CN113391251B - 磁共振图像重建方法、装置和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种磁共振图像重建方法、装置和设备。该方法包括：获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个所述部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个所述部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据；依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像。通过上述技术方案，实现了更加高效地重建基于部分傅里叶技术的磁共振图像，提高了重建图像的信噪比。

Description

磁共振图像重建方法、装置和设备
技术领域
本发明实施例涉及医疗图像处理技术，尤其涉及一种磁共振图像重建方法、装置和设备。
背景技术
磁共振成像技术对扫描时间的要求较高，为了减少扫描时间，通常会使用部分傅里叶技术，通过减少K空间中的PE编码方向的采集线数来达到快速扫描的目的。
目前，针对这类部分K空间的图像重建技术，是计算并填充缺失的K空间数据而重建图像。例如，采用填零法或Homodyne技术对缺失的K空间数据进行填充。
但是，现有的针对部分傅里叶的图像重建技术大都会使得图像变模糊，而Homodyne技术也会由于无法精准的预估图像相位而出现伪影，降低图像信噪比。
发明内容
本发明实施例提供一种磁共振图像重建方法、装置和设备，以实现更加高效地重建基于部分傅里叶技术的磁共振图像，提高重建图像的信噪比。
第一方面，本发明实施例提供了一种磁共振图像重建方法，包括：
获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个所述部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个所述部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；
对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据；
依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像。
第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振图像重建装置，该装置包括：
部分采样K空间数据获取模块，用于获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个所述部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个所述部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；
全采样K空间数据生成模块，用于对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据；
图像重建模块，用于依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备包括：
扫描仪，具有容纳空间，且所述扫描仪用于对处于容纳空间的扫描对象执行扫描；
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器控制所述扫描仪实现：
向所述扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，所述第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲；
向所述扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，所述第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲，所述第二相位编码梯度脉冲与所述第一相位编码梯度脉冲的梯度方向相反；
对所述第一部分K空间数据、所述第二部分K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据；
依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像。
本发明实施例通过获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据；依据全采样K空间数据进行图像重建，生成扫描对象对应的磁共振重建图像。实现了加权合并两个真实采集的部分采样K空间数据来生成扫描对象的一个真实的全采样K空间数据，进而获得磁共振重建图像，解决了部分傅里叶技术的图像重建算法因估算缺失K空间数据而导致的图像模糊的问题，简化了磁共振图像重建算法，提高了磁共振图像的重建效率和图像信噪比。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种磁共振图像重建方法的流程图；
图2是本发明实施例一中的两个部分采样K空间数据在K空间的分布示意图；
图3是本发明实施例二中的一种磁共振图像重建方法的流程图；
图4是本发明实施例二中的第一相位编码梯度脉冲和第二相位编码梯度脉冲的示意图；
图5是本发明实施例二中的一种获取两个部分采样K空间数据的预设磁共振回波序列的示意图；
图6是本发明实施例二中的采用部分回波采集方式填充部分K空间数据的示意图；
