一种同时多个片层成像的重建方法及装置
阅读：112发布：2021-06-14
专利汇可以提供一种同时多个片层成像的重建方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 适用于 医学影像学 领域，提供了一种同时多个 片层 成像的重建方法及装置，其中方法包括：对采集到的多个片层的 混叠 信号 和自动校准信号进行数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，将所述混叠信号和所述虚拟混叠信号在线圈方向进行数据融合得到经扩展的混叠信号，将所述自动校准信号和所述虚拟自动校准信号在所述线圈方向进行数据融合得到经扩展的自动校准信号；根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核；利用所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据；根据所述每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建图像。，下面是一种同时多个片层成像的重建方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种同时多个片层成像的重建方法，其特征在于，包括：
对采集到的多个片层的混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，将所述混叠信号和所述虚拟混叠信号在线圈方向进行数据融合得到经扩展的混叠信号，将所述自动校准信号和所述虚拟自动校准信号在所述线圈方向进行数据融合得到经扩展的自动校准信号；
根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核；
利用所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据；
根据所述每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混叠信号和所述自动校准信号为复数信号；所述对采集到的多个片层的混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，包括：
分别计算所述混叠信号的共轭复数数据和所述自动校准信号的共轭复数数据，所述混叠信号的共轭复数数据为所述虚拟混叠信号，所述自动校准信号的共轭复数数据为所述虚拟自动校准信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核，包括：
对所述经扩展的自动校准信号进行傅里叶逆变换，获得所述多个片层的图像域数据；
将所述多个片层的图像域数据叠加并进行傅里叶变换，得到所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号；
根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号和所述经扩展的自动校准信号计算所述重建核。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号和所述经扩展的自动校准信号计算所述重建核，包括：
根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号、所述经扩展的自动校准信号以及预设的公式，计算所述重建核；其中，所述预设的公式为：
其中，j和l均表示线圈索引，l＝1，2，……，2L，j＝1，2，……，2L，L表示线圈数；i表示片层索引，i＝1，2，……，N，N表示所述多个片层的片层数；kx表示读出编码方向的位置索引，ky表示相位编码方向的位置索引；Δkx表示在所述读出编码方向上的采样间距，Δky表示在所述相位编码方向上的采样间距； 表示片层i的重建核；bx表示在所述读出编码方向上的重建核索引，bx＝-Bx,-Bx+1,……，-1，0，1，……，Bx-1，Bx；by表示在相位编码方向上的重建核索引，by＝-By,-By+1,……，-1，0，1，……，By-1，By； 为所述经扩展的自动校准信号，为所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据，包括：
根据预设的公式将所述经扩展的混叠信号和所述重建核相乘，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据；其中，所述预设的公式为：
其中，Sj,i为所述重建数据，Sl,collase为所述经扩展的混叠信号。
6.一种同时多个片层成像的重建装置，其特征在于，包括：
扩展单元，用于对采集到的多个片层的混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，将所述混叠信号和所述虚拟混叠信号在线圈方向进行数据融合得到经扩展的混叠信号，将所述自动校准信号和所述虚拟自动校准信号在所述线圈方向进行数据融合得到经扩展的自动校准信号；
重建单元，用于根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核；并利用所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据；以及根据所述每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建图像。
