CN117368817A - 图像重建方法、磁共振成像方法和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种图像重建方法、磁共振成像方法和计算机设备，该方法包括：获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集为目标部位在一次激发中采集的数据；基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。如此，根据目标K空间数据集生成的目标部位的磁共振图像质量更好。
Description
技术领域
本申请涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种图像重建方法、磁共振成像方法和计算机设备。
背景技术
并行磁共振成像技术采用多元线圈阵列同时采集K空间数据，允许对K空间进行欠采样以减少相位编码步数，从而在保持图像空间分辨率不变的情况下，大幅度缩短磁共振扫描时间，提高成像速度。
相关技术中，基于K空间数据的图像重建过程中会利用采集到的K空间中心区域的小范围全采样的校准数据(calibration lines)，作为未采样数据的恢复基准，进而合成完整的K空间数据。为了加速采集过程或者受到序列设计等因素的限制，往往在重建多个磁共振图像时共用一个校准数据。
然而，上述方法在图像重建时会导致重建图像中存在伪影，重建后的图像质量较差。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在并行磁共振成像中提高重建图像质量的图像重建方法、磁共振成像方法和计算机设备。
第一方面，本申请提供了一种图像重建方法，该方法包括：
获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在其中一个实施例中，基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，包括：
针对任一欠采样K空间数据集，根据K空间校准数据集和欠采样K空间数据集，构建数据恢复矩阵；
基于各欠采样K空间数据集对应的数据恢复矩阵，对各采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复。
在其中一个实施例中，根据K空间校准数据集和欠采样K空间数据集，构建数据恢复矩阵，包括：
基于K空间校准数据集，采用预设的低秩矩阵构建方式构建第一低秩矩阵；
基于欠采样K空间数据集，采用低秩矩阵构建方式构建第二低秩矩阵；
根据第一低秩矩阵和第二低秩矩阵，生成数据恢复矩阵。
在其中一个实施例中，构建低秩矩阵的过程，包括：
从目标数据集中提取预设数量个不同的第一数据点，并获取各第一数据点的坐标信息；目标数据集为K空间校准数据集或欠采样K空间数据集；
针对任一个第一数据点，获取与第一数据点距离小于预设长度的多个第二数据点，得到第一数据点对应的数据点集合；
获取各数据点集合中多个第二数据点的信号值；
根据各第一数据点的坐标信息，以及各第一数据点对应的数据点集合中多个第二数据点的信号值，构建低秩矩阵。
在其中一个实施例中，对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，包括：
以各中间K空间数据集在K空间中心区域的拟合全采样数据为基准，计算各中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点的权重核；
针对任一中间K空间数据集，根据未采样点的权重核，对非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复。
第二方面，本申请还提供了一种磁共振成像方法，该方法包括：
采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在其中一个实施例中，多次激发中每次激发施加的弥散梯度方向不同。
在其中一个实施例中，多次激发中每次激发所对应的目标部位的生理期相不同。
在其中一个实施例中，多次激发中每次激发向目标部位施加标记脉冲，且在标记脉冲施加后的不同延迟时间采集欠采样K空间数据集。
第三方面，本申请还提供了一种图像重建装置，该装置包括：
校准数据获取模块，用于获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
欠采样数据获取模块，用于获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据；
第一数据恢复模块，用于基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
第二数据恢复模块，用于对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
图像重建模块，用于重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
第四方面，本申请还提供了一种磁共振成像装置，该装置包括：
数据获取模块，用于采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
扫描模块，用于对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
