一种多通道磁共振成像的图像重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109615675A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811473256.9(22)申请日2018.12.04(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人屈小波(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所(普通合伙)35200代理人马应森(51)Int.Cl.G06T11/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种多通道磁共振成像的图像重建方法(57)摘要一种多通道磁共振成像的图像重建方法，涉及磁共振成像。首先建立结合低秩汉克尔矩阵与数据一致性的图像重建模型，接着建立避免奇异值分解的改进重建模型，然后通过迭代算法重建磁共振的傅里叶空间数据，最后将傅里叶空间数据变换为最终的磁共振图像。通过结合低秩汉克尔矩阵与数据一致性，利用了并行磁共振的线圈之间的相关性，减轻了不精确的灵敏度图的影响，因此能够重建出伪影抑制更好，边缘保留更多的磁共振图像，能有效地抑制伪影，保留更多的边缘特征。CN109615675ACN109615675A权利要求书1/2页1.一种多通道磁共振成像的图像重建方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立结合低秩汉克尔矩阵与数据一致性的图像重建模型：其中，为将矩阵转换为块汉克尔矩阵的算子，是第i个方向的加权算子，加权的权重值Wi通过稀疏变换的核函数的二维傅里叶变换得到，⊙为矩阵的哈达玛积，X＝[X1,...,Xj,...,XJ]，其中，Xj为待重建的第j个线圈的傅里叶空间数据，Y为采样数据和未采样点进行填零操作后得到的傅里叶空间数据，是欠采样并且在未采样点进行填零的算子，||·||*指矩阵的核范数，||·||F指矩阵的弗罗贝尼乌斯范数，λ1与λ2是权衡和三项重要性的正则化参数；是校准数据一致性的卷积核算子，作用结果为：公式(2)表示第k个线圈在r位置傅里叶空间的值是所有线圈r位置的邻域的线性组合；对于第k个线圈，行向量gjk表示第j个线圈r位置邻域的线性组合的权值，gjk可以从校准数据计算得出，且对于不同位置r的gjk值不变，其中，Xk(r)为第k个线圈Xk在r位置的傅里叶空间数据，Rr表示以r为位置的邻域傅里叶空间的算子，则RrXj表示由第j个线圈r位置的邻域傅里叶空间数据排列的列向量；所有线圈的傅里叶空间数据组成的矩阵X满足关系式其中，X表示所有线圈中的傅里叶空间数据，算子表示依次对X中每个线圈每个位置都进行公式(2)中的操作；2)建立一种避免奇异值分解的改进重建模型；3)建立避免奇异值分解的改进重建模型的求解算法；4)由步骤3)得到重建的傅里叶空间数据X，对X进行二维傅里叶逆变换得到最终的磁共振图像。2.如权利要求1所述一种多通道磁共振成像的图像重建方法，其特征在于在步骤2)中，所述建立一种避免奇异值分解的改进重建模型的具体方法为：利用矩阵分解方法将公式(1)中模型改写为：其中，P和Q为两个分解矩阵，上标H为矩阵的复共轭转置。3.如权利要求1所述一种多通道磁共振成像的图像重建方法，其特征在于在步骤3)，所述建立避免奇异值分解的改进重建模型的求解算法的具体方法为：利用交替方向乘子法求解公式(3)中的重建模型如下：2CN109615675A权利要求书2/2页其中，Di为拉格朗日乘子，<·,·>为内积，根据以下公式(5)迭代更新变量：当达到最大迭代次数M或X在相邻两次迭代中的误差小于设定的正数阈值μ时，迭代结束；上标“-1”表示求矩阵的逆，上标“*”表示伴随算子，上标“(m)”表示第m次(m)迭代的解，X，分别表示变量X，Pi，Qi，Di在第m次迭代时的值，参数λ1，λ2，βi和τi都是正数；初值化算法中，即m＝1时，和初始为随机矩阵，初始是一个全为1的矩阵。3CN109615675A说明书1/5页一种多通道磁共振成像的图像重建方法技术领域[0001]本发明涉及磁共振成像，尤其是涉及一种多通道磁共振成像的图像重建方法。背景技术[0002]磁共振成像是医学上一种重要的医学影像诊断工具。但是，磁共振成像需要较长时间采集位于傅里叶空间的数据。并行成像和稀疏采样都可以从小于奈奎斯特采样率采集的数据中重建磁共振图像，因此可以用来缩短采样时间。[0003]在并行成像中，线圈阵列比单线圈获得更多的信息，因此能够减少傅里叶空间的采集。典型的并行成像方法包括灵敏度编码(K.P.Pruessmann,M.Weiger,M.B.Scheidegger,andP.Boesiger,"SENSE:sensitivityencodingforfastMRI,"MagneticResonanceinMedicine,vol.42,pp.952-962,1999.)、广义自动校准部分并行采