7.根据权利要求6所述的重建装置，其特征在于，所述混叠信号和所述自动校准信号为复数信号；
扩展单元，具体用于分别计算所述混叠信号的共轭复数数据和所述自动校准信号的共轭复数数据，所述混叠信号的共轭复数数据为所述虚拟混叠信号，所述自动校准信号的共轭复数数据为所述虚拟自动校准信号。
8.根据权利要求7所述的重建装置，所述重建单元根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核，包括：
对所述经扩展的自动校准信号进行傅里叶逆变换，获得所述多个片层的图像域数据；
将所述多个片层的图像域数据叠加并进行傅里叶变换，得到经扩展的自动校准信号的混叠源信号；
根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号和所述经扩展的自动校准信号计算所述重建核。
9.一种磁共振成像MRI设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的同时多个片层成像的重建方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的同时多个片层成像的重建方法。
一种同时多个片层成像的重建方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] SMS成像是一种加快磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)扫 描速度的快速成像方法。该方法通过设计多频带射频脉冲，同时激发和采集多 个片层的混叠信号，从而达到加快MRI扫描速度的目的。与此同时，SMS成 像同时激发多个片层并采集其混叠信号对应于片层方向的欠采样，因此，需要 利用多通道接收线圈所包含的冗余信息对每个片层的图像进行重建。
[0003] 层面整体自校准部分并行采集(slice Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisitions,slice-GRAPPA)重建技术是一种用于SMS成像的图像重建 技术，该技术利用额外采集的每个片层的多通道自动校准信号(Auto Calibration Signal,ACS)计算重建核，并利用重建核对同时激发和采集的多个片层的混叠 信号进行分离，得到每个片层的重建数据。然后通过傅里叶变换得到每个片层 的多通道图像，最后将每个片层的多通道图像进行融合，得到每个片层的重建 图像。
[0004] SMS成像的重建图像质量与其所采用的图像重建方法对冗余信息的利用 量相关，在加速倍数一定的前提下，SMS成像的图像重建算法对冗余信息的利 用率越大，SMS成像的重建图像质量越好。然而，现有SMS成像的图像重建 方法所能利用的冗余信息量有限，从而导致高倍加速下SMS成像的重建图像质 量较差。发明内容
[0005] 本申请的实施例提供了一种SMS成像的重建方法及装置，可以解决在由于 能够利用的冗余信息量较小而导致的重建图像质量较低的问题。
[0006] 第一方面，本申请提供一种SMS成像的重建方法，包括：对采集到的多个 片层的混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠 信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，将所述混叠信号和所述虚拟混 叠信号在线圈方向进行数据融合得到经扩展的混叠信号，将所述自动校准信号 和所述虚拟自动校准信号在所述线圈方向进行数据融合得到经扩展的自动校准 信号；根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核；利用重建核对所述经扩展 的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据；根据所述 每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建图像。
[0007] 可选的，所述混叠信号和所述自动校准信号为复数信号；所述对采集到的 多个片层的混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟 混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，包括：分别计算所述混叠 信号的共轭复数数据和所述自动校准信号的共轭复数数据，所述混叠信号的共 轭复数数据为所述虚拟混叠信号，所述自动校准信号的共轭复数数据为所述虚 拟自动校准信号。
[0008] 可选的，所述根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核，包括：对所述 经扩展的自动校准信号进行傅里叶逆变换，获得所述多个片层的图像域数据； 将所述多个片层的图像域数据叠加并进行傅里叶变换，得到经扩展的自动校准 信号的混叠源信号；根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号和所述经扩 展的自动校准信号计算所述重建核。
[0009] 可选的，所述根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号和所述经扩展 的自动校准信号计算所述重建核，包括：根据所述经扩展的自动校准信号的混 叠源信号、所述经扩展的自动校准信号以及预设公式，计算所述重建核；其中， 所述预设公式为：
[0010]
