來實現(xiàn)快速成像，即利用掃描得到的動態(tài)圖像序列中某些變換域上是稀疏的這ー原理重建圖像，所需測量數(shù)據(jù)較少，相應(yīng)的掃描時間也就相應(yīng)地變短，但是無法重建出高質(zhì)量的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對壓縮感知快速成像中掃描時間短，重建圖像質(zhì)量不高的問題，提供ー種能縮短掃描時間，提高圖像質(zhì)量的磁共振參數(shù)成像方法。此外，還有必要提供ー種能縮短掃描時間，提高圖像質(zhì)量的磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)。ー種磁共振參數(shù)成像方法，包括如下步驟對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號；通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將所述探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建；擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像。在其中一個實施例中，所述對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號的步驟為通過主成分分析對所述掃描得到的橫向磁化信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號。在其中一個實施例中，所述通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測的步驟為引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像；根據(jù)所述當前迭代生成的圖像和閾值探測得到支集；根據(jù)所述支集判斷是否收斂，若否，則根據(jù)所述支集進行更新，并返回所述引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像的步驟。
在其中一個實施例中，所述引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像的具體過程為將所述變換域信號重建為截斷的LI范數(shù)最小優(yōu)化問題，轉(zhuǎn)換所述截斷的LI范數(shù)最小化問題為加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題，通過聚集欠定系統(tǒng)解決算法求解所述加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題得到當前迭代生成的圖像。在其中一個實施例中，所述擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像的步驟為通過最小二乗法對多個重建得到的圖像中點的運動曲線進行擬合得到對應(yīng)的參數(shù)值； 根據(jù)所述參數(shù)值生成參數(shù)圖像。ー種磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)，包括變換模塊，用于對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號；迭代交替模塊，用于通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將所述探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建；擬合模塊，用于擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像。在其中一個實施例中，所述變換模塊還用于通過主成分分析對所述掃描得到的橫向磁化信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號。在其中一個實施例中，所述迭代交替模塊包括重建単元，用于引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像；探測單元，用于根據(jù)所述當前迭代生成的圖像和閾值探測得到支集；更新単元，用于根據(jù)所述支集判斷是否收斂，若否，則根據(jù)所述支集進行更新，并通知所述重建單元。在其中一個實施例中，所述重建單元還用于將所述變換域信號重建為截斷的LI范數(shù)最小化問題，轉(zhuǎn)換所述截斷的LI范數(shù)最小化問題為加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題，通過聚集欠定系統(tǒng)解決算法求解所述加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題得到當前迭代生成的圖像。在其中一個實施例中，所述擬合模塊還用于通過最小二乗法對多個重建得到的圖像中點的運動曲線進行擬合得到對應(yīng)的參數(shù)值，根據(jù)所述參數(shù)值生成參數(shù)圖像。上述磁共振參數(shù)成像方法和系統(tǒng)，通過稀疏的變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，進而得到多個重建的圖像和支集，并將支集更新到下一次迭代進行的圖像重建中，所探測得到的支集越多，重建出精確圖像所應(yīng)用的信號包含的測量數(shù)據(jù)也就越少，從而既縮短了掃描時間，又提高了圖像質(zhì)量。


圖1為ー個實施例中磁共振參數(shù)成像方法的流程圖；圖2為圖1中通過變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建的方法流程圖；圖3為圖1中擬合重建得到的圖像生成參數(shù)圖像的方法流程圖；圖4為ー個實施例中磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中迭代交替模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，在一個實施例中，ー種磁共振參數(shù)成像方法，包括如下步驟步驟S10，對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號。本實施例中，在圖像的動態(tài)掃描過程中接收到動態(tài)掃描對象反射的信號，并對其進行稀疏變換得到變換域所對應(yīng)的信號。在一個實施例中，上述步驟SlO的具體過程為通過主成分分析對掃描得到的橫向磁化信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號。本實施例中，橫向磁化信號和時間之間的關(guān)系符合單指數(shù)函數(shù)的曲線，并且通過一定的變換所得到的信號將是稀疏的，可用于進行壓縮感知理論進行圖像重建，以提高圖像重建速度。進ー步的，可對橫向磁化信息進行主成分分析(Principal componentsanalysis,簡稱PCA)得到主成分域所對應(yīng)的信號。步驟S30，通過變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建。本實施例中，支集是稀疏域中非零元素的位置。