第一数据恢复模块，用于基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
第二数据恢复模块，用于对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
成像模块，用于重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
第五方面，本申请还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面和第二方面中任一方法实施例的步骤。
第六方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面和第二方面中任一方法实施例的步骤。
第七方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面和第二方面中任一方法实施例的步骤。
在上述图像重建方法、磁共振成像方法和计算机设备中，首先，获取目标部位对应的K空间校准数据集，以及目标部位对应的多个欠采样K空间数据集。其中，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样，每个欠采样K空间数据集为目标部位在一次激发中采集的数据。然后，基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集。进一步地，对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集。最后，重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。也即是，本申请并不是直接采用K空间校准数据集作为基准，对欠采样K空间数据集中的未采样数据进行拟合恢复。而是根据K空间校准数据集，先对每个欠采样K空间数据集中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，通过第一拟合恢复即可得到中心区域的全采样数据。进一步地，以第一拟合恢复即可得到中心区域的全采样数据作为基准，对非中心区域的未采样数据点进行第二拟合恢复，得到目标K空间数据集。如此，以K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复后得到的中间K空间数据集作为基准，可以保证中间K空间数据集在K空间的中心区域的全采样数据，与欠采样K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点，属于同一次激发获取的数据，数据匹配度高，第二拟合恢复后的目标K空间数据集也更符合实际全采样获取的数据情况，进而基于目标K空间数据集生成的目标部位的磁共振图像质量也更好。
附图说明
图1为一个实施例中图像重建方法的流程示意图；
图2为一个实施例中K空间标准数据集的示意图；
图3为一个实施例中欠采样K空间数据集的中心区域数据拟合恢复示意图；
图4为一个实施例中第一拟合恢复操作的流程示意图；
图5为一个实施例中构建数据恢复矩阵的示意图；
图6为一个实施例中第二拟合恢复操作的流程示意图；
图7为一个实施例中磁共振成像方法的流程示意图；
图8为一个实施例中图像重建装置的结构框图；
图9为一个实施例中磁共振成像装置的结构框图；
图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是一种利用核磁共振原理进行人体断层成像的技术。它可以提供人体软组织的各种图像，已迅速发展成为生物医学中的一种重要的应用技术。在其成像过程中完全没有放射性污染，分辨率高，可任意层面成像。而且，不同于现有各种影像学成像技术，参与磁共振成像的因素较多，得到的图像信息量大，在医疗诊断中有很大的优越性和应用潜力。
但在临床的有些应用领域中，除了要求高的图像空间分辨率外，还需要减少成像时间，以减少运动伪影。例如，对心血管系统的实时成像和脑功能成像等领域，就必须考虑心脏运动、呼吸以及血液流动等因素的影响。磁共振成像通过梯度场编码傅立叶图像的空间信息，获取一幅完整图像需要连续的梯度空间编码，成像速度极大地依赖于磁共振设备梯度系统的性能，如梯度场的强度和切换率。为满足快速成像的需要，梯度场的性能已经得到极大的增强，与此同时也产生了新的问题，梯度硬件系统的成本越来越高。另外，过高的梯度场切换率会引起神经肌肉电磁刺激。依赖于梯度场性能的成像速度的提高达到了极限，临床上期待给出更有效的方法以提高成像速度。
为提高成像速度，磁共振并行成像(Parallel MRI)采用多个相控阵线圈同时接收感应信号，这样可以减少梯度编码的次数，从而大幅度缩短扫描时间，提高成像速度。
具体地，并行磁共振成像利用采集到K空间中心区域的小范围全采样校准数据(calibration lines)，作为未采集数据恢复的基准，计算出能够拟合得到未采样数据的权重核(weighting kernel)，并在下一步数据合成过程中将该权重核应用到待重建的欠采样数据上，以合成完整的K空间数据。
在此过程中，准确的全采样校准数据对成像质量至关重要。如果采集全采样校准数据与待重建的欠采样数据不匹配，或者，全采样校准数据的质量不佳，都会导致计算出的权重核发生误差，并将误差引入到后续的数据合成阶段，使得重建的图像出现伪影或模糊等图像质量降低现象。
