專利名稱：快速磁共振成像方法及系統(tǒng)的制作方法
快速磁共振成像方法及系統(tǒng)
技術領域：
本發(fā)明涉及磁共振技術，特別是涉及一種快速磁共振成像方法及系統(tǒng)。背景技術：
隨著磁共振技術的發(fā)展，磁共振成像已經(jīng)成為臨床醫(yī)學檢查的重要手段，具有無輻射危害、多方位和多參數(shù)成像等優(yōu)點，對軟組織的檢查非常敏感，不僅能夠顯示人體解剖結構的形態(tài)信息，而且還能反映人體組織的某些生理化信息。但是，磁共振成像的成像速度較慢，且在成像過程中被檢者身體中的生理性運動將會使影像模糊，無法滿足運動器官的動態(tài)成像要求。在傳統(tǒng)的快速成像方法中，例如壓縮感知成像方法，通過磁共振采集少量的數(shù)據(jù)重建出高分辨的圖像，需要通過求解最小1。范數(shù)問題，其中，Itl為向量中非零元素的個數(shù)。求解最小Itl范數(shù)問題需要窮舉信號中非零值的所有稀疏度中可能的排列，無法直接求解。而其它求得次最優(yōu)解的方法，例如，最小Itl范數(shù)法、貪婪迭代匹配追蹤算法等，在最小Itl范數(shù)法中的線性規(guī)劃方法能夠重建出磁共振圖像，但是需要以較高的時間為代價，并不適用于動態(tài)成像，而貪婪迭代匹配追蹤算法雖然能夠較快得到最優(yōu)解，但是是建立在稀疏度已知的基礎上的，實際應用中信號的稀疏度往往是未知的，也不適用于高分辨率的動態(tài)成像。

發(fā)明內容基于此，有必要提供一種能提高動態(tài)成像中成像分辨率的快速磁共振成像方法。此外，還有必要提供一種能提高動態(tài)成像中成像分辨率的快速磁共振成像系統(tǒng)。一種快速磁共振成像方法，包括如下步驟進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)；對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣；通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構。優(yōu)選地，所述進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)的步驟為根據(jù)能量分布確定變密度的隨機欠采樣軌跡；通過所述變密度的隨機欠采樣軌跡進行采樣得到空間數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣的步驟具體為運用小波變換對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣。優(yōu)選地，所述通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構的步驟為通過余量篩選所述測量矩陣中的原子得到支撐集；通過最小二乘法進行信號逼近，并更新所述余量；判斷所述更新后的余量與更新前的余量之間的絕對差值是否大于階段轉換閾值， 若否，則進一步判斷所述更新余量的絕對值是否超出控制迭代次數(shù)，若是，則返回所述通過余量篩選所述測量矩陣中的原子得到支撐集的步驟，若是，則
停止迭代，并通過所述支撐集進行信號重建。優(yōu)選地，所述通過余量篩選所述測量矩陣的步驟具體為通過余量與測量矩陣中各原子之間內積的絕對值計算得到相關系數(shù)；按照從大到小的順序提取數(shù)量與轉換階段相匹配的相關系數(shù)，并將所述提取的相關系數(shù)對應的原子作為索引值存入索引集合中；在所述索引集合中通過正則化過程進行二次篩選得到支撐集。一種快速磁共振成像系統(tǒng)，包括采樣模塊，用于進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)；稀疏變換模塊，用于對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣；重構模塊，用于通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構。優(yōu)選地，所述采樣模塊包括軌跡確定單元，用于根據(jù)能量分布確定變密度的隨機欠采樣軌跡；欠采樣單元，用于通過所述變密度的隨機欠采樣軌跡進行采樣得到空間數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述稀疏變換模塊還用于運用小波變換對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣。優(yōu)選地，所述重構模塊包括篩選單元，用于通過余量篩選所述測量矩陣中的原子得到支撐集；余量更新單元，用于通過最小二乘法進行信號逼近，并更新所述余量；迭代控制單元，用于判斷所述更新后的余量與更新前的余量之間的絕對差值是否大于階段轉換閾值，若否，則進一步判斷所述更新余量的絕對值是否超出控制迭代次數(shù)，若是，則通知所述篩選單元，若是，則通知所述信號重建單元；所述信號重建單元用于停止迭代，并通過所述支撐集進行信號重建。優(yōu)選地，所述篩選單元包括計算單元，用于通過余量與測量矩陣中各原子之間內積的絕對值計算得到相關系數(shù)；提取單元，用于按照從大到小的順序提取數(shù)量與轉換階段相匹配的相關系數(shù)，并將所述提取的相關系數(shù)對應的原子作為索引值存入索引集合中；正則化單元，用于在所述索引集合中通過正則化過程進行二次篩選得到支撐集。上述快速磁共振成像方法及系統(tǒng)，通過變密度采樣得到少量的空間數(shù)據(jù)，并正則化自適應匹配追蹤算法的作用下完成圖像的高分辨率重建，變密度采樣與正則化自適應匹配追蹤算法的結合，使得成像速度大大提高，且成像質量也得到了提高，進而提高了動態(tài)成像中的成像分辨率。

圖1為一個實施例中快速磁共振成像方法的流程圖；圖2為一個實施例中進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)的方法流程圖；圖3為一個實施例中通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構的方法流程圖；圖4為圖3中通過余量篩選測量矩陣中的原子得到支撐集的方法流程圖5為一個實施例中快速磁共振成像系統(tǒng)的結構示意圖；圖6為一個實施例中采樣模塊的結構示意圖；圖7為一個實施例中重構模塊的結構示意圖；圖8為圖7中篩選單元的結構示意圖。