图7是本发明实施例二中的利用不同磁共振图像重建方法重建的磁共振图像的结果图；
图8是本发明实施例三中的一种磁共振图像重建装置的结构示意图；
图9a是本发明实施例四中的一种设备的结构示意图；
图9b是本发明实施例四中的设备所包含的控制台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
本实施例提供的磁共振图像重建方法可适用于部分采样扫描的磁共振图像重建。该方法可以由磁共振图像重建装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在具有图像处理功能的设备中，例如典型的是磁共振成像***中的图像处理设备，如笔记本电脑、台式电脑或服务器等。参见图1，本实施例的方法具体包括如下步骤：
S110、获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线。
其中，K空间也称傅里叶空间，其是带有空间定位编码信息的MR信号原始数字数据的填充空间。对K空间的数据进行傅里叶转换，就能对原始数字数据中的空间定位编码信息进行解码，分解出不同频率、相位和幅度的MR信号，不同的频率和相位代表不同的空间位置，而幅度则代表MR信号强度。把不同频率、相位及信号强度的MR数字信息分配到相应的像素中，即可得到MR图像数据，也即重建出MR图像。
部分采样K空间数据是指K空间中填充了部分相位编码数据线的磁共振扫描数据，例如可以是沿着相位编码方向填充略多于一半K空间的K空间数据；也可以是，基于某种K空间填充算法来估算K空间数据，从而补充该略多于一半K空间的K空间数据，获得的完全被填充了相位编码数据线的K空间数据。这里的K空间填充算法可以是获得用于接收磁共振信号的射频接收线圈的敏感度，然后对多于一半K空间的K空间数据进行低密度采集填充，接着利用线圈敏感度信息，将K空间缺失的相位编码线补上；也可以是先对略多于一半K空间的K空间数据进行低密度采集填充，接着利用经训练的神经网络，将K空间缺失的相位编码线补上。示例性地，该经训练的神经网络可通过如下方式获得：可预先获取样本K空间，该样本K空间包括多组第一K空间和多组第二K空间，其中，第一K空间的略多于一半的区域被完全填充；第二K空间中与之对应的部分(略多于一半的区域)低密度填充；将样本K空间输入神经网络进行训练以获得经训练的神经网络，其中，第一K空间作为金标准数据，第二K空间作为输入数据。
预设比例是预先设置的、K空间中相位编码数据占整个K空间数据的比例，其用于控制两个部分采样K空间数据中相位编码相同的数据线的数量。示例性地，预设比例为20％。这样设置的目的在于确保后续两个部分采样K空间数据合并的准确性。
具体地，相关技术中的部分傅里叶图像重建算法都是利用K空间中已采集到的数据来估算未采集数据的K空间部分的数据，从而得到数据填满整个K空间的全采样K空间数据，并基于此进行图像重建。但是，该过程中估算的K空间数据不够准确，导致重建图像信噪比低。鉴于此，本发明实施例中利用两个真实采集的部分采样K空间数据来生成全采样K空间数据，这样可以确保图像重建的基础数据的真实性，一定程度上减少估算K空间数据带来的图像重建误差。由于全采样K空间数据全部来自两个部分采样K空间数据，故要求这两个部分采样K空间数据的数据填充范围的并集要覆盖整个K空间，如此，便要求这两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反。以图2中的二维K空间为例说明，图中两个K空间的横轴表示Kx方向，即频率编码方向；纵轴表示Ky方向，即相位编码方向。其中一个部分采样K空间数据(K_A)对应的相位编码方向为相位编码位置从高到低，那么另一个部分采样K空间数据(K_B)对应的相位编码方向便为相位编码位置从低到高，且该两个K空间均由多条数据线部分填充。
另外，为了尽可能减少扫描时间且保证后续数据合并的准确度，需要为两个部分采样K空间数据设置相位编码相同的数据线的最小数量限制，即设置预设比例，这样才可设计合适的磁共振扫描序列来采集扫描数据，得到数据之间的相位编码相同的数据线所在区域201占整个K空间的比例大于或等于预设比例的两个部分采样K数据K_A和K_B，即该两个K空间包含一条或多条相位编码相同的数据线。
需要说明的是，两个部分采样K空间数据K_A和K_B在K空间中的分布可以是非镜像对称的，只要具有满足要求的相位编码方向相同的数据线即可，如图2(b)所示；而为了进一步减少扫描时间，设置两个部分采样K空间数据在K空间中的分布为镜像对称的，即两个部分采样空间数据K_A和K_B中的数据线数量一致，但相位编码方向相反，如图2(a)所示。
以图2(a)为例，第一个部分采样K空间数据K_A按照如下方式填充：从K空间相位编码方向高的一侧开始，逐渐向K空间中心填充，然后再从空间中心，逐渐向空间相位编码方向低的一侧的局部区域填充。在本实施例中，则首先填充Ky＝-127，然后Ky＝-126，……，Ky＝0，最后为Ky＝+20。第二个部分采样K空间数据K_B则以镜像方式填充：首先填充Ky＝+128，然后Ky＝+127，……，Ky＝0，最后为Ky＝-19。
具体实施时，图像重建之前，需要先获取扫描对象的两个满足要求的部分采样K空间数据，其可以是利用设计的磁共振扫描序列实时扫描而获得，也可以是直接从存储装置中读取而获得。
S120、对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据。
具体地，对两个部分采样K空间数据进行合并的过程中，需要确保两个K空间数据的重叠区域之间的差异尽可能的小，才能确保后续重建的图像具有较高的信噪比，故需要先对两个部分采样K空间数据进行处理，以消除扫描底噪(高斯噪声)。具体实施时，会对两个部分采样K空间数据进行加权求和，从而获得一个加权合并后的K空间数据，该合并后的K空间数据便为全采样K空间数据。