而在一些序列扫描的应用中，为了加速数据采集速度或者受到序列设计等因素的限制，往往在重建多个磁共振图像时需要共用一个全采样校准数据。而由于扫描对象在扫描过程中的运动或是受其它因素的影响，会导致上述全采样校准数据与扫描得到的欠采样数据之间产生偏差，从而影响重建后的图像质量。
基于此，本申请提供了一种图像重建方法，基于扫描前获取的全采用校准数据，为每次对扫描对象的目标部位进行扫描采集的欠采样K空间数据集，构建对应的目标校准数据，使用各欠采样K空间数据集对应的目标校准数据，恢补足未采样数据，得到完整的K空间数据，以使重建图像的质量更佳。
本申请提供的图像重建方法，可以应用于图像重建装置中，该图像重建装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在具有医学影像处理功能的计算机设备中，例如：磁共振系统中的成像设备，或者，磁共振系统外的任一计算机设备。
其中，磁共振系统中的成像设备用于将磁共振信号填充至K空间中，并根据K空间数据进行图像重建，得到目标磁共振图像。磁共振系统外的计算机设备可以为任一终端或服务器，其中，终端可以包括但不限于为运行于实体设备中的软件，例如安装在设备上的应用程序或客户端等，也可以包括但不限于为安装有应用的个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。服务器可以包括但不限于为至少一个独立服务器、分布式服务器、云服务器和服务器集群。
下面将通过实施例并结合附图，具体地对本申请实施例的技术方案以及本申请实施例的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。需要说明的是，本申请实施例提供的一种图像重建方法，其执行主体可以为磁共振成像设备，也可以为计算机设备，还可以为本申请提供的图像重建装置。显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种图像重建方法，以该方法应用于计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：
步骤110：获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样。
其中，目标部位可以是扫描对象的任一待检测部位，若扫描对象为人体，则目标部位可以为头部、胸部、腹部等。当然，扫描对象也可以为其他生物体，本实施例对此不做限制。
需要说明的是，K空间校准数据集可以是在预扫描过程中获取的，也可以是在定位过程中获取，还可以是在序列扫描过程中获取的，本实施例对获取时机不做限制。
进一步地，对于图像重建而言，减少扫描时间通常是通过减少采用点的数量来实现的，因此，本申请实施例在获取K空间校准数据集时，可以通过部分采样技术来实现，只对决定图像的对比的K空间的中心区域进行全采样。而对于K空间的非中心区域，即周边区域，可以欠采样，如图2中(a)所示；也可以不进行采样，如图2中(b)所示。
应该理解的是，图2中的(b)只是一种在K空间的非中心区域，通过隔行的方式进行欠采样得到的数据集，欠采样间隔还是可以多行，对此不做限制。
步骤120：获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据。
其中，多个欠采样K空间数据集是在动态或多期相的扫描中获取的。比如，在血氧水平依赖功能成像(BOLD fMRI)应用中，由于受数据采集时间限制以及平面回波成像(EchoPlanar Imaging，EPI)相位编码的要求，在并行成像时会预先采集K空间校准数据集，然后采集多个欠采样K空间数据集。
步骤130：基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集。
其中，第一拟合恢复后的中间K空间数据集较欠采样K空间数据集而言，其在K空间中心区域相当于全采样。
也即是，通过K空间校准数据集在K空间的中心区域的全采样数据，对欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，拟合出未采样点的数据值，以得到欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的完整采样数据。
在一种可能的实现方式中，第一拟合恢复可以利用低秩(Low Rank)性，通过构建低秩矩阵，并求取零空间矩阵的方式来实现，以确定每个欠采样K空间数据集对应的中间K空间数据集。该中间K空间数据集即作为恢复欠采样K空间数据集中未采样数据点的基准。
需要说明的是，K空间标准数据集和各欠采样K空间数据集的中心区域位置/大小相同。换言之，基于K空间校准数据集中全采样的K空间中心区域位置，在各采样K空间数据集中对相同位置的未采样点进行第一拟合恢复。
作为一个示例，参见图3，K空间标准数据集在K空间的中心区域大小为3*3，则在欠采样K空间数据集中执行第一拟合恢复的数据范围也为K空间的中心区域中3*3范围的未采样点。
步骤140：对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集。
应该理解的是，填充K空间的中央区域的相位编码线主要决定图像的对比，而周边区域的相位编码线主要决定图像的解剖细节，零傅里叶线两边的相位编码线是镜像对称的。也即是，K空间相位编码方向上和在频率编码方向上都呈现镜像对称的特性。