在每一次迭代過程中交替進行圖像重建和支集探測，具體地，首先進行圖像重建得到當前迭代生成的圖像，并基于當前迭代生成的圖像探測得到支集，進而將當前迭代探測得到的支集應(yīng)用于下一次迭代進行的圖像重建中。探測得到的支集越多，重建出精確圖像所需要的掃描時間越短。如圖2所示，在一個實施例中，上述步驟S30的具體過程為步驟S310，引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像。本實施例中，為加快圖像重建速度，引入了聚集欠定系統(tǒng)解決算法(FocalUnderdetermined System Solver,簡稱F0CUSS)基于壓縮感知理論進行圖像重建。在一個實施例中，上述步驟S310的具體過程為將變換域信號重建為截斷的LI范數(shù)最小化問題，轉(zhuǎn)換截斷的LI范數(shù)最小化問題為加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題，通過聚集欠定系統(tǒng)解決算法求解加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題得到當前迭代生成的圖像。本實施例中，根據(jù)壓縮感知理論，可將變換域信號重建為截斷的LI范數(shù)最小化問
題，即
權(quán)利要求
1.一種磁共振參數(shù)成像方法，包括如下步驟對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號；通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將所述探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建；擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振參數(shù)成像方法，其特征在于，所述對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號的步驟為通過主成分分析對所述掃描得到的橫向磁化信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振參數(shù)成像方法，其特征在于，所述通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測的步驟為引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像；根據(jù)所述當前迭代生成的圖像和閾值探測得到支集；根據(jù)所述支集判斷是否收斂，若否，則根據(jù)所述支集進行更新，并返回所述引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁共振參數(shù)成像方法，其特征在于，所述引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像的具體過程為將所述變換域信號重建為截斷的LI范數(shù)最小優(yōu)化問題，轉(zhuǎn)換所述截斷的LI范數(shù)最小化問題為加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題，通過聚集欠定系統(tǒng)解決算法求解所述加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題得到當前迭代生成的圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振參數(shù)成像方法，其特征在于，所述擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像的步驟為通過最小二乘法對多個重建得到的圖像中點的運動曲線進行擬合得到對應(yīng)的參數(shù)值；根據(jù)所述參數(shù)值生成參數(shù)圖像。
6.一種磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)，其特征在于，包括變換模塊，用于對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號；迭代交替模塊，用于通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將所述探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建；擬合模塊，用于擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述變換模塊還用于通過主成分分析對所述掃描得到的橫向磁化信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述迭代交替模塊包括重建單元，用于引入聚集欠定系統(tǒng)解決算法對變換域信號進行重建得到當前迭代生成的圖像；探測單元，用于根據(jù)所述當前迭代生成的圖像和閾值探測得到支集；更新單元，用于根據(jù)所述支集判斷是否收斂，若否，則根據(jù)所述支集進行更新，并通知所述重建單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述重建單元還用于將所述變換域信號重建為截斷的LI范數(shù)最小化問題，轉(zhuǎn)換所述截斷的LI范數(shù)最小化問題為加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題，通過聚集欠定系統(tǒng)解決算法求解所述加權(quán)的LI范數(shù)最小化問題得到當前迭代生成的圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振參數(shù)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述擬合模塊還用于通過最小二乘法對多個重建得到的圖像中點的運動曲線進行擬合得到對應(yīng)的參數(shù)值，根據(jù)所述參數(shù)值生成參數(shù)圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁共振參數(shù)成像方法和系統(tǒng)。所述方法包括對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號；通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將所述探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建；擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像。所述系統(tǒng)包括變換模塊，用于對掃描得到的信號進行稀疏變換得到相應(yīng)的變換域信號；迭代交替模塊，用于通過所述變換域信號迭代交替進行圖像重建和支集探測，并將所述探測得到的支集更新到下一次迭代進行的圖像重建；擬合模塊，用于擬合所述重建得到的圖像生成參數(shù)圖像。采用本發(fā)明能縮短掃描時間，提高圖像質(zhì)量。
文檔編號G06T11/00GK103035017SQ20121052428
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者梁棟, 江克, 吳垠, 劉新, 鄭海榮 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院