[0011] 其中，j和l均表示线圈索引，l＝1，2，……，2L，j＝1，2，……，2L，L表示 线圈数；i表示片层索引，i＝1，2，……，N，N表示所述多个片层的片层数；kx表示读出编码方向的位置索引，ky表示相位编码方向的位置索引；Δkx表示在 所述读出编码方向上的采样间距，Δky表示在所述相位编码方向上的采样间距； 表示片层i的重建核；bx表示在所述读出编码方向上的重建核索引， bx＝-Bx,-Bx+1,……，-1，0，1，……，Bx-1，Bx；by表示在相位编码方向上的重建核 索引，by＝-By,-By+1,……，-1，0，1，……，By-1，By。 为所述经扩展的自动校准 信号， 为所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号。
[0012] 可选的，所述利用所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所 述多个片层中的每个片层的重建数据，包括：根据预设的公式将所述经扩展的 混叠信号和所述重建核相乘，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据；其 中，所述预设的公式为：
[0013]
[0014] 其中，Sj,i为所述重建数据，Sl,collase为所述经扩展的混叠信号。
[0015] 第二方面，本申请提供一种SMS成像的重建装置，包括：
[0016] 扩展单元，用于对采集到的多个片层的混叠信号和自动校准信号进行数据 扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准 信号，将所述混叠信号和所述虚拟混叠信号在线圈方向进行数据融合得到经扩 展的混叠信号，将所述自动校准信号和所述虚拟自动校准信号在所述线圈方向 进行数据融合得到经扩展的自动校准信号；
[0017] 重建单元，用于根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核；并利用所述 重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片层的 重建数据；以及根据所述每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建图像。
[0018] 可选的，所述重建单元根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核，包括： 对所述经扩展的自动校准信号进行傅里叶逆变换，获得所述多个片层的图像域 数据；将所述多个片层的图像域数据叠加并进行傅里叶变换，得到经扩展的自 动校准信号的混叠源信号；根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号和所 述经扩展的自动校准信号计算所述重建核。
[0019] 第三方面，本申请提供一种磁共振成像MRI设备，包括存储器、处理器以 及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执 行所述计算机程序时实现第一方面或第一方面的任意可选方式所述的SMS成 像的重建方法。
[0020] 第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存 储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面或第一方面的 任意可选方式所述的SMS成像的重建方法。
[0021] 在本申请实施例提供的SMS成像的重建方法中，MRI设备通过对采集的 混叠信号和自动校准信号的扩展，得到虚拟混叠信号和虚拟自动校准信号。并 利用经扩展的混叠信号和自动校准信号进行重建，得到重建图像。由于经扩展 的混叠信号和自动校准信号中包含更多的冗余信息，因此，通过经扩展的混叠 信号和自动校准信号进行重建，能够充分利用混叠信号和自动校准信号中包含 的冗余信息，有效降低重建图像噪比损失，从而提高重建图像的质量。附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本申请的一个实施例提供的一种SMS成像的重建方法的流程示意图；
[0024] 图2为本申请的一个实施例提供的一种头部的三个片层的示意图；
[0025] 图3为本申请的一个实施例提供的重建数据的计算流程的示意图；
[0026] 图4为本申请的一个实施例提供的一种重建图像的对比示意图；
[0027] 图5为本申请的一个实施例提供的一种图像质量指标对比示意图；
[0028] 图6为本申请的一个实施例提供的另一种重建图像的对比示意图；
[0029] 图7为本申请的一个实施例提供的另一种图像质量指标对比示意图；
[0030] 图8为本申请的一个实施例提供的一种SMS成像的重建装置的结构示意图；
[0031] 图9为本申请的一个实施例提供的一种MRI设备的结构示意图。
具体实施方式
[0032] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术 之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当 清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中， 省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节 妨碍本申请的描述。
