[发明专利]一种超极化气体磁共振影像处理方法

说明书

本发明为了公开了一种超极化气体磁共振影像处理方法，选择成像序列、设置回波时间、设置激发角度，获得原始的超极化气体磁共振k空间数据；原始的超极化气体磁共振k空间数据与系数权重矩阵进行点乘运算获得修改后的超极化气体磁共振k空间数据；修改后的超极化气体磁共振k空间数据经傅立叶变换获得优化后的磁共振影像，利用BM3D算法对优化后的磁共振影像进行处理获得质量改善后的核磁共振影像。有效提高超极化气体磁共振影像质量。

技术领域

本发明涉及磁共振成像和数字图像技术领域，具体是一种超极化气体磁共振影像处理方法。

背景技术

空气污染(如雾霾等)加速肺部疾病问题的恶性发展，尤其对老人、儿童及孕妇等的健康影响更为严重。研究数据表明，PM2.5每增加10μg/m³可使总死亡率、心血管疾病死亡率和肺癌死亡率分别增高4％、6％和8％。目前肺癌已取代肝癌成为我国首位恶性肿瘤死亡原因，预计到2025年，每年仅死于肺癌的人数将达到100万。然而，目前肺癌早期诊断率仅为15％，尤其是0期患者因常无任何症状，其确诊率还不到肺癌患者总数的0.6％。医学影像学诊断是肺部疾病最常用、也是最直观的一种诊断方式，但是，传统的肺部影像学方法(如胸部X线透视、计算机X射线断层扫描、正电子发射计算机断层、磁共振成像)均无法从结构和功能上全面评价肺部生理状态。基于超极化惰性气体(¹²⁹Xe和³He)的磁共振，不仅能提供肺部结构信息，还能提供肺部功能信息(肺组织气-气交换和气-血交换功能)，给临床肺部医学研究引入了一种新的研究手段。

超极化气体磁共振利用自旋交换光抽运技术增强电子自旋信号，然后将电子信号转移增强惰性气体(¹²⁹Xe或³He)的磁共振信号(极化度增强10³～10⁵倍)，使得对肺部超极化气体成像成为可能。然而，超极化气体的非平衡核自旋极化度在信号采样过程中具有不可再生性，导致其可用的超极化磁化矢量强度随每一次射频脉冲的发生而快速衰减。此外，超极化气体磁共振成像敏感度∝γ×Q×P，其中，γ为惰性气体原子核的旋磁比，Q为自旋密度，P为惰性气体原子核自旋极化度。因此，超极化气体磁共振成像敏感度随激发次数和采集时间急剧下降。超极化气体磁共振k空间的中心决定重建影像的信噪比，而影像的细节信息取决于k空间的边缘。因此，如何在有限的屏气时间和受限的超极化磁化矢量条件下，提高超极化气体磁共振影像的信噪比和分辨率/细节，是超极化气体磁共振成像技术应用研究的关键问题。

目前用于改善超极化气体磁共振影像质量方法主要有线圈B1场均匀度的改进，惰性气体核自旋极化度的提高，以及类似并行成像、压缩感知等快速成像方法。但是，高质量超极化气体磁共振影像的获取依然面临很大的难度和复杂性。因此，如何改善影像质量是超极化气体磁共振成像技术向临床肺部医学研究转变所面临的重大挑战。

发明内容

本发明是针对现有超极化气体磁共振成像方法存在的上述技术问题，提供了一种超极化气体磁共振影像处理方法。

一种超极化气体磁共振影像处理方法，包括以下步骤：

步骤1、选择成像序列、设置回波时间、设置激发角度，获得原始的超极化气体磁共振k空间数据；

步骤2、求解系数权重矩阵，原始的超极化气体磁共振k空间数据与系数权重矩阵进行点乘运算获得修改后的超极化气体磁共振k空间数据，

步骤3、修改后的超极化气体磁共振k空间数据经傅立叶变换获得优化后的磁共振影像，利用BM3D算法对优化后的磁共振影像进行处理获得质量改善后的核磁共振影像。

如上所述的步骤2中系数权重矩阵依据以下公式获得：

其中，C为系数权重矩阵，大小为m×n，p,q为系数权重矩阵元素索引，θ为设定的角度，TR是重复时间，T1是自旋-晶格弛豫时间。