一种磁共振成象图象重构的技术制造技术

一种用一阶相移校正及子图像处理进行低阶和高阶相移校正的磁共振成像图像重构的技术。采用原始磁共振复数图像的平方进行自相关处理对一阶相移进行校正，将图像用网格分割为若干个子图像并对各子图像进行初相位调整和快速拼接。此方法可以校正与空间位置有关的低阶和高阶相移，无需在自相关处理中确定和剔除图像中的间断边界点，减少运算处理时间、快速重建图像。可用于磁共振成像重构技术，例如反转恢复对比度确定或Ｄｉｘｏｎ化学位移成象法。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及了磁共振成象图象重构方法中的相位误差校正处理技术，这种处理方法可应用于例如反转恢复对比度的确定或Dixon化学位移成象法的磁共振成象图象重构方法中的相位误差校正。某些原子核，如氢原子核，具有一种称之为自旋的特性，运动的电荷在核周围有一个磁场，从而可把它看成为一个很小很小的磁偶极矩，称为核磁矩。人体内有大量水，因而含大量氢原子，如果把一组氢原子放在一个外加的恒定磁场中，则其核磁矩的极性顺着外磁场方向排列的氢原子核的数目会稍多于逆着外磁场方向排列的氢原子核数目，这一差异形成了一个净磁场，用磁化矢量为表征，它既有幅度又有方向，并以一定的频率围绕外加磁场(象陀螺那样)进动，这个运动频率称为拉莫尔频率，它与外磁场的强度成正比。在目前人们能得到的强磁场范围内，拉莫尔频率都在射频波段。如果用外加的一个频率等于拉莫尔频率的电磁波作用于置于外磁场中的人体，则其中的氢原子核将会吸收此电磁波的能量从而改变磁化矢量的方向(偏离其平衡状态)，假定在很短的时间间隔内，外加的电磁波的能量足够使上述磁化矢量的方向偏离其原来方向α角，则称此电磁脉冲为α脉冲，外加的电磁脉冲在磁共振成象中又称为射频脉冲。射频脉冲结束之后，在一段时间之内，磁化矢量将逐渐恢复到其平衡状态，同时氢原子核释放出吸收的外加电磁场能量，辐射电磁波，这就是所谓磁共振信号。磁化矢量从非平衡状态朝其平衡状态的恢复是一个渐变过程，称之为弛豫，它由物质内部结构及其所处的状态所决定。弛豫可分成平行与垂直于外磁埸两个方向的弛豫，并用T1和T2两个特征弛豫时间来分别表征。磁共振成象(MRI)需要用一个射频线圈接收磁共振信号，通过外加射频脉冲，使磁化矢量发生偏转，磁化矢量在与磁场垂直的横向平面内的进动，使穿过线圈的磁通量发生变化，磁通的变化在线圈中感应出电流，线圈内流动的电流的大小或者说信号强度，正比于磁化矢量横向分量的大小，与氢原子密度有关，同时也与T1和T2两个弛豫时间有关。磁共振图象的空间信息是用梯度磁场形成的，人为地使磁场强度在空间形成有规律的分布。处于磁场强度较低位置的氢原子核的共振频率比处于磁场强度高的位置氢原子核的共振频率低，利用频率上的这一差别进行空间编码，以确定氢原子核的一维空间位置，这一维对应的梯度磁场称为频率编码梯度。另一维空间编码是通过相位差别建立的，它使用的梯度方向与频率编码梯度相垂直，称之为相位编码梯度。第三个梯度与频率编码梯度和相位编梯度构成的平面相垂直，其作用是选片，即选定人体上要成象的截面位置，称为选片梯度。只要在不同的方向上、不同的时间间隔内分别加上上述三种梯度磁场，便可得到表示横断面、矢状面、冠状面乃至任何方向截面的磁共振信号。射频脉冲与三个梯度波形之间的时间、幅度关系称之为脉冲序列。磁共振成象系统采集经过上述编码的磁共振信号，对采集到的信号进行解码，即图象重构，便得到任何方向截面的磁共振图象。因为磁共振信号为复数信号，得到的磁共振图象也为复数，其幅度、相位由氢原子密度、弛豫时间T1、T2及扫描参数确定。反转恢复(Inversion Recovery简写IR)扫描技术，详见G.M.Bydder and I.R.Young，1985年JCAT9，659-675＂MR ImagingClinical use of the Inversion RecoverySequence＂，是磁共振成象中常用的一种技术，用来增强磁共振图象的T1对比度。这种技术将生物组织内的自旋区分为＂正＂自旋与“负”自旋。通过适当选择磁共振序列的反转恢复时间TI，如附图2所示，来增强磁共振图象的某些组织的T1对比度，即具有不同T1的生物组织在磁共振图象上可以有正或负灰度信号，因此，这种图象相对磁共振常规扫描技术获得图象的T1的对比度能得到极大的增强。