一种基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法和装置论文和设计-张祎

全文摘要

本发明公开了一种基于变加速敏感度编码法的化学交换饱和转移(CEST)成像方法和装置，属于磁共振成像领域。该方法中，首选对被测对象在CEST成像中形成的K空间数据进行傅里叶变换，得到各体素的图像空间折叠数据，所述的图像空间折叠数据中至少包含1帧加速因子R1≥1的欠采样帧准确图像以及若干加速因子不小于R1的其他待重建欠采样帧图像；然后针对加速因子为R2的待重建欠采样帧图像，进行图像重建。本发明能够使用欠采样帧来修正传统SENSE法的灵敏度图，该方法所产生的重建误差基本上与在CEST源图像中使用低加速因子传统SNESE法的重建误差值相同，但速度却是传统SENSE法的两倍及以上。由于无需采用完全采样帧，因此该方法尤其适用于三维(3D)CEST成像。

主设计要求

1.一种基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法，其特征在于，步骤如下：S1：对被测对象在CEST成像中形成的K空间数据进行傅里叶变换，得到各折叠体素的图像空间折叠数据，所述的图像空间折叠数据中至少包含1帧加速因子R1≥1的欠采样帧准确图像以及若干加速因子不小于R1的其他待重建欠采样帧图像；S2：针对加速因子为R2的待重建欠采样帧图像，R2≥R1，按照S21～S25的方法进行图像重建：S21：根据图像空间位置计算每个折叠体素的灵敏度权重Nc为CEST成像时接收线圈的数量，k＝1,2,…,R2；S22：利用SENSE方法对加速因子为R1的欠采样帧准确图像进行重建，得到每个折叠体素的准确重建信号值S23：对加速因子为R1的欠采样帧准确图像进行R2倍仿真降采样，得到加速因子为R2的仿真欠采样帧图像，然后利用SENSE方法对加速因子为R2的仿真欠采样帧图像进行重建，得到每个折叠体素的不准确重建信号值S24：根据每个折叠体素的准确重建信号值以及不准确重建信号值计算每个折叠体素的非零修正系数计算公式为：S25：针对所述图像空间折叠数据中加速因子为R2的待重建欠采样帧图像，先利用SENSE方法进行重建，然后针对重建后得到的每个折叠体素的不准确重建信号值，利用对应的非零修正系数进行修正，得到准确重建信号值。

设计方案

1.一种基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法，其特征在于，步骤如下：

S1：对被测对象在CEST成像中形成的K空间数据进行傅里叶变换，得到各折叠体素的图像空间折叠数据，所述的图像空间折叠数据中至少包含1帧加速因子R_{1<\/sub>≥1的欠采样帧准确图像以及若干加速因子不小于R_{1<\/sub>的其他待重建欠采样帧图像；}}

S2：针对加速因子为R_{2<\/sub>的待重建欠采样帧图像，R_{2<\/sub>≥R_{1<\/sub>，按照S21～S25的方法进行图像重建：}}}

S21：根据图像空间位置计算每个折叠体素的灵敏度权重设计说明书

技术领域

本发明属于磁共振成像领域，具体涉及一种基于变加速敏感度编码法的化学交换饱和转移成像方法。

背景技术

化学交换饱和转移(CEST)成像利用了各种溶质池中的质子与自由水池中的质子交换或相互作用的特殊现象，并通过选择性射频(RF)脉冲扰乱这种极化转移过程。在CEST方法中，重复的饱和转移过程可以累积并放大源自溶质池的MRI信号，所以CEST方法可以提高活体内低浓度代谢物的检测灵敏度。可通过化学交换饱和转移(CEST)技术的分支技术检测各种生物分子，例如APT技术可检测多肽，糖原化学交换饱和转移技术可检测糖原，糖胺聚糖化学交换饱和转移技术可检测糖胺聚糖，谷氨酸化学交换饱和转移技术可检测谷氨酸，葡萄糖化学交换饱和转移技术可检测葡萄糖，以及肌酸化学交换饱和转移技术可以检测肌酸。因此，CEST MRI技术已应用于多种疾病的治疗，例如APT技术已应用于脑肿瘤、前列腺癌、乳腺癌和中风的治疗，糖胺聚糖化学交换饱和转移技术应用于治疗骨关节炎，谷氨酸化学交换饱和转移技术应用于治疗癫痫症，葡萄糖化学交换饱和转移技术应用于治疗脑肿瘤。CEST MRI技术中，通常需要采集不同饱和偏移频率下的多个帧，在量化CEST参数时需要采集的帧数尤其多。因此，这项技术的采集时间很长。尽管CEST MRI技术的前景很好，但其较长的采集时间阻碍了它在临床常规中的广泛应用。

并行成像方法(Parallel imaging)是磁共振成像的一种加速采集方式，可以减少成像时间。其利用多个接收线圈，每个线圈接受器可缩减k空间数据采样来加速扫描并维持空间分辨率，但是各线圈所得图像会发生影像上的混叠。而该方法通过利用各个线圈的敏感度(sensitivity)分布不同所得的额外空间信息，或于k空间将缺少的信息填补回来。目前方法发展上主要有两大类：SMASH方法大类与SENSE方法大类。

SENSE方法，即敏感度编码技术(SENSitivity Encoding)是磁共振成像领域中一种相当经典的平行成像方法，为克拉斯·普鲁士曼(Klass Pruessmann)在1999年所提出。它的重建步骤主要包括：(1)通过多个并行接收线圈对K空间数据以加速因子R进行周期性欠采样，对每个线圈得到的欠采样数据进行傅里叶变换，从而得到每个线圈的折叠图像；(2)对并行线圈的敏感度分布进行分析，在敏感度分布图上展开折叠图像，从而得到全视野的图像，即完整的重建图像。

但是，传统SENSE方法的重建结果并不能完全令人满意，特别是当加速因子R较大时，往往会存在一定的伪影，导致诊断结果出现误差。因此，如何保证CEST图像SENSE重建过程中的效率和质量是目前亟待研究的热点问题。

发明内容

本发明的目的在于解决传统SENSE法加速过程中容易出现伪影以及数据采集速度较慢的技术问题，并提供一种基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法，该方法的步骤如下：

S1：对被测对象在CEST成像中形成的K空间数据进行傅里叶变换，得到各体素的图像空间折叠数据，所述的图像空间折叠数据中至少包含1帧加速因子R_{1<\/sub>≥1的欠采样帧准确图像以及若干加速因子不小于R_{1<\/sub>的其他待重建欠采样帧图像；}}

S2：针对加速因子为R_{2<\/sub>的待重建欠采样帧图像，R_{2<\/sub>≥R_{1<\/sub>，按照S21～S25的方法进行图像重建：}}}

S21：根据图像空间位置计算每个折叠体素的灵敏度权重设计图

一种基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法和装置论文和设计

一种基于变加速敏感度编码的CEST图像重建方法和装置论文和设计-张祎

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