[0034] 在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着 在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特 点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些 实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参 考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其 他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着 “包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0035] 本申请提供一种SMS成像的重建方法，能够在不延长扫描时间的情况下获 得更多的冗余信息，从而提高重建图像的准确性。
[0036] 下面结合具体实施例对本申请提供的SMS成像的重建方法进行示例性的 说明。
[0037] 图1示出了本申请的一个实施例提供的一种SMS成像的重建方法的流程示 意图。本实施例中的SMS成像的重建方法的执行主体为MRI设备。参见图1， 该SMS成像的重建方法可以包括：
[0038] S101，对采集到的多个片层的混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得 到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动校准信号，将 所述混叠信号和所述虚拟混叠信号在线圈方向进行数据融合得到经扩展的混叠 信号，将所述自动校准信号和所述虚拟自动校准信号在所述线圈方向进行数据 融合得到经扩展的自动校准信号。
[0039] 在本申请实施例中，多个片层是指定部位的多个片层。其中，指定部位可 以是需要进行MRI的部位，例如头部、胸腔、四肢、腹部等。示例性的，以3 个片层为例，头部的三个片层(片层1、片层2、片层3)可以如图2所示。
[0040] 混叠信号是MRI设备利用经过相位调制的多频带射频信号同时激发多个 片层，然后利用多通道线圈该多个片层的产生的信号进行采集所获得的。也就 是说，混叠信号是多个片层的信号混叠在一起的信号。此时，MRI设备无法区 分混叠信号中的每个信号是分别是哪个片层的信号。
[0041] 自动校准信号是MRI设备对该多个片层逐个激发，并逐层采集所获取的标 准参考信号，该信号通常为全采样的低分辨率信号。示例性的，MRI设备在首 先利射频脉冲1对第1个片层进行激发，并采集第1个片层的自动校准信号。 然后对该射频脉冲1进行线性相位调制得到射频脉冲2，用射频脉冲2对第2 个片层进行激发，并采集第2个片层的自动校准信号。然后基于相同的相位偏 移量对射频脉冲2进行线性相位调制得到射频脉冲3，用射频脉冲3对第3个 片层进行激发，并采集第3个片层的自动校准信号。依次类推，直至完成多个 片层的自动校准信号的采集。该多个片层的自动校准信号用于后续对混叠信号 进行分离和重建。
[0042] 可以理解的是，自动校准信号为混叠信号的参考信号，因此，MRI设备在 采集混叠信号和自动校准信号时，需要基于同样的成像采集参数进行采集。
[0043] 在本申请实施例中，MRI设备在采集到混叠信号和自动校准信号后，首先 对混叠信号和自动校准信号进行数据扩展，得到混叠信号的虚拟混叠信号和自 动校准信号的虚拟自动校准信号，将混叠信号和虚拟混叠信号在线圈方向进行 数据融合得到经扩展的混叠信号，将自动校准信号和虚拟自动校准信号在所述 线圈方向进行数据融合得到经扩展的自动校准信号。
[0044] 由于混叠信号和自动校准信号中存在有多通道线圈的冗余信息，例如多通 道线圈的相位信息。因此，混叠信号和自动校准信号扩展后得到的虚拟混叠信 号和虚拟自动校准信号中也携带多通道线圈的冗余信息。因此，在本申请实施 例中，MRI设备通过对混叠信号和自动校准信号的扩展，能够在原有混叠信号 和自动校准信号的基础上，获得更多的多通道线圈的冗余信息。
[0045] 在一个示例中，由于MRI设备通过多通道线圈采集到的混叠信号和自动校 准信号均为复数信号，因此，基于复数信号的共轭对称性，MRI设备可以分别 计算所述混叠信号的共轭复数数据和所述自动校准信号的共轭复数数据，然后 直接将所述混叠信号的共轭复数数据作为所述虚拟混叠信号，将所述自动校准 信号的共轭复数数据作为所述虚拟自动校准信号。
[0046] 示例性的，MRI设备可以将混叠信号和自动校准信号沿着K空间的原点进 行对称翻转，然后取共轭，得到对应的虚拟混叠信号和虚拟自动校准信号。
[0047] 假设，多通道线圈中包括L个线圈，j表示该L个线圈的线圈索引，j＝1， 2，……，L。对于线圈j采集到的一个位于K空间的位置k处的信号(即混叠 信号或者自动校准信号中的一个信号)，表示为Sj(k)。首先将Sj(k)沿着K空间 的原点进行对称翻转，得到的信号表示为Sj(-k)。然后对Sj(-k)取共轭，得到共 轭复数数据表示为 其中，*表示共轭操作。
[0048] 在本申请实施例中，通过将线圈j在K空间的位置k处的采集到的信号Sj(k)， 基于原点旋转后，相当于虚拟出一个线圈j+L。若采用Sj+L(k)表示对Sj(k)扩展 后得到的虚拟信号，那么 也就是说，通过计算每个信号的共轭 复数数据，将MRI设备的L个线圈，扩展为2L个线圈。也就是说，在该实例 中，MRI设备基于混叠信号和自动校准信号的共轭对称性，对混叠信号和自动 校准信号进行数据扩展后，线圈索引j的取值范围被扩展到2L。即经过扩展后， j的取值范围变为j＝1，2，……，2L。