S130、依据全采样K空间数据进行图像重建，生成扫描对象对应的磁共振重建图像。
具体地，利用图像重建技术，如傅里叶逆变换，将全采样K空间数据转换为图像，便获得扫描对象的磁共振重建图像。
本实施例的技术方案，通过获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据；依据全采样K空间数据进行图像重建，生成扫描对象对应的磁共振重建图像。实现了加权合并两个真实采集的部分采样K空间数据来生成扫描对象的一个真实的全采样K空间数据，进而获得磁共振重建图像，解决了部分傅里叶技术的图像重建算法因估算缺失K空间数据而导致的图像模糊的问题，简化了磁共振图像重建算法，提高了磁共振图像的重建效率和图像信噪比。
实施例二
本实施例在上述实施例一的基础上，对“对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据”进行了进一步优化。在此基础上，还可以进一步增加“相位校正”的相关步骤。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图3，本实施例提供的磁共振图像重建方法包括：
S210、获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线。
示例性地，获取扫描对象的两个部分采样K空间数据包括：向扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲；向扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲，第二相位编码梯度脉冲与第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反。示例性地，第一扫描序列、第二扫描序列可包括快速自旋回波序列、自旋回波序列等具有长回波链的成像序列。此外，为了进一步提供成像效果，第一扫描序列、第二扫描序列还可在成像序列之前设置弥散序列。
具体地，参见图4(a)，对于第一相位编码梯度脉冲，在沿着相位编码方向(Ky)上，Ky＝-127处的梯度场设置为左高右低，且梯度强度为最大值；此后保持梯度场高低方向不变,梯度场强逐渐降低；在Ky＝0处梯度强度为0；随后，各个位置的梯度场设置为左低右高，梯度强度逐渐增大。参见图4(b)，对于第二相位编码梯度脉冲，在沿着相位编码方向(Ky)上，Ky＝+128处的梯度场设置为左低右高，且梯度强度为最大值；此后保持梯度场高低方向不变，梯度场强逐渐降低；在Ky＝0处梯度强度为0；随后，各个位置的梯度场设置为左高右低，梯度强度逐渐增大。
示例性地，获取扫描对象的两个部分采样K空间数据包括：向扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲和第一射频激发脉冲；向扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲和第二射频激发脉冲，第二相位编码梯度脉冲与第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反，第二射频激发脉冲的翻转角小于第一射频激发脉冲的翻转角；将第二部分K空间数据输入经训练的神经网络，获取校正的第二部分K空间数据。
具体地，在射频脉冲的作用下，组织的宏观磁化矢量将偏离平衡状态，其偏离的角度被称为偏转角度或者激发角度。宏观磁化矢量偏转的角度取决于射频脉冲的能量，能量越大偏转角度越大。然而考虑到磁共振扫描过程中，扫描序列执行时所施加的射频脉冲会在扫描对象体内具有一定的能量沉积，而医学扫描中对于单位时间内人体吸收的能量都设置有严格的限制。本发明实施例中，在第二部分K空间数据的采集时施加翻转角小的射频激发脉冲，后续利用神经网络获取校正的第二部分K空间数据，可有效降低磁共振扫描过程中扫描对象体***频能量的积累，提高扫描的安全性。
示例性地，获取校正的第二部分K空间数据所用的经训练的神经网络通过如下步骤获得：获取多组第一样本数据和第二样本数据，其中，第一样本数据采集对应的射频脉冲的翻转角等于第一射频激发脉冲的翻转角，梯度编码包括第二相位编码梯度脉冲，且该第一样本数据作为金标准数据；第二样本数据采集对应的射频脉冲的翻转角等于第二射频激发脉冲的翻转角，梯度编码包括第二相位编码梯度脉冲，且该第二样本数据作为输入数据；将多组第一样本数据和第二样本数据输入神经网络进行训练，以确定神经网络的各节点参数，从而得到经训练的神经网络。
示例性地，获取扫描对象的两个部分采样K空间数据包括：采用预设磁共振回波序列对扫描对象进行磁共振扫描，获得两个部分采样K空间数据。
其中，预设磁共振回波序列是预先设计的磁共振扫描序列，其可以是(快速)自旋回波序列、平面回波序列或梯度回波序列等。
具体地，回波序列中有一个回波链长参数，该回波链长是指90°脉冲后用180°脉冲所采集回波的数目。回波链长越长(K空间中编码线数量越多)，T2衰减越厉害，最终的重建图像越模糊。所以，在利用回波序列(尤其是长回波链序列)进行磁共振扫描时，为了提高图像清晰度，会缩短回波链长度，对扫描对象进行部分采样扫描。而本发明实施例的图像重建方法中所需的K空间数据正是部分采样的K空间数据，所以，本发明实施例的图像重建方法，能够缩短预设磁共振回波序列的回波链长度，进一步提高图像信噪比，有效减少图像模糊问题。