具體實施方式在一個實施例中，如圖1所示，一種快速磁共振成像方法，包括如下步驟步驟S10，進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)。本實施例中，在K空間中進行變密度采樣，以得到較為少量的空間數(shù)據(jù)，降低采樣所耗費的時間。在一個實施例中，如圖2所示，上述步驟SlO的具體過程包括步驟S110，根據(jù)能量分布確定變密度的隨機欠采樣軌跡。本實施例中，K空間中能量分布是各不相同的，即可在K空間的中間部分進行稠密采樣，在外圍區(qū)域進行稀疏采樣，進而生成變密度的隨機欠采樣軌跡。步驟S130，通過變密度的隨機欠采樣軌跡進行采樣得到空間數(shù)據(jù)。本實施例中，在基于笛卡爾坐標的變密度隨機欠采樣軌跡可對頻率編碼方向上的數(shù)據(jù)進行全采樣，對相位編碼方向和層編碼方向上進行變密度的隨機欠采樣，也可以是在頻率編碼方向上的數(shù)據(jù)進行全采樣，對相位編碼方向或層編碼方向進行變密度的隨機欠采樣，然后將得到的數(shù)據(jù)坐標通過插值的方法網(wǎng)格化到笛卡爾坐標系中，即，采集到的信號編碼后轉化成數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)放入笛卡爾坐標系這一二維數(shù)據(jù)空間中。步驟S30，對空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣。本實施例中，壓縮感知理論的前提條件是具有稀疏性或可壓縮性，為簡化模型，只考慮長度為N的空間數(shù)據(jù)X，記為χ (η)。信號數(shù)據(jù)χ用一組基Ψτ= [Ψι，Ψ2，…，Ψη]的線性組合表示，其中，Ψ的轉置，則
權利要求
1.一種快速磁共振成像方法，包括如下步驟 進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)；對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣； 通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構。
2.根據(jù)權利要求1所述的快速磁共振成像方法，其特征在于，所述進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)的步驟為根據(jù)能量分布確定變密度的隨機欠采樣軌跡； 通過所述變密度的隨機欠采樣軌跡進行采樣得到空間數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的快速磁共振成像方法，其特征在于，所述對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣的步驟具體為運用小波變換對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣。
4.根據(jù)權利要求1所述的快速磁共振成像方法，其特征在于，所述通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構的步驟為通過余量篩選所述測量矩陣中的原子得到支撐集； 通過最小二乘法進行信號逼近，并更新所述余量；判斷所述更新后的余量與更新前的余量之間的絕對差值是否大于階段轉換閾值，若否，則進一步判斷所述更新余量的絕對值是否超出控制迭代次數(shù)，若是，則返回所述通過余量篩選所述測量矩陣中的原子得到支撐集的步驟，若是，則停止迭代，并通過所述支撐集進行信號重建。
5.根據(jù)權利要求4所述的快速磁共振成像方法，其特征在于，所述通過余量篩選所述測量矩陣的步驟具體為通過余量與測量矩陣中各原子之間內積的絕對值計算得到相關系數(shù)； 按照從大到小的順序提取數(shù)量與轉換階段相匹配的相關系數(shù)，并將所述提取的相關系數(shù)對應的原子作為索引值存入索引集合中；在所述索引集合中通過正則化過程進行二次篩選得到支撐集。
6.一種快速磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于，包括 采樣模塊，用于進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)；稀疏變換模塊，用于對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣； 重構模塊，用于通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構。
7.根據(jù)權利要求6所述的快速磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊包括 軌跡確定單元，用于根據(jù)能量分布確定變密度的隨機欠采樣軌跡；欠采樣單元，用于通過所述變密度的隨機欠采樣軌跡進行采樣得到空間數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求6所述的快速磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于，所述稀疏變換模塊還用于運用小波變換對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣。
9.根據(jù)權利要求6所述的快速磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于，所述重構模塊包括 篩選單元，用于通過余量篩選所述測量矩陣中的原子得到支撐集；余量更新單元，用于通過最小二乘法進行信號逼近，并更新所述余量； 迭代控制單元，用于判斷所述更新后的余量與更新前的余量之間的絕對差值是否大于階段轉換閾值，若否，則進一步判斷所述更新余量的絕對值是否超出控制迭代次數(shù)，若是，則通知所述篩選單元，若是，則通知所述信號重建單元；所述信號重建單元用于停止迭代，并通過所述支撐集進行信號重建。
10.根據(jù)權利要求9所述的快速磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于，所述篩選單元包括 計算單元，用于通過余量與測量矩陣中各原子之間內積的絕對值計算得到相關系數(shù)； 提取單元，用于按照從大到小的順序提取數(shù)量與轉換階段相匹配的相關系數(shù)，并將所述提取的相關系數(shù)對應的原子作為索引值存入索引集合中；正則化單元，用于在所述索引集合中通過正則化過程進行二次篩選得到支撐集。
全文摘要
一種快速磁共振成像方法，包括如下步驟進行變密度采樣得到空間數(shù)據(jù)；對所述空間數(shù)據(jù)進行稀疏變換生成測量矩陣；通過正則化自適應匹配追蹤算法對測量矩陣進行信號重構。上述快速磁共振成像方法及系統(tǒng)，通過變密度采樣得到少量的空間數(shù)據(jù)，并正則化自適應匹配追蹤算法的作用下完成圖像的高分辨率重建，變密度采樣與正則化自適應匹配追蹤算法的結合，使得成像速度大大提高，且成像質量也得到了提高，進而提高了動態(tài)成像中的成像分辨率。
文檔編號G01R33/56GK102565737SQ201210013858
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權日2011年12月12日
發(fā)明者馮翔, 劉新, 史彩云, 謝國喜, 邱本勝 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院