磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法技术

本发明专利技术公开了一种磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，包括：采集多次激发磁共振序列；通过磁共振扫描序列得到图像回波信号和二维导航信号；通过二维导航信号估计运动参数；根据运动参数对图像回波信号和二维导航信号进行旋转和平移矫正，同时丢弃污染的数据，得到矫正数据；整合矫正的多次激发采集数据进行并行成像重建；通过图像配准算法估计旋转运动参数对重建图像进行扩散梯度矫正；利用经过矫正的扩散图像和扩散梯度进行最终计算，得到扩散张量成像参数。该方法可以对磁共振扩散成像扫描过程当中出现的多种运动误差进行有效矫正，从而获得消除伪影的高分辨率扩散张量图像，有效减少误差，提高磁共振扩散成像张量参数计算的准确度。

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.

【技术实现步骤摘要】
磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法
本专利技术涉及磁共振扩散成像
，特别涉及一种磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法。
技术介绍
磁共振扩散加权成像能够无创检测人体水分子的微观布朗运动，提供微观结构的信息，以及组织的功能信息，是一种重要的神经影像技术，在临床与研究中被广泛使用。由于扩散成像尤其是高分辨率的扩散张量成像需要较长的扫描时间，因而患者的无意识运动是一个在临床使用中必须解决的问题。通过固定患者的头部等方法不仅仅会使患者不舒适，也无法完全防止运动的产生。因此，运动矫正技术是磁共振高分辨率扩散成像的一个难点和热点。理论上，可以把扩散成像中的运动分为三类：(1)水分子的扩散运动，(2)患者极微小的运动或者生理搏动，(3)患者较大的整体运动。其中，第一种运动是扩散成像所感兴趣的水分子运动，会造成图像中扩散系数较大的组织幅值降低，并不会影响图像质量。第二种运动的运动幅度小于图像的像素大小，因而不会造成整体位置变化，但是这种运动若在施加扩散梯度时产生，会造成图像剧烈的相位变化，产生因不同次激发数据间的相位差异而产生的混叠伪影，因而该类运动必须被矫正。第三种运动为较大幅度的运动，该类运动可以定义为产生在不同次激发采集间的位置变化，若该类运动产生在梯度施加期间，采集的信号将遭到破坏，图像将难以恢复，若产生在其他采集阶段，不同激发间的位置差异会导致在整合重建不同次激发采集的数据时产生误差，难以得到理想的图像，导致最终的扩散图像产生模糊等问题。由于第二类和第三类运动误差的存在，使得目前临床上使用最为广泛的仍然是单次激发平面回波技术，高分辨率扩散成像的发展受到限制。采用多次激发的高分辨率扩散成像，主要会面临三种因运动而造成的误差：(1)因为像素内小运动而产生的相位误差，这会造成严重的混叠伪影；(2)因较大的运动而造成的图像整体运动，产生最终图像的模糊伪影；(3)因头部的旋转运动而造成扩散梯度的方向相对原始坐标系发生变化，从而影响最终扩散参数的计算。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，该方法可以有效减少计算误差，提高计算的准确度。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，包括以下步骤：具有导航信号的多次激发磁共振序列采集；通过磁共振扫描序列得到图像回波信号和二维导航信号；通过二维导航信号估计运动参数；根据运动参数对图像回波信号和二维导航信号进行旋转和平移矫正，同时丢弃污染的数据，得到矫正数据；整合矫正的多次激发采集数据进行并行成像重建，以消除运动伪影和混叠伪影得到重建的扩散图像；通过图像配准算法估计的旋转运动参数对重建图像进行扩散梯度矫正；利用经过矫正的扩散图像和扩散梯度进行最终计算，得到扩散张量成像参数。本专利技术实施例的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，通过对扫描过程当中出现的多种运动误差进行有效矫正，从而获得消除伪影的高分辨率扩散图像。该方法不但能够有效地对磁共振扩散成像的多种运动误差进行矫正，包括病人的刚体运动，生理运动，以及由于旋转引起的扩散梯度误差，并且基于多次激发序列进行运动矫正重建，从而能够在矫正运动误差的同时达到更高的分辨率和更少的几何畸变，具有良好的灵活性和鲁棒性，适用于多种磁共振序列，并且有效减少计算误差，提高了计算的准确度。另外，根据本专利技术上述实施例的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述通过所述二维导航信号估计运动参数进一步包括：选取2D导航信号k空间中心一个圆形的区域，以得到最中心部分的低频信号，并将所述部分低频信号重新采样到极坐标系中，进行取幅值操作以排除相位干扰；在极坐标下计算不同激发采集数据的导航信号经过平移的相关系数，对极坐标数据的平移对应当前导航信号的图像经过不同旋转角度变换后，与参考位置的导航信号的相关性，其中，具有最高相关性的旋转角度对应了所述当前导航信号相对于参考位置的旋转。之后通过直接移动笛卡尔坐标系的导航信号到不同的位置然后计算相关系数，其中，相关系数最高的位移为所求的平移运动参数；平移的相关系数计算方法具体为，对所述参考图像的导航信号和所述当前导航信号的k空间数据进行点乘，之后通过逆傅里叶变换到图像域得到所述相关系数及运动参数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述运动参数对所述图像回波信号和二维导航信号进行旋转和平移矫正，进一步包括：通过对k空间的频率编码和相位编码方向施加线性的相位矫正平移运动所造成的k空间数据误差，通过对采集数据的坐标进行旋转以矫正旋转误差，并且计算运动矫正后的导航信号与平均导航信号的相关性，对相关系数低的导航信号代表的数据进行丢弃操作以减少无法恢复的运动数据的影响。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述矫正数据进行整合并行成像重建，进一步包括：对所述矫正数据进行非笛卡尔坐标系的重建，将因运动而产生的相位误差作为编码信息，整合多次激发以及多线圈采集的数据，通过所述二维导航信号得到自校准重建所需要的重建权重参数，并进行整合重建，以矫正相位误差，得到没有混叠的扩散图像。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述通过图像配准对所述重建图像进行扩散梯度矫正，进一步包括：对所述重建图像中的扩散加权图像和采集的无扩散加权图像进行图像配准，以得到不同方向间的旋转信息；根据所述旋转信息结合之前估计的方向内不同激发数据间的旋转，以得到每次激发相对于非扩散加权图像的旋转，通过计算得到的旋转运动角度对不同方向的扩散梯度进行旋转矫正，以得到更准确的扩散张量参数。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的带有二维导航信号的扩散成像多次激发平面回波序列示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的旋转参数估计方法示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的采样轨迹旋转矫正示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的利用运动矫正后的数据进行整合并行成像重建流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法。图1是本专利技术实施例的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法的流程图。如图1所示，该磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法包括以下步骤：在步骤S101中，采集具有导航信号的多次激发磁共振序列。在步骤S102中，通过磁共振扫描序列得到图像回波信号和二维导航信号。需要说明的是，如图2所示，以二维信号导航的多次激发平面回波序列为例，但并不局限于特定序列，能够灵活应用于多种磁共振扫描序列。应用于扩散成像的具有二维信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：采集具有导航信号的多次激发磁共振序列；通过磁共振扫描序列得到图像回波信号和二维导航信号；通过所述二维导航信号估计运动参数，其中，所述运动参数包括旋转参数和平移参数；根据所述运动参数对所述图像回波信号和二维导航信号进行旋转和平移运动矫正，同时丢弃污染的数据，得到矫正数据；整合矫正的多次激发采集数据进行并行成像重建，以消除运动伪影和混叠伪影得到重建的扩散图像；通过图像配准算法估计的旋转运动参数对重建图像进行扩散梯度矫正；以及利用经过矫正的扩散图像和扩散梯度进行最终计算，得到扩散张量成像参数。

