磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法技術

本發明專利技術公開了一種磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，包括：采集多次激發磁共振序列；通過磁共振掃描序列得到圖像回波信號和二維導航信號；通過二維導航信號估計運動參數；根據運動參數對圖像回波信號和二維導航信號進行旋轉和平移矯正，同時丟棄污染的數據，得到矯正數據；整合矯正的多次激發采集數據進行并行成像重建；通過圖像配準算法估計旋轉運動參數對重建圖像進行擴散梯度矯正；利用經過矯正的擴散圖像和擴散梯度進行最終計算，得到擴散張量成像參數。該方法可以對磁共振擴散成像掃描過程當中出現的多種運動誤差進行有效矯正，從而獲得消除偽影的高分辨率擴散張量圖像，有效減少誤差，提高磁共振擴散成像張量參數計算的準確度。

Motion correction method for magnetic resonance multiple excitation diffusion imaging

The invention discloses a magnetic resonance diffusion imaging multiple excitation motion correction method, including: collecting multiple excitation magnetic resonance image sequence; echo signal and two-dimensional navigation signal by magnetic resonance scanning sequence; by estimating the motion parameters of two-dimensional navigation signal; according to the motion parameters of the rotation and translation of image signal and two-dimensional navigation signal correction. At the same time, the pollution of discarded data, corrected data integration; correction of multiple excitation data through parallel imaging reconstruction; image registration algorithm to estimate the rotation parameters on reconstructed image diffusion gradient correction; through diffusion and diffusion gradient image correction for the final calculation, diffusion tensor imaging parameters. This method can be a variety of movement error diffusion on magnetic resonance imaging scanning process for effective correction, to eliminate the high resolution diffusion tensor image artifacts, reduce errors, improve the accuracy of the calculation of diffusion tensor magnetic resonance imaging parameters.

