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专利号: 2014105728551
申请人: 中国科学院深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种脑功能磁共振成像方法,其包括:

获取基于多通道并行且稀疏采样获得的每一个相控阵线圈对应的动态数据图像和第一参考图像;

根据所述第一参考图像,获得每个相控阵线圈在每个动态数据图像获取时刻处的基准图像;

根据所述基准图像,获得高阶广义级模型的基函数;

利用L2范数对高阶广义级模型的级系数进行约束,基于所述动态数据图像和所述基函数估计获得所述级系数;

根据所述级系数的估计值和所述基准图像,基于高阶广义级模型重建出每个通道各个时间点对应的中间图像;

基于相控阵线圈的敏感度矩阵,对所述中间图像进行并行重建,获得重建后的动态脑功能磁共振图像。

2.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述第一参考图像包括:针对每一个相控阵线圈在采集所述动态数据图像前后分别采集的至少两个K空间欠采样图像。

3.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述动态数据图像为K空间欠采样、且边缘未采集的图像。

4.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述根据所述基准图像获得高阶广义级模型的基函数的过程包括:给定控制参数μ;

调用下述公式(1)计算获得所述高阶广义级模型的基函数: 公式(1)

其中, 表示高阶广义级模型的基函数; 表示第l个相控阵线圈在第q个时间点对应的基准图像;l=1,...,L,L表示相控阵线圈的个数,每一个相控阵线圈采集的数据对应一个输出通道;μ是个控制参数,Λk满足奈奎斯采样率的采样间隔。

5.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述根据所述级系数、基于高阶广义级模型重建出每个通道各个时间点对应的中间图像的过程包括:获取控制参数μ;

调用下述公式(3)计算每个通道各个时间点对应的中间图像: 公式(3)

其中,cn表示所述级系数; 表示第l个相控阵线圈在第q个时间点对应的中间图像;M表示采集所述动态数据图像的相位编码数,n表示相位编码数变量,其取值范围为表示第l个相控阵线圈在第q个时间点对应的基准图像;μ是个控制参数,Λk满足奈奎斯采样率的采样间隔。

6.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述利用L2范数对高阶广义级模型的级系数进行约束、基于所述动态数据图像和所述基函数估计获得所述级系数的过程包括:根据获得的基函数生成矩阵向量;

依据欠采样因子构成的欠采样矩阵乘以所述矩阵向量获得中间矩阵向量;

调用下述公式(4)计算所述级系数:

公式(4)

H

其中, 表示所述级系数的估计值;A表示所述中间矩阵向量,A 表示矩阵A的共轭矩阵;λ表示正则化参数;D表示所述动态数据图像,即针对第l个相控阵线圈的T个采样时间帧对应的K空间欠采样图像D1,l(k),…,DT,l(k),l=1,...,L,L表示相控阵线圈的个数;

是单位算子。

7.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述利用灵敏度编码技术对所述中间图像进行并行重建的过程包括:根据针对每一个相控阵线圈采集的一个或多个全采样的参考图像,获得敏感度矩阵;

结合所述敏感度矩阵和所述中间图像,采用最小二乘法估计每个时间点对应的初始重建图像;

基于高阶广义级模型,利用L2范数对所述初始重建图像进行约束,估计获得每个时间点对应的重建后的脑功能磁共振图像;

汇总各个时间点对应的重建后的脑功能磁共振图像,形成所述重建后的动态脑功能磁共振图像。

8.根据权利要求1所述的脑功能磁共振成像方法,其特征在于,所述利用L2范数对所述初始重建图像进行约束、估计获得每个时间点对应的重建后的脑功能磁共振图像的步骤通过调用下述公式(5)执行计算获得: 公式(5)

其中, 表示每个时间点对应的重建后的脑功能磁共振图像; 表示所述初始重建图像;S表示所述敏感度矩阵,SH表示S的共轭矩阵;γ表示正则化参数,γ可在[γmin,γmax]之间取值,其中,γmin=10-4σM,σM为S的最大特征值,γmax=σM;

是单位算子; 表示所述中间图像。

9.一种脑功能磁共振成像系统,其特征在于,所述系统包括:数据提取模块,用于获取基于多通道并行且稀疏采样获得的每一个相控阵线圈对应的动态数据图像和第一参考图像;

参考图像提取模块,用于根据所述第一参考图像,获得每个相控阵线圈在每个动态数据图像获取时刻处的基准图像;

基函数计算模块,用于根据所述基准图像,获得高阶广义级模型的基函数;

级系数计算模块,用于利用L2范数对高阶广义级模型的级系数进行约束,基于所述动态数据图像和所述基函数估计获得所述级系数;

第一图像重建模块,用于根据所述级系数的估计值和所述基准图像,基于高阶广义级模型重建出每个通道各个时间点对应的中间图像;及第二图像重建模块,用于基于相控阵线圈的敏感度矩阵,对所述中间图像进行并行重建,获得重建后的动态脑功能磁共振图像。

10.根据权利要求9所述的脑功能磁共振成像系统,其特征在于,所述基函数计算模块包括:设定单元,用于给定控制参数μ;和

基函数计算单元,用于调用下述公式(1)计算获得所述高阶广义级模型的基函数: 公式(1)

其中, 表示高阶广义级模型的基函数; 表示第l个相控阵线圈在第q个时间点对应的基准图像;l=1,...,L,L表示相控阵线圈的个数,每一个相控阵线圈采集的数据对应一个输出通道;μ是个控制参数,Λk满足奈奎斯采样率的采样间隔。

11.根据权利要求9所述的脑功能磁共振成像系统,其特征在于,所述第一图像重建模块包括:参数提取单元,用于获取控制参数μ;和

中间图像获取单元,用于调用下述公式(3)计算每个通道各个时间点对应的中间图像: 公式(3)

其中,cn表示所述级系数; 表示第l个相控阵线圈在第q个时间点对应的中间图像;M表示采集所述动态数据图像的相位编码数,n表示相位编码数变量,其取值范围为表示第l个相控阵线圈在第q个时间点对应的基准图像;μ是个控制参数,Λk满足奈奎斯采样率的采样间隔。

12.根据权利要求9所述的脑功能磁共振成像系统,其特征在于,所述级系数计算模块包括:特征向量提取单元,用于根据获得的基函数生成矩阵向量;

中间向量计算单元,用于依据欠采样因子构成的欠采样矩阵乘以所述矩阵向量获得中间矩阵向量;及级系数提取单元,用于调用下述公式(4)计算所述级系数: 公式(4)

H

其中, 表示所述级系数的估计值;A表示所述中间矩阵向量,A 表示矩阵A的共轭矩阵;λ表示正则化参数;D表示所述动态数据图像,即针对第l个相控阵线圈的T个采样时间帧对应的K空间欠采样图像D1,l(k),…,DT,l(k),l=1,...,L,L表示相控阵线圈的个数;

是单位算子。

13.根据权利要求9所述的脑功能磁共振成像系统,其特征在于,所述第二图像重建模块包括:敏感度矩阵提取单元,用于根据针对每一个相控阵线圈采集的一个或多个全采样的参考图像,获得敏感度矩阵;

初始重建单元,用于结合所述敏感度矩阵和所述中间图像,采用最小二乘法估计每个时间点对应的初始重建图像;

再次重建单元,用于基于高阶广义级模型,利用L2范数对所述初始重建图像进行约束,估计获得每个时间点对应的重建后的脑功能磁共振图像;及输出单元,用于汇总各个时间点对应的重建后的脑功能磁共振图像,形成所述重建后的动态脑功能磁共振图像。