[发明专利]一种基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法

权利要求书

1.一种基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据MR原始数据分别获取k-空间轨迹参数和k-空间原始数据；

步骤二，根据所述k-空间轨迹参数选取参数系统矩阵；

步骤三，根据所述k-空间原始数据获取每个通道的回波数据；

步骤四，利用所述参数系统矩阵和每个通道的回波数据执行正则化迭代图像重建；

步骤五，将重建后的图像进行VARPRO水脂分离计算，获得最终图像。

2.根据权利要求1所述的基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于：步骤五中，先将重建后的图像进行VARPRO水脂分离计算，然后将经水脂分离后的图像进行图像合并，最后获得最终图像。

3.根据权利要求1所述的基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于：步骤五中，先将重建后的图像进行图像合并，然后再将合并后的图像进行VARPRO水脂分离计算，最后获得最终图像。

4.根据权利要求1所述的基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于，步骤四中，所述正则化迭代图像重建的方法包括以下步骤：

1)估计初始图像；

2)估计当前图像；

3)确定搜索方向；

4)根据系统矩阵、MR原始数据和搜索方向执行线搜索以更新步长；

5)更新图像；

6)更新搜索方向；

7)判断是否满足内部迭代终止判据，若不满足则返回步骤4)；若满足则继续执行步骤8)；

8)估计改善后的图像；

9)判断是否达到设定的最大迭代步数，若达到则执行步骤10)；否则判断是否满足外部迭代终止判据，若满足则执行步骤10)，否则返回步骤2)；

10)输出最终图像。 

5.根据权利要求1所述的基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于，步骤五中，所述VARPRO水脂分离计算包括以下步骤：

第1步、初始场图估计，设置为矩阵 

第2步、针对一组不均匀值 对所有像素点预计算代价函数 其中 为场不均匀性的下限， 为场不均匀性的上限，范围 被分割为L个点； 表示第l个点，即l∈[1，L]；

第3步、对于图像中的每一像素q按公式 更新场图估计，其中δ_q是像素q的J×J临域，μ为控制Markov随机场引入的平滑因子总量的权重， 为像素q的场不均匀性， 表示像素j的场不均匀性当前值， 表示像素q的新场不均匀性估计值，W_q，j表示控制像素q与j之间差异的权重因子；

第4步、重复第3步直至总的场图变化小于阈值ξ，ξ＞0，即 其中，Q表示场图的总像素数， 表示像素q的场不均匀性当前值；

第5步、根据 计算相位 ，S_-τ和S_+τ为在正常TE/2回波两侧的TE/2-τ和TE/2+τ处的信号；

第6步、对于图像中的每个像素，按公式 结合 和 计算ρ_w和ρ_f；其中 ψ⁺是ψ的伪逆矩阵，I是N×N单位矩阵， 表示最终输出场图， 表示场图函数， 表示水与脂肪的密度像， 为以f_B0为变量的信号成本函数；t₁，t₂，…t_M表示信号回波时间； 表示不同回波时间获取的信号集，ρ_w表示为水成分的信号强度，ρ_f表示脂肪成分的信号强度。 

6.根据权利要求1所述的基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于：步骤一中，所述MR原始数据是在MR扫描仪上按设定的序列及k-空间填充轨迹获得的。

7.根据权利要求1所述的基于欠采样k-空间数据的水脂分离方法，其特征在于：步骤二中，所述系统矩阵是根据k-空间轨迹参数生成的非均匀FFT系统矩阵以及逆运算矩阵。