【技術實現步驟摘要】
磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法
本專利技術涉及磁共振擴散成像
，特別涉及一種磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法。
技術介紹
磁共振擴散加權成像能夠無創檢測人體水分子的微觀布朗運動，提供微觀結構的信息，以及組織的功能信息，是一種重要的神經影像技術，在臨床與研究中被廣泛使用。由于擴散成像尤其是高分辨率的擴散張量成像需要較長的掃描時間，因而患者的無意識運動是一個在臨床使用中必須解決的問題。通過固定患者的頭部等方法不僅僅會使患者不舒適，也無法完全防止運動的產生。因此，運動矯正技術是磁共振高分辨率擴散成像的一個難點和熱點。理論上，可以把擴散成像中的運動分為三類：(1)水分子的擴散運動，(2)患者極微小的運動或者生理搏動，(3)患者較大的整體運動。其中，第一種運動是擴散成像所感興趣的水分子運動，會造成圖像中擴散系數較大的組織幅值降低，并不會影響圖像質量。第二種運動的運動幅度小于圖像的像素大小，因而不會造成整體位置變化，但是這種運動若在施加擴散梯度時產生，會造成圖像劇烈的相位變化，產生因不同次激發數據間的相位差異而產生的混疊偽影，因而該類運動必須被矯正。第三種運動為較大幅度的運動，該類運動可以定義為產生在不同次激發采集間的位置變化，若該類運動產生在梯度施加期間，采集的信號將遭到破壞，圖像將難以恢復，若產生在其他采集階段，不同激發間的位置差異會導致在整合重建不同次激發采集的數據時產生誤差，難以得到理想的圖像，導致最終的擴散圖像產生模糊等問題。由于第二類和第三類運動誤差的存在，使得目前臨床上使用最為廣泛的仍然是單次激發平面回波技術，高分辨率擴散成像的發展受到限制。采用多次激發的高分辨率擴散成像，主要會面臨三種因運動而造成的誤差：(1)因為像素內小運動而產生的相位誤差，這會造成嚴重的混疊偽影；(2)因較大的運動而造成的圖像整體運動，產生最終圖像的模糊偽影；(3)因頭部的旋轉運動而造成擴散梯度的方向相對原始坐標系發生變化，從而影響最終擴散參數的計算。
技術實現思路
本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的目的在于提出一種磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，該方法可以有效減少計算誤差，提高計算的準確度。為達到上述目的，本專利技術一方面實施例提出了一種磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，包括以下步驟：具有導航信號的多次激發磁共振序列采集；通過磁共振掃描序列得到圖像回波信號和二維導航信號；通過二維導航信號估計運動參數；根據運動參數對圖像回波信號和二維導航信號進行旋轉和平移矯正，同時丟棄污染的數據，得到矯正數據；整合矯正的多次激發采集數據進行并行成像重建，以消除運動偽影和混疊偽影得到重建的擴散圖像；通過圖像配準算法估計的旋轉運動參數對重建圖像進行擴散梯度矯正；利用經過矯正的擴散圖像和擴散梯度進行最終計算，得到擴散張量成像參數。本專利技術實施例的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，通過對掃描過程當中出現的多種運動誤差進行有效矯正，從而獲得消除偽影的高分辨率擴散圖像。該方法不但能夠有效地對磁共振擴散成像的多種運動誤差進行矯正，包括病人的剛體運動，生理運動，以及由于旋轉引起的擴散梯度誤差，并且基于多次激發序列進行運動矯正重建，從而能夠在矯正運動誤差的同時達到更高的分辨率和更少的幾何畸變，具有良好的靈活性和魯棒性，適用于多種磁共振序列，并且有效減少計算誤差，提高了計算的準確度。另外，根據本專利技術上述實施例的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法還可以具有以下附加的技術特征：進一步地，在本專利技術的一個實施例中，所述通過所述二維導航信號估計運動參數進一步包括：選取2D導航信號k空間中心一個圓形的區域，以得到最中心部分的低頻信號，并將所述部分低頻信號重新采樣到極坐標系中，進行取幅值操作以排除相位干擾；在極坐標下計算不同激發采集數據的導航信號經過平移的相關系數，對極坐標數據的平移對應當前導航信號的圖像經過不同旋轉角度變換后，與參考位置的導航信號的相關性，其中，具有最高相關性的旋轉角度對應了所述當前導航信號相對于參考位置的旋轉。之后通過直接移動笛卡爾坐標系的導航信號到不同的位置然后計算相關系數，其中，相關系數最高的位移為所求的平移運動參數；平移的相關系數計算方法具體為，對所述參考圖像的導航信號和所述當前導航信號的k空間數據進行點乘，之后通過逆傅里葉變換到圖像域得到所述相關系數及運動參數。進一步地，在本專利技術的一個實施例中，所述根據所述運動參數對所述圖像回波信號和二維導航信號進行旋轉和平移矯正，進一步包括：通過對k空間的頻率編碼和相位編碼方向施加線性的相位矯正平移運動所造成的k空間數據誤差，通過對采集數據的坐標進行旋轉以矯正旋轉誤差，并且計算運動矯正后的導航信號與平均導航信號的相關性，對相關系數低的導航信號代表的數據進行丟棄操作以減少無法恢復的運動數據的影響。進一步地，在本專利技術的一個實施例中，所述對所述矯正數據進行整合并行成像重建，進一步包括：對所述矯正數據進行非笛卡爾坐標系的重建，將因運動而產生的相位誤差作為編碼信息，整合多次激發以及多線圈采集的數據，通過所述二維導航信號得到自校準重建所需要的重建權重參數，并進行整合重建，以矯正相位誤差，得到沒有混疊的擴散圖像。進一步地，在本專利技術的一個實施例中，所述通過圖像配準對所述重建圖像進行擴散梯度矯正，進一步包括：對所述重建圖像中的擴散加權圖像和采集的無擴散加權圖像進行圖像配準，以得到不同方向間的旋轉信息；根據所述旋轉信息結合之前估計的方向內不同激發數據間的旋轉，以得到每次激發相對于非擴散加權圖像的旋轉，通過計算得到的旋轉運動角度對不同方向的擴散梯度進行旋轉矯正，以得到更準確的擴散張量參數。本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1為根據本專利技術實施例的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法的流程圖；圖2為根據本專利技術一個實施例的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法的流程圖；圖3為根據本專利技術一個實施例的帶有二維導航信號的擴散成像多次激發平面回波序列示意圖；圖4為根據本專利技術一個實施例的旋轉參數估計方法示意圖；圖5為根據本專利技術一個實施例的采樣軌跡旋轉矯正示意圖；圖6為根據本專利技術一個實施例的利用運動矯正后的數據進行整合并行成像重建流程圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。下面參照附圖描述根據本專利技術實施例提出的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法。圖1是本專利技術實施例的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法的流程圖。如圖1所示，該磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法包括以下步驟：在步驟S101中，采集具有導航信號的多次激發磁共振序列。在步驟S102中，通過磁共振掃描序列得到圖像回波信號和二維導航信號。需要說明的是，如圖2所示，以二維信號導航的多次激發平面回波序列為例，但并不局限于特定序列，能夠靈活應用于多種磁共振掃描序列。應用于擴散成像的具有二維信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，其特征在于，包括以下步驟：采集具有導航信號的多次激發磁共振序列；通過磁共振掃描序列得到圖像回波信號和二維導航信號；通過所述二維導航信號估計運動參數，其中，所述運動參數包括旋轉參數和平移參數；根據所述運動參數對所述圖像回波信號和二維導航信號進行旋轉和平移運動矯正，同時丟棄污染的數據，得到矯正數據；整合矯正的多次激發采集數據進行并行成像重建，以消除運動偽影和混疊偽影得到重建的擴散圖像；通過圖像配準算法估計的旋轉運動參數對重建圖像進行擴散梯度矯正；以及利用經過矯正的擴散圖像和擴散梯度進行最終計算，得到擴散張量成像參數。