当两个部分采样K空间数据为图2(a)所示的在K空间中镜像分布，且利用快速自旋回波序列FSE实时扫描而获得时，K_A和K_B对应的FES序列分别如图5(a)和图5(b)所示。需要说明的是，可以通过改变扫描序列中编码的梯度大小来实现不同的K空间分布的两个部分采样K空间数据的采集。
请参考图5(a)为本申请实施例中的第一扫描序列示意图。该序列包括弥散模块(disffusion module)和第一成像序列模块。本实施例中的第一成像序列模块以第一快速自旋回波(fast spin echo，FSE)模块为例说明。当然，本申请中对于第一成像序列模块的类型并不做具体限制，在其他实施例中，还可采用其他具有长回波链的序列类型。
其中：RF表示射频脉冲；GSS表示选层梯度脉冲；GPE表示相位编码梯度；GRO表示频率编码；Echo表示采集窗内采集获得的磁共振信号。对于弥散模块，首先在射频信号RF上施加一个翻转角为α的激发射频脉冲；然后，在该α的激发射频脉冲后施加一个重聚相射频脉冲，该重聚脉冲的翻转角可以是180度或者其他值。在GSS方向上对应施加相应的选层梯度。同时，在GSS、GPE和GRO方向中的至少一者上，对应该重聚相射频脉冲的两侧对称地各施加所述的扩散敏感梯度。在图5(a)中，在GSS、GPE和GRO三个方向都施加了扩散敏感梯度，其中，在GSS方向上为扩散敏感梯度GSS,D1和GSS,D2；在GPE方向上为扩散敏感梯度GPE,D1和GPE,D2；在GRO方向上为扩散敏感梯度GRO,D1和GRO,D2。在该扩散成像脉冲序列中施加了上述的射频脉冲、对应的各方向上的梯度以及扩散敏感梯度后，对于静止的水分子，由于其扩散能力低，重聚相射频脉冲前的扩散敏感梯度GSS,D1、GPE,D1和/或GRO,D1所导致的质子自旋散相位会被重聚相射频脉冲后的扩散敏感梯度GSS,D2、GPE,D2和/或GRO,D2完全再聚焦，其信号强度不受影响；而对于运动的水分子，由于其扩散能力强，该重聚相射频脉冲前的扩散敏感梯度GSS,D1、GPE,D1和/或GRO,D1所导致的质子自旋散相位离开了原来的位置，从而无法被重聚相射频脉冲后的扩散敏感梯度GSS,D2、GPE,D2和/或GRO,D2再聚焦，从而导致其信号强度随扩散时相而衰减。
在弥散模块之后的第一FSE模块，具体包括：90°射频脉冲和随后的四个180°脉冲；在GSS方向上对应施加相应的选层梯度脉冲，在GRO方向上对应施加相应的频率编码梯度脉冲，在GPE方向上对应施加相应的第一相位编码梯度脉冲，在四个180°脉冲激发后产生4个自旋回波(Echo1-Echo4)，该四个回波用于形成第一部分K空间数据。
请参考图5(b)为本申请实施例中的第一扫描序列示意图。该序列包括弥散模块(disffusion module)和第二成像序列模块。本实施例中的第一成像序列模块以第二快速自旋回波(fast spin echo，FSE)模块为例说明。当然，本申请中对于第二成像序列模块的类型并不做具体限制，在其他实施例中，还可采用其他具有长回波链的序列类型。
其中：RF表示射频脉冲；GSS表示选层梯度脉冲；GPE表示相位编码梯度；GRO表示频率编码；Echo表示采集窗内采集获得的磁共振信号。对于弥散模块，首先在射频信号RF上施加一个翻转角为α的激发射频脉冲；然后，在该α的激发射频脉冲后施加一个重聚相射频脉冲，该重聚脉冲的翻转角可以是180度或者其他值。在GSS方向上对应施加相应的选层梯度。同时，在GSS、GPE和GRO方向中的至少一者上，对应该重聚相射频脉冲的两侧对称地各施加所述的扩散敏感梯度。在图5(b)中，在GSS、GPE和GRO三个方向都施加了扩散敏感梯度，其中，在GSS方向上为扩散敏感梯度GSS,D3和GSS,D4；在GPE方向上为扩散敏感梯度GPE,D3和GPE,D4；在GRO方向上为扩散敏感梯度GRO,D3和GRO,D4。在该扩散成像脉冲序列中施加了上述的射频脉冲、对应的各方向上的梯度以及扩散敏感梯度后，对于静止的水分子，由于其扩散能力低，重聚相射频脉冲前的扩散敏感梯度GSS,D3、GPE,D3和/或GRO,D3所导致的质子自旋散相位会被重聚相射频脉冲后的扩散敏感梯度GSS,D4、GPE,D4和/或GRO,D4完全再聚焦，其信号强度不受影响；而对于运动的水分子，由于其扩散能力强，该重聚相射频脉冲前的扩散敏感梯度GSS,D3、GPE,D3和/或GRO,D3所导致的质子自旋散相位离开了原来的位置，从而无法被重聚相射频脉冲后的扩散敏感梯度GSS,D4、GPE,D4和/或GRO,D4再聚焦，从而导致其信号强度随扩散时相而衰减。
在弥散模块之后的第二FSE模块，具体包括：90°射频脉冲和随后的四个180°脉冲；在GSS方向上对应施加相应的选层梯度脉冲，在GRO方向上对应施加相应的频率编码梯度脉冲，在GPE方向上对应施加相应的第二相位编码梯度脉冲，在四个180°脉冲激发后产生4个自旋回波(Echo1-Echo4)，该四个回波用于形成第二部分K空间数据。
示例性地，每个部分采样K空间数据均覆盖相应K空间的中心区域。具体地，磁共振扫描序列对运动非常敏感，在扫描过程中通常需要对扫描序列添加运动校正模块。考虑到人体的呼吸运动一般带来的是低频相位，故相关技术中为扫描序列添加的抑制运动伪影的运动校正模块通常是通过重复采集过K空间中心及周围低频区域的K空间信号，用于校正图像伪影，其在正式扫描之外增加额外扫描过程。但是，本发明实施例的图像重建过程本就有两个K空间数据，只要将这两个K空间数据设置为均覆盖相应K空间的中心区域，便可保证其对K空间中心部分的重复采集。并且，通过对两个部分采样K空间的相位校正(见后续说明)，可以去除信号重复采集部分的信号差异，从而可以剔除运动带来的K空间相位不一致问题，减轻图像伪影，进一步提高图像信噪比。