可是，反转恢复图象上的T1对比度有赖于正确地确定图象各象元的相位值。由于种种原因，在图象扫描过程中会引入与空间位置相关的附加相移(相位误差)，不仅包括与空间位置成线性关系的一阶相移(线性相位误差)，也包括其它的高阶相移。附加相移Φ6(X，Y)可表示为Φ6(X，Y)＝Φ0＋α1X＋β1Y＋α2X2＋β2Y2＋γ11XY＋…其中Φ0为零阶相移，X，Y为空间正交的二个方向，α1X，β1Y为一阶相移，α2X2，β2Y2，γ11XY为二阶相移，二阶和二阶以上的相移称为高阶相移。这些相移会严重地影响T1对比度。Dixon化学位移成象法，详见W.T.Dixon，1984年Radiology，153，189-194＂simple proton spectroscopicImaging＂，是利用不同化学成份(如水与脂肪)中氢原子核共振频率的微小差异，通过调整数据采集的时间，形成水与脂肪的同相图象与反相图象，经加减运算将二者分离获得各自的空间分布图。此法的有效应用有赖于成功的反相图象的相移校正。Ahn和Cho在1987年IEEE Trans.MI-6，P32-36＂ANew Phase Correction Method in NMR Imaging Basedon Autocorrec ation and Histogram Analysis＂一文中提出了用复数图象的自相关运算来提取一阶附加相移，即用复数图象与其相邻象元的复共轭之积的平均来提取一阶附加相移，并用它们来校正各象元点相位值的方法。这种方法需要判定图象中不同生物组织间的相位突变，如“正”、“负”自旋之间相位跃变“π”而产生的相位间断点，并需给予剔除，因此增加了运算处理的复杂性和运算处理的时间。而且Ahn和Cho的方法仅能校正零阶和一阶相移，对高阶相移无能为力。本专利技术的目的是提出一种能简单校正磁共振复数图象中与空间位置有关的低阶和高阶相移的方法。为实现上述目的，本专利技术提出了一种用一阶相移校正、子图象初相位调整和快速图象拼接校正磁共振图象中低阶和高阶相位误差的方法。主要的技术方案是用原始复数图象平方的自相关运算来提取与空间位置有关的一阶附加相移，并用于整幅图象的一阶相移校正；再用网格把整幅图象分割成为若干个子图象，对每一个子图象进行初相位调整；对每个子图象进行的初相位调整是通过在子图象范围内选取一个参考矢量，将子图象范围内所有象元沿参考矢量投影后的符号与相应象元的模作为输出；然后利用相邻网格复数子图象边界连续性条件，即相邻网格复数子图象边界象元之差的平方和取最小，来确定各子图象的正负符号，这样可以避免在初相位调整中子图象可能出现的相位倒置；用分组迭代方式，先将每个上下左右相邻的4幅2×2的子图象分为一组，在每组中以子图象边界连续性条件来确定各子图象的正负符号；按此对整幅图象作子图象边界连续的处理后，再把每个上下左右相邻的4幅2×2子图象拼接成为一个更大的子图象，依次逐级对所有网格子图象进行拼接，直到形成整幅图象为止。这样可以实现快速图象拼接，较快地得到一幅完整的、有正确对比度的图象。本专利技术的优点在于与现有技术相比，本专利技术提出了用复数图象的平方进行求相关的运算，提取一阶相移因子，避免了以往常用的复数图象求相关，如Ahn和Cho提出的方法中存在的相位间断点的确定及剔除的问题；本专利技术提出了用子图象初相位调整和以子图象边界连续性条件进行的子图象拼接的相位校正；本专利技术还提本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及磁共振成象图象重构方法中的一种相位误差校正处理方法，其特征在于：用二维付氏变换得到的原始磁共振复数图象的平方进行自相关运算，校正图象上与空间位置有关的一阶相移；再将图象用网格分割为若干个子图象，对每个子图象在子图象范围内进行初相位调整，并用子图象边界的连续性条件进行子图象拼接，实现对整幅图象的低阶和高阶相移的校正。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：向清三，
申请(专利权)人：深圳安科高技术有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]