【技術特征摘要】
1.一種磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，其特征在于，包括以下步驟：采集具有導航信號的多次激發磁共振序列；通過磁共振掃描序列得到圖像回波信號和二維導航信號；通過所述二維導航信號估計運動參數，其中，所述運動參數包括旋轉參數和平移參數；根據所述運動參數對所述圖像回波信號和二維導航信號進行旋轉和平移運動矯正，同時丟棄污染的數據，得到矯正數據；整合矯正的多次激發采集數據進行并行成像重建，以消除運動偽影和混疊偽影得到重建的擴散圖像；通過圖像配準算法估計的旋轉運動參數對重建圖像進行擴散梯度矯正；以及利用經過矯正的擴散圖像和擴散梯度進行最終計算，得到擴散張量成像參數。2.根據權利要求1所述的磁共振多次激發擴散成像運動矯正方法，其特征在于，所述通過二維導航信號估計運動參數進一步包括：選取2D導航信號k空間中心一個圓形的區域，以得到中心部分的低頻信號，并將所述部分低頻信號重新采樣到極坐標系中，進行取幅值操作以排除相位干擾；在極坐標下計算不同次激發采集數據的導航信號經過平移的相關系數，對極坐標數據的平移對應當前導航信號的圖像經過不同旋轉角度變換后，與參考位置的導航信號的相關性，其中，具有最高相關性的旋轉角度對應了所述當前導航信號相對于參考位置的旋轉。之后通過直接移動笛卡爾坐標系的導航信號到不同的位置然后計算相關系數，其中，相關系數最高的位移為所求的平移運動參數；平移的相關系數計算方法具體為，對所述參考圖像的導航信號和所述當前導航信號的k空間數據進行點乘，之后通過逆...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭華，董子菁，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11