[0049] 因此，MRI设备通过扩展混叠信号和自动校准信号，可以得到更多的冗余 信息。
[0050] S102，根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核。
[0051] 在SMS成像的重建过程，一般会根据自动校准信号计算重建核，重建核中 包括用于对每个线圈的K空间中的采集位置的信号进行重建的核参数。基于重 建核实现对混叠信号的重建和分离。
[0052] 在本申请实施例中，MRI设备使用经扩展的自动校准信号(包括自动校准 信号和虚拟自动校准信号)计算重建核。由于经扩展的自动校准信号包含更多 的冗余信息，因此，相比于现有技术中基于采集到的自动校准信号计算得到的 重建核，利用经扩展的自动校准信号计算得到的重建核也包含更多的冗余信息， 因此在利用重建核对经扩展的混叠信号进行重建时，能够得到更准确的重建数 据。
[0053] MRI设备可以先对所述经扩展的自动校准信号进行傅里叶逆变换，获得所 述多个片层的图像域数据；然后将所述多个片层的图像域数据叠加并进行傅里 叶变换，得到经扩展的自动校准信号的混叠源信号；最后根据所述经扩展的自 动校准信号的混叠源信号和所述经扩展的自动校准信号计算所述重建核。
[0054] 示例性的，假设n表示图像域的空间指针，Δn表示多个片层在图像域的层 编码方向(即z方向)上的相对位移。i表示片层索引，i＝1，2，……，N，N 表示多个片层的片层数。那么，经扩展的自动校准信号中的第i个片层中的数 据经过傅里叶逆变换后，得到的图像域数据可以表示为ρi(n-Δn)。将多个片层 中在z方向上相同位置的N个图像域数据进行叠加，得到的图像域的和值 最后对进行ρ(n)傅里叶变换，得到该N个图像域数据对 应的经扩展的自动校准信号的混叠源信号。可以理解的是，经扩展的自动校准 信号的混叠源信号即为将N个片层的经扩展的自动校准信号混叠在一起的所得 到的信号，即经扩展的自动校准信号的混叠源信号是通过经扩展的自动校准数 据模拟出的混叠信号。
[0055] 得到经扩展的自动校准信号的混叠源信号后，MRI设备即可利用经扩展的 自动校准信号的混叠源信号和经扩展的自动校准信号构建重建核。
[0056] 在一个示例中，线圈j在第i个片层所获得位于K空间的(kx,ky)处的经 扩展的自动校准信号表示为 其中，j表示线圈索引，可以理解的是， 此时，j＝1，2，……，2L。kx表示K空间中读出编码方向(即x方向)的位置 索引，ky表示K空间中相位编码方向(即y方向)的位置索引。
[0057] 假设，l也表示线圈索引，l＝1，2，……，2L。线圈l获得的N个片层在z方向 上的相同位置叠加(collapse)起来的经扩展的自动校准信号的混叠源信号可以 表示为其中，bx表示在读出编码方向上的重建核 索引，by表示在相位编码方向上的重建核索引。Δkx表示MRI设备在采集自动 校准信号时，在K空间的读出编码方向上的采样间距，Δky表示在相位编码方 向上的采样间距。可以理解的是，一个经扩展的自动校准信号的混叠源信号对 应N个经扩展的自动校准信号。
[0058] 相应的，可以设置预设公式：(1)
[0059]
[0060] 其中， 表示片层i的重建核。可以理解为，当采用 重建片层i 线圈j在k空间位置(kx,ky)处的数据时，线圈l对线圈j有(bx,by)的加权权重， 即， 表示对于片层i来说，线圈l对线圈j处数据的贡献权重。[2Bx，2By] 表示重建核的大小。即重建核可以视为一个包括2Bx行和2By列的矩阵，重建核 内包括2Bx*2By个核参数。其中，读出编码方向上的重建核索引bx的取值范围 是bx＝-Bx,-Bx+1,……，-1，0，1，……，Bx-1，Bx。相位编码方向上的重建核索引by的取值范围是by＝-By,-By+1,……，-1，0，1，……，By-1，By。该公式(1)表达了， 利用[2Bx，2By]大小的权重核wj,i，对所有2L个线圈的经扩展的自动校准信号 的混叠源信号 在k空间位置(kx,ky)临近处进行线性加权，从而获得位 置(kx,ky)处的经扩展的自动校准信号
[0061] MRI设备可以根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号、所述经扩展 的自动校准信号以及公式(1)，计算所述重建核。示例性的，MRI设备将经扩 展的自动校准信号的混叠源信号和对应的经扩展的自动校准信号依次带入该预 设公式，然后采用最小二乘法求解该公式，计算得到重建核。
[0062] S103，利用重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层 中的每个片层的重建数据。
[0063] 示例性的，MRI设备可以根据预设的公式(2)将所述经扩展的混叠信号 和所述重建核相乘，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据。
[0064]
[0065] 其中，为所述重建数据，Sl,collase为所述经扩展的混叠信号。即MRI设备将 经扩展的混叠信号和利用公式(1)计算出的每个片层的权重核 代入公式 (2)中，计算出对应片层对应位置的重建数据。该公式(2)表达了，利用[2Bx， 2By]大小的片层i的权重核wj,i，对所有2L个线圈的经扩展的混叠信号Sl,collase在 k空间位置(kx,ky)临近处进行线性加权，从而获得片层i线圈j在K空间的位 置(kx,ky)处的重建数据Sj,i。