基于此，在通过第一拟合恢复出欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的全部数据后，即可基于K空间填充数据的镜像对称的特性，通过第二拟合恢复，得到全采样情况下的目标K空间数据集。
在一种可能的实现方式中，基于K空间域进行图像重建时，第一拟合恢复可以采用空间谐波同步采集(Simultaneous Acquisition of Spatial Harmonics，SMASH)重建方法或全局自动校准部分并行采集(Generalized Auto-calibrating Partially ParallelAcquisition，GRAPPA)重建方法、灵敏度编码(Sensitivity Encoding，SENSE)重建方法来实现。
具体地，SMASH重建方法的基本思想是通过接收线圈灵感度的线性组合，恢复因欠采样而丢失的K空间相位编码行数据。而GRAPPA不再将各个阵列线圈的数据拟合到组合信号，而是拟合到单个线圈的ACS行，从而得到一系列的线性权重来重建各个阵列线圈缺失K空间数据行。
步骤150：重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在该步骤中，对每个目标K空间数据集进行图像重建，得到对应的磁共振图像。具体地，图像重建是对目标K空间数据集进行傅里叶变换，生成重建图像。多个目标K空间数据集的重建图像，即为扫描部位多次扫描后得到的磁共振图像。
在上述图像重建方法中，根据K空间校准数据集，先对每个欠采样K空间数据集中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，通过第一拟合恢复即可得到中心区域的全采样数据。进一步地，以第一拟合恢复即可得到中心区域的全采样数据作为基准，对非中心区域的未采样数据点进行第二拟合恢复，得到目标K空间数据集。如此，以K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复后得到的中间K空间数据集作为基准，可以保证中间K空间数据集在K空间的中心区域的全采样数据，与欠采样K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点，属于同一次激发获取的数据，数据匹配度高，第二拟合恢复后的目标K空间数据集也更符合实际全采样获取的数据情况，进而基于目标K空间数据集生成的目标部位的磁共振图像质量也更好。
在一个实施例中，如图4所示，上述步骤130中基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，包括以下步骤：
步骤410：针对任一欠采样K空间数据集，根据K空间校准数据集和欠采样K空间数据集，构建数据恢复矩阵。
在一种可能的实现方式中，步骤410的实现过程可以为：基于K空间校准数据集，采用预设的低秩矩阵构建方式构建第一低秩矩阵；基于欠采样K空间数据集，采用低秩矩阵构建方式构建第二低秩矩阵；根据第一低秩矩阵和第二低秩矩阵，生成数据恢复矩阵。
其中，构建低秩矩阵的过程为：从目标数据集中提取预设数量个不同的第一数据点，并获取各第一数据点的坐标信息；针对任一个第一数据点，获取与第一数据点距离小于预设长度的多个第二数据点，得到第一数据点对应的数据点集合；获取各数据点集合中多个第二数据点的信号值；根据各第一数据点的坐标信息，以及各第一数据点对应的数据点集合中多个第二数据点的信号值，构建低秩矩阵。
也即是，第一低秩矩阵和第二低秩矩阵是基于同一低秩矩阵构建方式构建的，上述目标数据集为K空间校准数据集或欠采样K空间数据集。
作为一个示例，低秩矩阵的构建操作记为Pc(·)，构建步骤为：
(1)从目标数据集的K空间中心区域中任取L个不同的第一数据点，k表示所选取的第一数据点的编码索引，1≤k≤L，nx、ny分别表示某个第一数据点的横坐标、纵坐标，则这些第一数据点的信号值大小可以表示为
进一步地，对于目标数据集中选出来的每一个第一数据点，选取与第一数据点之间距离在半径R以内的其他NR个第二数据点的集合。这NR个第二数据点的坐标索引用/>表示。
其中，m＝1，2，…，NR。其对应的信号值为通常L≥NR。
(2)按以下公式(1)排列组成低秩C矩阵：
式中，k＝1，2，…，L，m＝1，2，…，NR，表示第k个点近邻的第m个点的横坐标，/>表示第k个点近邻的第m个点的纵坐标。则C(k，m)矩阵的大小为L×NR。
参见图5，步骤410中生成数据恢复矩阵的过程可以为：从K空间校准数据集在K空间的中心区域的部分数据kacs，通过上述低秩矩阵构建方式构建第一低秩矩阵Pc(kacs)；同时，从欠采样K空间数据集Qi中取对应位置的数据ki，通过上述低秩矩阵构建方式构建第二低秩矩阵Pc(ki)；进而根据第一低秩矩阵和第二低秩矩阵，生成数据恢复矩阵[Pc(kacs)Pc(ki)]。
其中，欠采样K空间数据集Qi为多个欠采样K空间数据集中的任一个。
步骤420：基于各欠采样K空间数据集对应的数据恢复矩阵，对各采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复。
在一种可能的实现方式中，步骤420的实现过程可以为：求数据恢复矩阵的零空间矩阵N，且NHN＝I，这表示将采集到的K空间校准数据集在K空间的中心区域的全采样数据和第Qi个欠采样K空间数据对应的数据结合在一起，估算各欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点的数据。