【技术特征摘要】
1.一种磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：采集具有导航信号的多次激发磁共振序列；通过磁共振扫描序列得到图像回波信号和二维导航信号；通过所述二维导航信号估计运动参数，其中，所述运动参数包括旋转参数和平移参数；根据所述运动参数对所述图像回波信号和二维导航信号进行旋转和平移运动矫正，同时丢弃污染的数据，得到矫正数据；整合矫正的多次激发采集数据进行并行成像重建，以消除运动伪影和混叠伪影得到重建的扩散图像；通过图像配准算法估计的旋转运动参数对重建图像进行扩散梯度矫正；以及利用经过矫正的扩散图像和扩散梯度进行最终计算，得到扩散张量成像参数。2.根据权利要求1所述的磁共振多次激发扩散成像运动矫正方法，其特征在于，所述通过二维导航信号估计运动参数进一步包括：选取2D导航信号k空间中心一个圆形的区域，以得到中心部分的低频信号，并将所述部分低频信号重新采样到极坐标系中，进行取幅值操作以排除相位干扰；在极坐标下计算不同次激发采集数据的导航信号经过平移的相关系数，对极坐标数据的平移对应当前导航信号的图像经过不同旋转角度变换后，与参考位置的导航信号的相关性，其中，具有最高相关性的旋转角度对应了所述当前导航信号相对于参考位置的旋转。之后通过直接移动笛卡尔坐标系的导航信号到不同的位置然后计算相关系数，其中，相关系数最高的位移为所求的平移运动参数；平移的相关系数计算方法具体为，对所述参考图像的导航信号和所述当前导航信号的k空间数据进行点乘，之后通过逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭华，董子菁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11