一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法和系统与流程

本发明涉及医学图像处理，尤其涉及一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法和系统。

背景技术：

1、磁共振成像(magnetic resonance imaging,mri)是一种非侵入性的成像方法，可以显示人体组织的结构和性质。近年来，无电磁屏蔽的超低场磁共振成像技术的发展使得实现磁共振成像的便携化成为可能，但在技术上仍然十分具有挑战性。第一，超低场条件下的磁共振成像往往需要进行多次重复的数据采集，并进行信号平均以满足临床应用对图像信噪比的要求；然而，多次采集所获得的图像可能存在不一致，比如多次采集的梯度回波图像的相位可能会存在由于磁场漂移引起的相位变化，直接对多次采集的图像进行平均，可能引起信号降低。第二，在无电磁屏蔽的条件下，磁共振成像将不可避免地受到环境电磁干扰的影响，尽管应用电磁干扰消除方法可以在较大程度上消除环境电磁干扰，但在部分电磁干扰极为严重的情况下，仍然可能存在电磁干扰残留引起的图像伪影或信噪比下降。第三，超低场条件下，低频磁场扰动会引起梯度回波图像的鬼影。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法和系统，旨在解决现有技术中多个采集数据合成的磁共振图像质量不高的技术问题。

2、一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，其特征在于，包括：

3、步骤a1，获取多次采集的k空间数据，并作为原始k空间数据；

4、步骤a2，基于原始k空间数据得到目标汉克尔矩阵；

5、步骤a3，由目标汉克尔矩阵恢复到k空间得到第一k空间数据；

6、步骤a4，由第一k空间数据构建casorati矩阵；

7、步骤a5，对casorati矩阵做奇异值分解，得到第二分解结果；

8、步骤a6，根据第二分解结果恢复到k空间得到第二k空间数据；

9、步骤a7，由第二k空间数据处理得到最终合并的磁共振图像。

10、进一步的，步骤a2包括：

11、步骤a21，采用原始k空间数据的中心部分的数据构建第一分块汉克尔矩阵；

12、步骤a22，对第一分块汉克尔矩阵进行奇异值分解，得到第一分解结果；

13、步骤a23，采用原始k空间数据构建第二分块汉克尔矩阵；

14、步骤a24，基于第一分解结果和第二分块汉克尔矩阵得到目标汉克尔矩阵。

15、进一步的，在步骤a22中，通过第一公式得到第一分解结果，第一公式为：

16、

17、其中，h0为m×n阶的矩阵，uh0为m×n阶的酉矩阵；sh0为n×n阶的对角矩阵，为矩阵vh0的共轭转置，vh0为n×n阶的酉矩阵。

18、进一步的，步骤a24包括：

19、步骤a241，基于第二公式计算酉矩阵uh1；

20、步骤a242，对对角矩阵sh0进行秩截断，得到秩截断后的对角矩阵s'h0；

21、步骤a243，基于第三公式计算得到目标汉克尔矩阵；

22、其中，第二公式表达式如下：

23、

24、其中，第三公式表达式如下：

25、

26、其中，h1为第二分块汉克尔矩阵，h1'为目标汉克尔矩阵。

27、进一步的，在步骤a7中，第二k空间数据通过傅里叶逆变换后得到最终合并的磁共振图像。

28、一种用于超低场磁共振成像的图像合并系统，用于执行前述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，包括：

