(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 108490377 A (43)申请公布日 2018.09.04 | ||
(21)申请号 CN201810291889.1
(22)申请日 2018.04.03
(71)申请人 上海东软医疗科技有限公司
地址 200241 上海市闵行区紫月路1000号117、119室
(72)发明人 黄峰
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司
代理人 赵秀芹
(51)Int.CI
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
一种磁共振弥散定量的获取方法和装置 | |
(57)摘要
本申请实施例公开了一种磁共振弥散定量的获取方法和装置。该获取方法，把磁共振弥散定量做为数学模型中的未知数进行直接求解。因而，相较于现有技术中先获取弥散加权图像，然后再通过数据拟合的方法计算磁共振弥散定量值的方式，这种通过求解方程解来获取磁共振弥散定量值的方式，能够得到更为准确的结果，因此，本申请实施例提供的磁共振弥散定量的获取方法能够提高磁共振弥散定量的精度和准确度，进而提高临床诊断的精确性。 | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种磁共振弥散定量的获取方法,其特征在于,所述磁共振弥散定量包括弥散张量矩阵和质子密度,所述方法包括:
采集J个不同磁场梯度方向上的各个线圈通道上的k空间数据,其中,每个磁场梯度方向上的线圈通道数为K,J>1,且J和K均为正整数;
根据Stejskal-Tanner弥散张量数学模型、各个不同磁场梯度方向上的各个线圈通道上的k空间数据、弥散张量矩阵以及质子密度构建弥散张量矩阵和质子密度的数学模型;所述数学模型包括数据保真项和正则化项;所述数据保真项用于保证重建出的磁共振弥散定量与采集的k空间数据一致,所述正则化项用于利用先验知识提高重建出的磁共振定量的稳定性;
求解所述数学模型最小化时对应的弥散张量矩阵以及质子密度,所述数学模型最小化时对应的弥散张量矩阵以及质子密度为最终获取到的磁共振弥散定量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述数据保真项为各个磁场梯度方向各个通道的残差k空间的二范数的平方和,所述正则化项为质子密度和稀疏化算子的乘积的一范数以及各个弥散张量和稀疏化算子的乘积的一范数之和。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述数学模型具体为:
<Image>
其中,<Image>为数据保真项;
g(x)为正则化项;
S<Sub>j,k</Sub>(x)=CSM<Sub>k</Sub>·S<Sub>j</Sub>;
<Image>
<Image>
其中,λ为非负权重;
Mask为k空间中的每行相位编码线上的数据采集标识,数据被采集的相位编码线对应的Mask=1,数据未被采集的相位编码线对应的Mask=0;
FFT表示傅里叶变换函数;
S<Sub>j,k</Sub>(x)为第j个梯度方向上的第k个通道的弥散加权图像;
CSM<Sub>k</Sub>为第k个通道的线圈敏感度;
S<Sub>j</Sub>为第j个梯度方向上的弥散加权图像;
ρ为质子密度;
b为弥散权重参数;
D为弥散张量矩阵,D为对称阵,<Image>
g<Sub>j</Sub>为第j个磁场梯度方向,g<Sub>j</Sub>=(g<Sub>xj</Sub>,g<Sub>yj</Sub>,g
<Sub>zj</Sub>)<Sup>T</Sup>;
<Image>为第j个磁场梯度方向上的弥散加权图像相位;
y<Sub>j,k</Sub>为采集到的第j个梯度方向上的第k个通道的k空间数据;
▽<Sub>1</Sub>和▽<Sub>2</Sub>为稀疏化算子;
λ<Sub>1</Sub>和λ<Sub>2</Sub>为非负权重;
j∈{1,2,......,J},k∈{1,2,......,K}。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述求解数学模型最小化时对应的弥散张量矩阵以及质子密度,具体包括:
步骤A:根据各个不同磁场梯度方向上的各个线圈通道上的k空间数据,获取第l次迭代的弥散张量矩阵的初始值D<Sup>l</Sup>以及质子密度的初始值ρ<Sup>l</Sup>;其中,l为迭代次数,且l为整数,l的初始值为1,每增加一次迭代,l值加1;
步骤B:对所述第l次迭代的弥散张量矩阵的初始值D<Sup>l</Sup>以及质子密度的初始值ρ<Sup>l</Sup>利用正则化去噪,得到去噪后的第l次迭代的弥散张量矩阵<Image>以及质子密度<Image>
步骤C:根据所述去噪后的第l次迭代的弥散张量矩阵<Image>以及质子密度<Image>以及所述各个不同磁场梯度方向上的第l次迭代的弥散加权图像的相位<Image>并结合各个通道的线圈敏感度,分别计算各个磁场梯度方向上的各个通道的第l次迭代的弥散加权图像S<Sup>l</Sup><Sub>j,k</Sub>(x);
步骤D:根据所述各个磁场梯度方向上的各个通道的第l次迭代的弥散加权图像S<Sup>l</Sup><Sub>j,k</Sub>(x)以及采集到的各个不同磁场梯度方向上的各个线圈通道上的k空间数据y<Sub>j,k</Sub>分别计算各个磁场梯度方向各个通道的第l次迭代的残差k空间<Image>
步骤E:将所述各个磁场梯度方向各个通道的第l次迭代的残差k空间y<Sub>j,k</Sub>绝对值进行加和平均,得到第l次迭代的平均残差k空间<Image>
步骤F:判断所述第l次迭代的平均残差k空间<Image>是否小于预设阈值;
步骤G:当所述所述第l次迭代的平均残差k空间<Image>小于预设阈值时,停止迭代,将所述去噪后的第l次迭代的弥散张量矩阵<Image>以及质子密度<Image>作为弥散张量矩阵以及质子密度的最终解;
步骤H:当所述第l次迭代的平均残差k空间<Image>不小于预设阈值时,分别利用各个磁场梯度方向各个通道的第l次迭代的残差k空间y<Sub>j,k</Sub>进行图像重建,得到各个磁场梯度方向上的第l次迭代的残差图像<Image>
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