[0066] 示例性的，以N＝2为例，如图3所示。MRI设备对采集到的混叠信号和自 动校准信号进行数据扩展以及数据融合后，得到经扩展的混叠信号以及经扩展 的自动校准信号。MRI设备首先基于经扩展的自动校准信号计算得到经扩展的 自动校准信号的混叠源信号。
经扩展的自动校准信号的混叠源信号可以采用定 标矩阵的方式呈现。即将经扩展的自动校准信号的混叠源信号中每个线圈的核 数据(即如3所示方框中框出来的3×3的数据)按照从左到右、从上到下顺序 排列，得到经扩展的自动校准信号的混叠源信号的定标矩阵。
基于定标矩阵分 别与两个片层的经扩展的自动校准信号之间的线性关系(即上述预设公式)，计 算得到两个片层的重建核，即如图3所示的kernel-1和kernel-2。最后，利用 kernel-1和kernel-2对经扩展的混叠信号进行重建，得到两个片层的重建数据。 可以理解的是，当片层数N＝2时，MRI设备即可获得两倍的加速倍数，即当 N＝2时，加速倍数MB＝2。
经扩展的自动校准信号的混叠源信号可以采用定 标矩阵的方式呈现。即将经扩展的自动校准信号的混叠源信号中每个线圈的核 数据(即如3所示方框中框出来的3×3的数据)按照从左到右、从上到下顺序 排列，得到经扩展的自动校准信号的混叠源信号的定标矩阵。
基于定标矩阵分 别与两个片层的经扩展的自动校准信号之间的线性关系(即上述预设公式)，计 算得到两个片层的重建核，即如图3所示的kernel-1和kernel-2。最后，利用 kernel-1和kernel-2对经扩展的混叠信号进行重建，得到两个片层的重建数据。 可以理解的是，当片层数N＝2时，MRI设备即可获得两倍的加速倍数，即当 N＝2时，加速倍数MB＝2。
[0067] S104，根据所述每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建图像。
[0068] 示例性的，针对每个片层的重建数据，MRI设备可以先恢复多通道线圈(即 多个线圈之间)的相位偏移量，然后基于平方和(sumofsquares，SoS)算法，或 者复数线性组合(Complex Coil CoNination)算法，将多个线圈的重建数据进行 融合，得到融合后的重建数据。最后将融合后的重建数据通过傅里叶逆变换转 换到图像域，得到对应片层的重建图像。
[0069] 即MRI设备先分别将每个片层的重建数据通过傅里叶逆变换转换到图像 域，得到单个片层的VCC-SG重建图像。然后恢复多个片层的VCC-SG重建图 像之间的相位偏移量，并基于平方和(sumofsquares，SoS)算法，或者复数线性 组合(Complex Coil Combination)算法将多个片层的VCC-SG重建图像融合为 一个重建图像，即得到该多个片层的重建图像。其中，相位偏移量为MRI设备 在调制用于同时激发该多个片层的多频带射频信号时采用的相位偏移量。
[0070] 示例性的，下面结合N＝3(即片层1、片层2以及片层3)的样本1和样本 2在具体实验过程中产生的图表，对本申请提供SMS成像的重建方法的有益效 果进行进一步说明。
[0071] 图4示出了样本1的基于现有技术(为了便于描述，下文中成为SG方法) 得到的重建图像(如图4所示SG重建图像)、基于本申请提供的SMS成像的 重建方法(为了便于描述，下文中成为VCC-SG方法)得到的重建图像(如图 4所示VCC-SG重建图像)、SG重建图像与参考图像之间的差值图像(即SG 重建图像的误差图像)、VCC-SG重建图像与参考图像之间的差值图像(即 VCC-SG重建图像的误差图像)之间的对比示意图。
[0072] 基于图4，获得的各个片层的重建图像的多项质量指标对比，可以如图5 所示。该多项质量指标分别为峰值信噪比(Peak signal-to-noise ratio，PSNR)、 结构相似性(Structural similarities，SSIM)、均方根误差(Root Mean Square Error， RMSE)以及平均泄露因子(leakage factor,L-factor)。其中，PSNR、SSIM和RMSE 用于评价重建图像的整体质量，L-factor用于指示片层间的伪影泄露程度。通过 图5可以看出，相比与SG方法，采用本申请提供的VCC-SG方法所获得VCC-SG 重建图像的PSNR和SSIM有所提高，RMSE和L-factor有所降低。即表明相 比于SG方法，采用VCC-SG方法能够提高VCC-SG重建图像的图像质量，且 减少VCC-SG重建图像中的伪影。
[0073] 图6示出了样本2的基于SG方法得到的SG重建图像、基于本申请提供 的VCC-SG方法得到的VCC-SG重建图像、SG重建图像与参考图像之间的差 值图像(即SG重建图像的误差图像)、VCC-SG重建图像与参考图像之间的差 值图像(即VCC-SG重建图像的误差图像)之间的对比示意图。
[0074] 基于图6，获得的各个片层的重建图像的PSNR、SSIM、RMSE和L-factor 的对比示意图可以如图7所示。通过图7可以看出，相比与SG方法，采用本 申请提供的VCC-SG方法所获得VCC-SG重建图像的PSNR和SSIM有所提高， RMSE和L-factor有所降低。即表明相比于SG方法，采用VCC-SG方法能够 提高VCC-SG重建图像的图像质量，且减少VCC-SG重建图像中的伪影。
[0075] 可以看出，基于本申请提供的SMS成像的重建方法获得VCC-SG重建图 像的图像质量有所提高，且VCC-SG重建图像中的伪影有所减少。因此，基于 各个片层的VCC-SG重建图像融合所得的重建图像的图像质量也能够得到提升。