示例性地，第一部分K空间数据和/或第二部分K空间数据采用部分回波采集方式填充。具体地，参见图6，以第一部分K空间数据K_A的部分回波采集方式为例，对于每个相位编码位置，只采集该相位编码位置的回波的一半多一点，这样所需时间缩短，回波时间缩短；如图6所示，K空间在频率编码方向上只填充一半多一点(图6第一幅图中沿着频率编码方向，实线部分为填充数据的区域，虚线为未填充数据的区域)；进一步地，对于每个相位编码位置，在频率编码方向上的剩余部分根据对称性原理进行模拟填充。这样设置的好处在于，由于使用部分回波技术，回波时间(echo time，TE)可以缩短，这样在保证同样层数的前提下可以缩短重复时间(repetition time,TR)，从而间接的缩短采集时间，或可保持原来的TR而增加采集的层数，有助于提高采集速度，减少磁敏感伪影。
S220、依据两个部分采样K空间数据确定相位校正值。
具体地，在获取部分采样K空间数据的过程中，由于***涡流和呼吸运动等因素会导致两个部分采样K空间数据的重叠区域之间存在相位差异，而相位差异的存在会降低图像信噪比，故本实施例中需要先对两个部分采样K空间数据进行相位校正。相关技术中的相位校正通常会引入估算的相位，但是本实施例中引入估算的相位会增加后续图像重建的误差，降低图像信噪比，故本实施例中并未采用复杂的相位校正算法，而是计算两个部分采样K空间数据之间的相位差，进而利用该相位差校正其中的一个部分采样K空间数据的相位，获得仅包含扫描对象本身组织构成引起的正常相位差异的两个部分采样K空间数据。
具体实施时，首先，分别基于两个部分采样K空间的重叠区域进行部分傅里叶的图像重建，获得两个重建图像。例如，分别对两个部分采样K空间数据的重叠区域之外的区域进行填零处理，获得相应的填零处理后的K空间数据，然后对该两个填零处理后的K空间数据进行傅里叶逆变换，获得两个重建图像。之后，对于两个重建图像分别获取每个像素对应的相位差，该相位差便为相位校正值。
S230、依据相位校正值，对任一部分采样K空间数据进行相位校正，以更新进行了相位校正的部分采样K空间数据。
具体地，首先对任一部分采样K空间数据进行重建，获取重建图像；然后对于两个重建图像中的其中一个重建图像中每个像素减去相位校正值，获得该重建图像的相位校正图像；随后，将该相位校正图像经傅里叶逆变换转换至K空间，便可获得相位校正后的部分采样K空间数据，利用该相位校正后的部分采样K空间数据替换相位校正前的相应的部分采样K空间数据，便可获得能够用于加权合并的两个部分采样K空间数据。
S240、按照预设权重，对两个部分采样K空间数据的重叠区域进行加权合并处理，生成重叠区合并K空间数据。
其中，预设权重是指预先设置的、用于加权合并的权重值。示例性地，预设权重包括分别作用于两个部分采样K空间数据的第一预设权重和第二预设权重，且第一预设权重和第二预设权重的和为1。具体地，本实施例中存在两组预设权重值，一组作用于一个部分采样K空间数据，而另一组作用于另一个部分采样K空间数据，并且两组预设权重值中对应于同一个PE编码线的两个预设权重值的和为1。这样设置的目的在于，确保K空间中PE线的信号值更加平缓，从而确保K空间数据的均匀性，进一步提高后续图像重建的图像信噪比。示例性地，针对重叠区域内的各条K空间编码线，第一预设权重和第二预设权重为线性变化，且线性变化方向相反。具体地，在第一预设权重和第二预设权重的和为1的基础上，进一步将两组预设权重值的数值变化设置为线性变化、且在相位编码方向上的变化方向相反。以图2(a)为例，第一部分K空间数据K_A中相位编码为Ky＝-19～+20的数据线和第二部分K空间数据K_B中相位编码为Ky＝-19～+20的数据线是两个部分K空间数据中相位编码相同的数据线。对于K_A对应的第一预设权重，其按照Ky＝-19～+20的顺序从1线性逐渐减少至0；而对于K_B对应的第二预设权重，其按照Ky＝-19～+20的顺序从0线性逐渐增加至1。这样设置的目的在于，进一步确保K空间数据的平缓性。
具体地，针对重叠区域，按照预设权重，逐条PE编码线进行K空间数据的加权求和，便可获得重叠区域对应的加权合并后的K空间数据，即重叠区合并K空间数据。
S250、合并每个部分采样K空间数据中的非重叠区域对应的K空间数据和重叠区合并K空间数据，生成全采样K空间数据。
具体地，将两个部分采样K空间数据中的非重叠区域的数据合并至上述获得的重叠区合并K空间数据，便可填满整个K空间，生成K空间中填充的数据全部为实际扫描所得的真实扫描数据的全采样K空间数据。
S260、依据全采样K空间数据进行图像重建，生成扫描对象对应的磁共振重建图像。
参见图7，对于利用FSE_DWI序列扫描获得的头部扫描数据，分别利用本发明实施例中的图像重建方法(简称为去相位部分傅里叶技术)和填零的PartialFourier方法(简称为填零部分傅里叶)进行图像重建，获得相应的磁共振重建图像。从重建图像结果可看出，本发明实施例的去相位部分傅里叶技术所得的重建图像(左侧两图)的模糊程度要明显低于填零部分傅里叶技术(右侧两图)所得的重建图像。
本实施例的技术方案，通过依据两个部分采样K空间数据确定相位校正值；依据相位校正值，对任一部分采样K空间数据进行相位校正，以更新进行了相位校正的部分采样K空间数据。实现了在不引入估算相位的前提下，对两个部分采样K空间数据之间的、除了扫描对象本身组织构成引起的正常相位差异之外的其他异常相位差异进行校正，进一步减少了两个部分采样K空间数据之间的差异性，从而进一步降低后续数据合并的难度，提高了全采样K空间数据的精确性，进而进一步提高了磁共振重建图像的信噪比。通过按照预设权重，对两个部分采样K空间数据的重叠区域进行加权合并处理，生成重叠区合并K空间数据；合并每个部分采样K空间数据中的非重叠区域对应的K空间数据和重叠区合并K空间数据，生成全采样K空间数据。实现了两个部分采样K空间数据的高效融合，进一步提高了全采样K空间数据的精确性，从而进一步提高了磁共振重建图像的信噪比。
