[发明专利]一种用于磁共振成像非均匀采样数据的快速精确重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像数据重建技术领域，具体来说涉及一种适用于磁共振成像非均匀采样数据的快速精确重建方法。

背景技术

磁共振成像非均匀K(MRIK)空间轨迹，也称非笛卡尔K空间轨迹，包括螺旋形(Spiral)，放射状(Radial)，推进器(PROPELLER)等，由于具有扫描速度快、K空间中心过采样或运动伪影校正等优点，具有重要的临床应用价值。然而，由于采样数据不是落在均匀分布的网格点上，不能直接采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)获得图像，而基于直接求和的离散傅里叶变换(Direct Fourier transform，DFT)，也通常被MRI领域研究者称为共轭相位(Conjugate Phase)重建算法，被认为可以较高精度的实现图像重建，通常被研究者引作参考进行重建算法精度的评价，而且在非笛卡尔采样密度补偿算法的研究中，为了避免其他算法引入的误差，通常采用DFT进行图像重建，然而，由于DFT算法计算复杂度高，重建速度慢，很难推广应用到临床。

有学者提出LS_NUFFT(最小平方误差非均匀快速傅里叶变换)算法和Min-Max NUFFT(最小最大准则非均匀快速傅里叶变换)算法，前者是根据最小平方近似误差准则估计优化的卷积核来减小重建误差，后者是最小最大框架下优化最坏情况下的估计误差的迭代插值算法，但是这些NUFFT算法均是DFT的近似估计，并不能完全等价于DFT，重建精度得不到保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于磁共振成像非均匀采样数据的快速精确重建方法，既保持现有DFT重建算法的重建精度，又极大提高了DFT重建算法的重建速度。

本发明实现上述目的的技术解决方案是：

一种适用于磁共振成像非均匀采样数据的快速精确重建方法，包括以下步骤：

(1)通过直线采样线组成的采样轨迹对K空间数据进行采样；

(2)对每一条直线采样线进行重建。a)将采样数据填充到一个空矩阵的对角线位置上，b)采用CTA算法(线性调频变换算法)对填充后的矩阵进行k_x方向一维傅里叶变换，c)采用CTA算法对变换后的矩阵进行k_y方向一维傅里叶变换；最后得到每一条采样线重建的各个临时图像矩阵；

(3)将重建出的所有临时图像矩阵叠加起来得到最终的重建图像。

本发明所述的步骤1中，所述直线采样线的采样数据点为等间距均匀分布。

本发明所述的步骤2中，如果采样直线中有关于K空间坐标轴对称的，则对称的两条线可以填充到一个矩阵中处理，缩短图像重建时间；CTA算法中的线性卷积过程用FFT(快速傅里叶变换)优化。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的重建方法省去许多重复运算，计算简单，易于临床应用。

(2)本发明的重建方法在保持了DFT算法的图像重建精度的前提下，极大提高了DFT重建图像的计算速度，缩短了重建时间，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的图像处理过程的示意图；

图2是本发明所适用的磁共振非笛卡尔K空间采样轨迹类型中的两种；

图2(a)是放射状K空间采样轨迹图；

图2(b)是PROPELLER K空间采样轨迹图；

图3是本发明方法进行图像处理的仿真的Shepp-Logan体模图像；

图4是采用本发明方法和DFT算法对仿真数据进行重建的结果；

图4(a)是采用DFT算法对放射状仿真数据进行重建的结果；

图4(b)是采用CTA-DFT算法对放射状仿真数据进行重建的结果；

图4(c)是图4(a)和图4(b)的差值图像；

图4(d)是采用DFT算法对PROPELLER仿真数据进行重建结果；

图4(e)是采用CTA-DFT算法对PROPELLER仿真数据进行重建结果；

图4(f)是图4(d)和图4(e)的差值图像。

具体实施方式

一种适用于磁共振成像非均匀采样数据的快速精确重建方法，其具体图像处理过程如图1所示，包括如下步骤：

步骤1，数据采集；通过由直线采样线组成的采样轨迹采样K空间数据，其中，直线采样线的采样数据点为等间距均匀分布，如图2是本发明所适用的磁共振非笛卡尔k空间采样轨迹类型中的两种，图2(a)为放射状轨迹，图2(b)为PROPELLER轨迹.