[0076] 综上可知，在本申请实施例提供的SMS成像的重建方法中，MRI设备通 过对采集的混叠信号和自动校准信号的扩展，得到虚拟混叠信号和虚拟自动校 准信号。并利用经扩展的混叠信号和自动校准信号进行重建，得到重建图像。 由于经扩展的混叠信号和自动校准信号中包含更多的冗余信息，因此，通过经 扩展的混叠信号和自动校准信号进行重建，能够有效降低重建图像噪比损失， 从而提高重建图像的质量。
[0077] 且，由于MRI设备通过扩展混叠信号和自动校准信号，实现了在不增加额 外的扫描时间的情况下，获得更多冗余信息，从而提升SMS重建图像质量的目 的。同时，也避免了由于增加扫描时间导致受试者不适的情况出现。
[0078] 参见图8，为本申请提供的一种SMS成像的重建装置的结构示意图。本实 施例中的SMS成像的重建装置包含的各模块用于执行上述方法实施例中的步 骤，具体实现过程可参阅上述实施例的相关描述，此次不赘述。如图8所示， SMS成像的重建装置包括：
[0079] 扩展单元801，用于对采集到的多个片层的混叠信号和自动校准信号进行 数据扩展，得到所述混叠信号的虚拟混叠信号和所述自动校准信号的虚拟自动 校准信号，将所述混叠信号和所述虚拟混叠信号在线圈方向进行数据融合得到 经扩展的混叠信号，将所述自动校准信号和所述虚拟自动校准信号在所述线圈 方向进行数据融合得到经扩展的自动校准信号；
[0080] 重建单元802，用于根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核；并利用 所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行重建，得到所述多个片层中的每个片 层的重建数据；以及根据所述每个片层的重建数据，生成所述多个片层的重建 图像。
[0081] 可选的，所述混叠信号和所述自动校准信号为复数信号；所示扩展单元801， 具体用于分别计算所述混叠信号的共轭复数数据和所述自动校准信号的共轭复 数数据，所述混叠信号的共轭复数数据为所述虚拟混叠信号，所述自动校准信 号的共轭复数数据为所述虚拟自动校准信号。
[0082] 可选的，所述重建单元802根据所述经扩展的自动校准信号计算重建核， 包括：对所述经扩展的自动校准信号进行傅里叶逆变换，获得所述多个片层的 图像域数据；将所述多个片层的图像域数据叠加并进行傅里叶变换，得到经扩 展的自动校准信号的混叠源信号；根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信 号和所述经扩展的自动校准信号计算所述重建核。
[0083] 可选的，所述重建单元802根据所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号 和所述经扩展的自动校准信号计算所述重建核，包括：根据所述经扩展的自动 校准信号的混叠源信号、所述经扩展的自动校准信号以及预设公式，计算所述 重建核；其中，所述预设公式为：
[0084]
[0085] 其中，j和l均表示线圈索引，l＝1，2，……，2L，j＝1，2，……，2L，L表 示线圈数；i表示片层索引，i＝1，2，……，N，N表示所述多个片层的片层数； kx表示读出编码方向的位置索引，ky表示相位编码方向的位置索引；Δkx表示 在所述读出编码方向上的采样间距，Δky表示在所述相位编码方向上的采样间 距； 表示片层i的重建核；bx表示在所述读出编码方向上的重建核索引， bx＝-Bx,-Bx+1,……，-1，0，1，……，Bx-1，Bx；by表示在相位编码方向上的重建核 索引，by＝-By,-By+1,……，-1，0，1，……，By-1，By； 为所述经扩展的自动校准 信号， 为所述经扩展的自动校准信号的混叠源信号。
[0086] 可选的，所述重建单元802利用所述重建核对所述经扩展的混叠信号进行 重建，得到所述多个片层中的每个片层的重建数据，包括：根据预设的公式将 所述经扩展的混叠信号和所述重建核相乘，得到所述多个片层中的每个片层的 重建数据；其中，所述预设的公式为：
[0087]
[0088] 其中，Sj,i为所述重建数据，Sl,collase为所述经扩展的混叠信号。其中，扩展 单元801扩展混叠信号的自动校准信号的具体实施方式，以及重建单元802基 于经扩展的混叠信号和经扩展的自动校准信号得到重建图像的具体实施方式， 可以参考上文中图1-7所示实施例中的相关描述，此处不在赘述。
[0089] 在本发明实施例中，该SMS成像的重建装置可以是MRI设备，或者是MRI 设备中的芯片，或者是集成在MRI设备中的功能模块。其中，该芯片或者该功 能模块可以位于MRI设备的控制中心(例如，控制台)，控制MRI设备实现本 发明实施例提供的SMS成像的重建方法。
[0090] 参见图9，为本发明实施例提供的一种MRI设备，包括：至少一个处理器 900(图9中仅示出一个)处理器、存储器901以及存储在存储器901中并可在 至少一个处理器900上运行的计算机程序902，处理器900执行计算机程序902 时实现上述三维灌注成像方法实施例中的步骤。
[0091] 所称处理器900可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处 理器900还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor， DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编 程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、 分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或 者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0092] 存储器901在一些实施例中可以是MRI设备的内部存储单元，例如MRI 设备的硬盘或内存。存储器901在另一些实施例中也可以是MRI设备的外部存 储设备，例如MRI设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card, SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地， 存储器901还可以既包括MRI设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储 器901用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及 其他程序等，例如计算机程序902的程序代码等。存储器901还可以用于暂时 地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0093] 本领域技术人员可以理解，图9仅仅是MRI设备的举例，并不构成对MRI 设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不 同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备、扫描仪等。
[0094] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上 述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上 述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不 同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功 能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬 件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模 块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明实施例的保护范 围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对 应过程，在此不再赘述。
[0095] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详 述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0096] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示 例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来 实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用 和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现 所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0097] 在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法， 可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示 意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现 时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一 个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间 的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或 通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0098] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为 单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者 也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部 单元来实现本实施例方案的目的。
[0099] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元 中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的 形式实现。
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