实施例三
本实施例提供一种磁共振图像重建装置，参见图8，该装置具体包括：
部分采样K空间数据获取模块810，用于获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；
全采样K空间数据生成模块820，用于对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据；
图像重建模块830，用于依据全采样K空间数据进行图像重建，生成扫描对象对应的磁共振重建图像。
可选地，全采样K空间数据生成模块820具体用于：
按照预设权重，对两个部分采样K空间数据的重叠区域进行加权合并处理，生成重叠区合并K空间数据；
合并每个部分采样K空间数据中的非重叠区域对应的K空间数据和重叠区合并K空间数据，生成全采样K空间数据。
可选地，在上述装置的基础上，该装置还包括相位校正模块，用于：
在对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据之前，依据两个部分采样K空间数据确定相位校正值；
依据相位校正值，对任一部分采样K空间数据进行相位校正，以更新进行了相位校正的部分采样K空间数据。
可选地，部分采样K空间数据获取模块810具体用于：
向扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲；
向扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲，第二相位编码梯度脉冲与第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反。
可选地，部分采样K空间数据获取模块810具体用于：
向扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲和第一射频激发脉冲；
向扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲和第二射频激发脉冲，第二相位编码梯度脉冲与第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反，第二射频激发脉冲的翻转角小于第一射频激发脉冲的翻转角；
将第二部分K空间数据输入经训练的神经网络，获取校正的第二部分K空间数据。
可选地，所述第一扫描序列和/或第二扫描序列还包括弥散模块，所述弥散模块包括：
一个激发射频脉冲和随后施加的重聚相射频脉冲，所述重聚相射频脉冲的两侧对称地施加扩散敏感梯度。
可选地，部分采样K空间数据获取模块810具体用于：
采用预设磁共振回波序列对扫描对象进行磁共振扫描，获得两个部分采样K空间数据，每个所述部分采样K空间数据均覆盖相应K空间的中心区域。
通过本发明实施例三的一种磁共振图像重建装置，实现了加权合并两个真实采集的部分采样K空间数据来生成扫描对象的一个真实的全采样K空间数据，进而获得磁共振重建图像，解决了部分傅里叶技术的图像重建算法因估算缺失K空间数据而导致的图像模糊的问题，简化了磁共振图像重建算法，提高了磁共振图像的重建效率和图像信噪比。
本发明实施例所提供的磁共振图像重建装置可执行本发明任意实施例所提供的磁共振图像重建方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
值得注意的是，上述磁共振图像重建装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
实施例四
参见图9a，本实施例提供了一种设备900，其包括：控制台91和扫描仪92，其中控制台91可从/向扫描仪92接收或发送信息。根据本申请的一些实施例，控制台91可接收由例如用户提供的命令，并根据收到的命令来调节超导磁体、梯度线圈以及射频线圈以拍摄感兴趣对象的图像。控制器可处理接收自不同模块的不同种类的信息。
在此实施例中，扫描仪92可包括超导磁体、梯度线圈以及射频线圈等主要部件。具体的，超导磁体可环绕形成孔腔，该孔腔形成容纳空间，超导磁体可以在成像过程期间创建静磁场B0。梯度线圈设置在所述孔腔内，可以包括X线圈，Y线圈和/或Z线圈(图中未示出)。在一些实施例中，Z线圈可以基于圆形(Maxwell)线圈来设计，而X线圈和Y线圈可以基于鞍形(Golay)线圈配置来设计。这三组线圈可执行梯度脉冲序列生成被用于位置编码的三个不同的磁场，例如，梯度线圈可执行梯度脉冲序列以分别形成沿读出方向的梯度场、相位编码方向的梯度场和选层方向的梯度场，以对信号进行读出编码、相位编码和选层方向编码。射频线圈可以包括射频发射线圈和射频接收线圈，其中，射频发射线圈执行射频脉冲序列用于向/从感兴趣的对象发射RF信号；射频接收线圈用于接收感兴趣的对象激发的磁共振信号。RF线圈可被分类为容积线圈和局部线圈。在本申请的一些实施例中，容积线圈可以包括鸟笼线圈，横电磁线圈，表面线圈，马鞍形线圈等。在本申请的一些实施例中，局部线圈可以包括鸟笼线圈，螺线管线圈，马鞍形线圈，柔性线圈等。
参见图9b，控制台91包括：处理器920、存储装置910、输入装置930和输出装置940；控制台91中处理器920的数量可以是一个或多个，图9b中以一个处理器920为例；控制台91中的处理器920、存储装置910、输入装置930和输出装置940可以通过总线或其他方式连接，图9b中以通过总线950连接为例。
存储装置910作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的磁共振图像重建方法对应的程序指令/模块(例如，磁共振图像重建装置中的部分采样K空间数据获取模块、全采样K空间数据生成模块和图像重建模块)。