具体地，公式化需求解的问题为：
其中，η代表K空间校准数据集中全采样数据的比重，η越大就表示拟合恢复出来的欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的全采样数据，与K空间校准数据集中全采样数据越相似。
在本实施例中，通过K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集。如此，可以避免K空间校准数据集与欠采样K空间数据集不匹配的问题，通过确定每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域全采样情况下对应的中间K空间数据集，可以减轻可能产生的伪影或重建图像质量降低问题。
基于上述各方法实施例，通过K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，得到多个中间K空间数据集。其中，中间K空间数据集为对应的欠采样K空间数据集在K空间的中心区域补充未采样点的数据后得到的，实现了中间K空间数据集在K空间的中心区域全采样。
进一步地，针对每个中间K空间数据集，以其K空间中心区域的完整数据为基准，可以对K空间的非中心区域的未采样点进行拟合恢复。
在一个实施例中，如图6所示，上述步骤140中对所述多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，包括以下步骤：
步骤610：以各中间K空间数据集在K空间中心区域的拟合全采样数据为基准，计算各中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点的权重核。
其中，对于K空间的非中心区域的未采样点，可以根据中心区域的全采样数据，计算恢复非中心区域的未采样点时，中心区域中各采样点的权重。换言之，需要计算K空间的中心区域的每个全采样数据对恢复非中心区域的未采样点时的贡献值。
作为一个示例，权重核可以采用GRAPPA重建方式计算，在此不再赘述。
步骤620：针对任一中间K空间数据集，根据未采样点的权重核，对非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复。
也即是，将根据各中间K空间数据集在K空间中心区域的拟合全采样数据计算出来的权重核，应用非中心区域的未采样点上，通过GRAPPA重建方式即可得到完整的K空间数据，提高了第二拟合恢复后得到目标K空间数据集的数据质量，更好地抑制了图像中可能存在的伪影。
基于同样的发明构思，本申请还提供了一种磁共振成像方法，如图7所示，以该方法应用于计算机设备为例进行说明，该计算机设备可以具体为磁共振成像系统中的一种或多种设备，包括以下步骤：
步骤710：采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集。
也即是，在采用设定的激发次数对目标部位进行多次扫描前，在预扫描或定位过程中获取K空间校准数据集。
应该理解的是，在预扫描过程中采集的每一个磁共振信号中都含有全层的信息，因此，需要对磁共振信号进行空间定位编码，即频率编码和相位编码。磁共振扫描设备中的收线圈采集到的磁共振信号实际是带有空间编码信息的无线电波，属于模拟信号而非数字信息，需要经过模数转换(ADC)变成数字信息，后者被填充到K空间，得到K空间数字点阵。
在该步骤中，通过欠采样方式获取K空间校准数据集是指K空间中心区域全采样，非中心区域欠采样的数据。
步骤720：对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集。
其中，激发次数由预先设定的序列数决定，本实施例对激发次数不做限制。每次激发均可以得到可用于生成一幅磁共振图像的一个欠采样K空间数据集。
步骤730：基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集。
步骤740：对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集。
步骤750：重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
基于上述磁共振成像方法，在对目标部位进行多次激发，可以包括以下任一种设置：
(1)多次激发中每次激发施加的弥散梯度方向不同。
此设置可以用于磁共振成像设备对目标部位进行弥散张量成像(DiffusionTensor Imaging，DTI)和扩散加权成像(Diffusion-Weighted Imaging，DWI)。
(2)多次激发中每次激发所对应的目标部位的生理期相不同。
(3)多次激发中每次激发向目标部位施加标记脉冲，且在标记脉冲施加后的不同延迟时间采集欠采样K空间数据集。
此设置可以用于磁共振成像设备对目标部位进行动脉自旋标记(Arterial SpinLabeling，ASL)。
需要说明的是，本实施例提供的磁共振成像方法中图像重建步骤的实现原理和技术效果与前面各图像重建方法实施例相类似，具体的限定和解释可参见前面各方法实施例，在此不再赘述。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的图像重建方法的图像重建装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个图像重建装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于图像重建方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种图像重建装置，该装置800包括：校准数据获取模块810、欠采样数据获取模块820、第一数据恢复模块830、第二数据恢复模块840和图像重建模块850，其中：