29、数据获取模块，用于获取多次采集的k空间数据作为原始k空间数据；

30、第一矩阵构建模块，连接数据获取模块，用于基于原始k空间数据得到目标汉克尔矩阵；

31、第一恢复模块，连接目标矩阵形成模块，用于由目标汉克尔矩阵恢复到k空间得到第一k空间数据；

32、第二矩阵构建模块，连接第一恢复模块，用于由第一k空间数据构建casorati矩阵；

33、奇异值分解模块，连接第二矩阵构建模块，用于对casorati矩阵做奇异值分解，得到第二分解结果；

34、第二恢复模块，连接第二分解模块，用于根据第二分解结果恢复到k空间得到第二k空间数据；

35、图像形成模块，连接第二恢复模块，用于由第二k空间数据处理得到最终合并的磁共振图像。

36、进一步的，第一矩阵构建模块包括：

37、第一矩阵单元，用于采用原始k空间数据的中心部分的数据构建第一分块汉克尔矩阵；

38、分解单元，连接第一矩阵单元，用于对第一分块汉克尔矩阵进行奇异值分解，得到第一分解结果；

39、第二矩阵单元，连接分解单元，用于采用原始k空间数据构建第二分块汉克尔矩阵；

40、第三矩阵单元，分别连接分解单元和第二矩阵单元，用于基于第一分解结果和第二分块汉克尔矩阵得到目标汉克尔矩阵。

41、进一步的，分解单元通过第一公式得到第一分解结果，第一公式为：

42、

43、其中，h0为m×n阶的矩阵，uh0为m×n阶的酉矩阵；sh0为n×n阶的对角矩阵，为矩阵vh0的共轭转置，vh0为n×n阶的酉矩阵。

44、滑动窗大小为nx×ny。x为频率编码方向的单位向量，y为相位编码方向的单位向量。m为频率编码方向的数据个数，n为相位编码方向的数据个数。

45、进一步的，第三矩阵单元包括：

46、第一计算子单元，用于基于第二公式计算酉矩阵uh1；

47、秩截断子单元，连接第一计算子单元，用于对对角矩阵sh0进行秩截断，得到秩截断后的对角矩阵s'h0；

48、第二计算子单元，分别连接秩截断子单元和第一计算子单元，用于基于第三公式计算得到目标汉克尔矩阵；

49、其中，第二公式表达式如下：

50、

51、其中，第三公式表达式如下：

52、

53、其中，h1为第二分块汉克尔矩阵，h1'为目标汉克尔矩阵。

54、进一步的，图像形成模块对第二k空间数据通过傅里叶逆变换后得到最终合并的磁共振图像。

55、本发明的有益技术效果在于：通过本发明首先构建目标汉克尔矩阵来抑制噪声，再构建casorati矩阵进行奇异值分解之后得到合并的磁共振图像，相对于直接平均得到的磁共振图像，可以降低多次采集图像的相位变化引起的平均后信号、降低残留电磁干扰引起的图像伪影或信噪比、以及降低低频磁场扰动引起的梯度回波图像的鬼影。

技术特征：

1.一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，其特征在于，所述步骤a2包括：

3.如权利要求2所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，其特征在于，在所述步骤a22中，通过第一公式得到所述第一分解结果，所述第一公式为：

4.如权利要求3所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，其特征在于，步骤a24包括：

5.如权利要求1所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，其特征在于，在步骤a7中，所述第二k空间数据通过傅里叶逆变换后得到最终合并的所述磁共振图像。

6.一种用于超低场磁共振成像的图像合并系统，其特征在于，用于执行如权利要求1-5任意一项所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法，包括：

7.如权利要求6所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并系统，其特征在于，所述第一矩阵构建模块包括：

8.如权利要求7所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并系统，其特征在于，所述分解单元通过第一公式得到所述第一分解结果，所述第一公式为：

9.如权利要求8所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并系统，其特征在于，所述第三矩阵单元包括：

10.如权利要求6所述的一种用于超低场磁共振成像的图像合并系统，其特征在于，所述图像形成模块对所述第二k空间数据通过傅里叶逆变换后得到最终合并的所述磁共振图像。

技术总结本发明提供一种用于超低场磁共振成像的图像合并方法和系统，获取多次采集的k空间数据作为原始k空间数据；基于原始k空间数据得到目标汉克尔矩阵；由目标汉克尔矩阵得到第一k空间数据；由第一k空间数据构建Casorati矩阵；对Casorati矩阵做奇异值分解，得到第二分解结果；根据第二分解结果得到第二k空间数据；由第二k空间数据处理得到最终合并的磁共振图像。构建目标汉克尔矩阵抑制噪声后，再构建Casorati矩阵进行奇异值分解，之后得到合并的磁共振图像，可以降低多次采集图像的相位变化引起的平均后信号、降低残留电磁干扰引起的图像伪影或信噪比、以及降低低频磁场扰动引起的梯度回波图像的鬼影。技术研发人员：肖林芳,朱瑞星,请求不公布姓名受保护的技术使用者：杭州微影医疗科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16