存储装置910可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置910可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置910可进一步包括相对于处理器920远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置930可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置940可包括显示屏等显示设备。
在一实施例中，控制台91可控制扫描仪92向扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，所述第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲。示例性的，如图5a所示，本申请实施例中的第一扫描序列包括：弥散模块(disffusion module)和第一快速自旋回波(fast spin echo，FSE)模块。图5a中的RF表示射频线圈发射的射频脉冲；GSS表示梯度线圈形成的选层梯度脉冲；GPE表示梯度线圈形成的相位编码梯度；GRO表示梯度线圈形成的频率编码；Echo表示采集窗内采集获得的磁共振信号。第一相位编码梯度脉冲为图5a中的GPE方向施加的梯度脉冲，并在第一扫描序列施加后采集四个回波信号(echo1-echo4)。
控制台91可控制扫描仪92向所述扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，所述第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲，所述第二相位编码梯度脉冲与所述第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反。具体的，如图5b所示，本申请实施例中的第二扫描序列包括：弥散模块(disffusion module)和第二快速自旋回波(fast spin echo，FSE)模块。第二扫描序列的弥散模块与第一扫描序列的弥散模块所包含的射频脉冲、梯度脉冲相同。第二FSE模块包括了90度射频脉冲和随后施加的四个180度射频脉冲，且在选层梯度GSS、相位编码梯度GPE、以及频率编码梯度GRO方向上分别施加有对应的梯度脉冲。第二相位编码梯度脉冲为图5b中的GPE方向施加的梯度脉冲，其与第一相位编码梯度脉冲在相应时序上的梯度极性相反，即扫描仪92的梯度线圈分别在不同时段产生极性相反的相位梯度脉冲。
控制台91可控制扫描仪92对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据；以及，控制台91可控制扫描仪92依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像。
实施例五
本实施例提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种磁共振图像重建方法，该方法包括：
获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；
对两个部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成扫描对象对应的全采样K空间数据；
依据全采样K空间数据进行图像重建，生成扫描对象对应的磁共振重建图像。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的磁共振图像重建方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所提供的磁共振图像重建方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种磁共振图像重建方法，其特征在于，包括：
获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个所述部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个所述部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线，两个所述部分采样K空间数据分别通过FSE序列激发两个K空间获得，属于一个所述部分采样K空间数据的数据线在频率编码方向的填充方向相同；对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据；
依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像；
在对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理前还包括：
分别基于两个部分采样K空间的重叠区域进行部分傅里叶的图像重建，获得两个重建图像；
对于两个重建图像分别获取每个像素对应的相位差，并将所述相位差作为相位校正值；
依据相位校正值，对任一部分采样K空间数据进行相位校正，以更新部分采样K空间数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据包括：
按照预设权重，对两个所述部分采样K空间数据的重叠区域进行加权合并处理，生成重叠区合并K空间数据；