校准数据获取模块810，用于获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
欠采样数据获取模块820，用于获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据；
第一数据恢复模块830，用于基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
第二数据恢复模块840，用于对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
图像重建模块850，用于重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在其中一个实施例中，第一数据恢复模块830，包括：
矩阵构建单元，用于针对任一欠采样K空间数据集，根据K空间校准数据集和欠采样K空间数据集，构建数据恢复矩阵；
第一恢复单元，用于基于各欠采样K空间数据集对应的数据恢复矩阵，对各采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复。
在其中一个实施例中，矩阵构建单元，包括：
第一构建子单元，用于基于K空间校准数据集，采用预设的低秩矩阵构建方式构建第一低秩矩阵；
第二构建子单元，用于基于欠采样K空间数据集，采用低秩矩阵构建方式构建第二低秩矩阵；
矩阵构建子单元，用于根据第一低秩矩阵和第二低秩矩阵，生成数据恢复矩阵。
在其中一个实施例中，构建低秩矩阵的过程，包括：
从目标数据集中提取预设数量个不同的第一数据点，并获取各第一数据点的坐标信息；目标数据集为K空间校准数据集或欠采样K空间数据集；
针对任一个第一数据点，获取与第一数据点距离小于预设长度的多个第二数据点，得到第一数据点对应的数据点集合；
获取各数据点集合中多个第二数据点的信号值；
根据各第一数据点的坐标信息，以及各第一数据点对应的数据点集合中多个第二数据点的信号值，构建低秩矩阵。
在其中一个实施例中，第二数据恢复模块840，包括：
权重计算单元，用于以各中间K空间数据集在K空间中心区域的拟合全采样数据为基准，计算各中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点的权重核；
第二恢复单元，用于针对任一中间K空间数据集，根据未采样点的权重核，对非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复。
上述图像重建装置800中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的磁共振成像方法的磁共振成像装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个磁共振成像装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于磁共振成像方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种磁共振成像装置，该装置900包括：数据获取模块910、扫描模块920、第一数据恢复模块930、第二数据恢复模块940和成像模块950，其中：
数据获取模块910，用于采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
扫描模块920，用于对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
第一数据恢复模块930，用于基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
第二数据恢复模块940，用于对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
成像模块950，用于重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在其中一个实施例中，多次激发中每次激发施加的弥散梯度方向不同。
在其中一个实施例中，多次激发中每次激发所对应的目标部位的生理期相不同。
在其中一个实施例中，多次激发中每次激发向目标部位施加标记脉冲，且在标记脉冲施加后的不同延迟时间采集欠采样K空间数据集。
上述磁共振成像装置900中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是图像重建设备，也可以是磁共振成像设备，还可以是其他用于实现生成磁共振图像的终端，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现本申请提供的图像重建方法和/或磁共振成像方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在另一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
上述实施例提供的一种计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在另一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取目标部位对应的K空间校准数据集，K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
获取目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为目标部位在一次激发中采集的数据；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
在另一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
对目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
基于K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
重建多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
上述实施例提供的一种计算机程序产品，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标部位对应的K空间校准数据集，所述K空间校准数据集在K空间的中心区域全采样；
获取所述目标部位对应的多个欠采样K空间数据集，每个欠采样K空间数据集分别为所述目标部位在一次激发中采集的数据；
基于所述K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对所述多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集；
重建所述多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，包括：
针对任一欠采样K空间数据集，根据所述K空间校准数据集和所述欠采样K空间数据集，构建数据恢复矩阵；
基于各所述欠采样K空间数据集对应的数据恢复矩阵，对各所述采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述K空间校准数据集和所述欠采样K空间数据集，构建数据恢复矩阵，包括：
基于所述K空间校准数据集，采用预设的低秩矩阵构建方式构建第一低秩矩阵；
基于所述欠采样K空间数据集，采用所述低秩矩阵构建方式构建第二低秩矩阵；
根据所述第一低秩矩阵和所述第二低秩矩阵，生成所述数据恢复矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构建低秩矩阵的过程，包括：
从目标数据集中提取预设数量个不同的第一数据点，并获取各所述第一数据点的坐标信息；所述目标数据集为所述K空间校准数据集或所述欠采样K空间数据集；
针对任一个所述第一数据点，获取与所述第一数据点距离小于预设长度的多个第二数据点，得到所述第一数据点对应的数据点集合；
获取各所述数据点集合中多个所述第二数据点的信号值；
根据各所述第一数据点的坐标信息，以及各所述第一数据点对应的所述数据点集合中多个所述第二数据点的信号值，构建低秩矩阵。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，包括：
以各所述中间K空间数据集在K空间中心区域的拟合全采样数据为基准，计算各所述中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点的权重核；
针对任一中间K空间数据集，根据所述未采样点的权重核，对所述非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复。
6.一种磁共振成像方法，其特征在于，所述方法包括：
采用部分采样技术对K空间的中心区域进行填充，获取目标部位对应的K空间校准数据集；
对所述目标部位进行多次激发，并采集每次激发对应的欠采样K空间数据集；
基于所述K空间校准数据集，分别对每个欠采样K空间数据集在K空间的中心区域的未采样点进行第一拟合恢复，以获取多个中间K空间数据集；
对所述多个中间K空间数据集在K空间的非中心区域的未采样点进行第二拟合恢复，获取多个目标K空间数据集
重建所述多个目标K空间数据集，获取目标部位多次激发对应的磁共振图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多次激发中每次激发施加的弥散梯度方向不同。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多次激发中每次激发所对应的目标部位的生理期相不同。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多次激发中每次激发向所述目标部位施加标记脉冲，且在所述标记脉冲施加后的不同延迟时间采集所述欠采样K空间数据集。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
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