合并每个所述部分采样K空间数据中的非重叠区域对应的K空间数据和所述重叠区合并K空间数据，生成所述全采样K空间数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取扫描对象的两个部分采样K空间数据包括：
向所述扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，所述第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲；
向所述扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，所述第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲，所述第二相位编码梯度脉冲与所述第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取扫描对象的两个部分采样K空间数据包括：
向所述扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，所述第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲和第一射频激发脉冲；
向所述扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，所述第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲和第二射频激发脉冲，所述第二相位编码梯度脉冲与所述第一相位编码梯度脉冲的场强变化相同且梯度方向相反，所述第二射频激发脉冲的翻转角小于所述第一射频激发脉冲的翻转角；
将第二部分K空间数据输入经训练的神经网络，获取校正的第二部分K空间数据。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第一扫描序列和/或第二扫描序列还包括弥散模块，所述弥散模块包括：
一个激发射频脉冲和随后施加的重聚相射频脉冲，所述重聚相射频脉冲的两侧对称地施加扩散敏感梯度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取扫描对象的两个部分采样K空间数据包括：
采用预设磁共振回波序列对所述扫描对象进行磁共振扫描，获得两个所述部分采样K空间数据，每个所述部分采样K空间数据均覆盖相应K空间的中心区域。
7.一种磁共振图像重建装置，其特征在于，包括：
部分采样K空间数据获取模块，用于获取扫描对象的两个部分采样K空间数据，其中，两个所述部分采样K空间数据在相位编码方向上的填充方向相反，且两个所述部分采样K空间数据包含预设比例的相位编码相同的数据线；全采样K空间数据生成模块，用于对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据，两个所述部分采样K空间数据分别通过FSE序列扫描获得，属于一个所述部分采样K空间数据的数据线在频率编码方向的填充方向相同；
图像重建模块，用于依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像；
在对两个所述部分采样K空间数据进行加权合并处理前还包括：
分别基于两个部分采样K空间的重叠区域进行部分傅里叶的图像重建，获得两个重建图像；
对于两个重建图像分别获取每个像素对应的相位差，并将所述相位差作为相位校正值；
依据相位校正值，对任一部分采样K空间数据进行相位校正，以更新部分采样K空间数据。
8.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
扫描仪，具有容纳空间，且所述扫描仪用于对处于容纳空间的扫描对象执行扫描；
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器控制所述扫描仪实现：
向所述扫描对象施加第一扫描序列，获得第一部分K空间数据，其中，所述第一扫描序列包括第一相位编码梯度脉冲；
向所述扫描对象施加第二扫描序列，获得第二部分K空间数据，其中，所述第二扫描序列包括第二相位编码梯度脉冲，所述第二相位编码梯度脉冲与所述第一相位编码梯度脉冲的梯度方向相反；
对所述第一部分K空间数据、所述第二部分K空间数据进行加权合并处理，生成所述扫描对象对应的全采样K空间数据，所述第一部分K空间数据、所述第二部分K空间数据分别通过FSE序列扫描获得，属于一个所述部分采样K空间数据的数据线在频率编码方向的填充方向相同；
依据所述全采样K空间数据进行图像重建，生成所述扫描对象对应的磁共振重建图像；
在对所述第一部分K空间数据、所述第二部分K空间数据进行加权合并处理前还包括：
分别基于两个部分采样K空间的重叠区域进行部分傅里叶的图像重建，获得两个重建图像；
对于两个重建图像分别获取每个像素对应的相位差，并将所述相位差作为相位校正值；
依据相位校正值，对任一部分采样K空间数据进行相位校正，以更新部分采样K空间数据。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述处理器还控制所述扫描仪实现：
在所述扫描仪施加第一相位编码梯度脉冲前，施加一个激发射频脉冲和在所述激发射频脉冲之后的重聚相射频脉冲，所述重聚相射频脉冲的两侧对称地施加扩散敏感梯度；
和/或，在所述扫描仪施加第二相位编码梯度脉冲前，施加一个激发射频脉冲和在所述激发射频脉冲之后的重聚相射频脉冲，所述重聚相射频脉冲的两侧对称地施加扩散敏感梯度。
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