[发明专利]基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法，包括磁共振成像脉冲序列生成、腹部器官数据采样和图像重建三部分，具体内容为：

1)磁共振成像脉冲序列包括三维梯度回波激发脉冲、空间编码梯度和信号弛豫序列，下面分别进行说明：

1.1)三维梯度回波激发脉冲的射频激发脉冲各参数设置；

1.2)空间编码梯度包括层面选择梯度、相位编码梯度和频率编码梯度，分别对层选相位编码k_z和层内相位编码k_y两个维度进行优化，即两个维度依据CS理论分别进行亚采样，频率编码方向k_x为全采样，具体实现过程为：

①采用蒙特卡洛法获得满足独立同分布的高斯分布二维观测矩阵，使得该观测矩阵与稀疏变换矩阵高度不相干，且高斯分布与k-space数据分布特点一致；

②对空间编码梯度进行CS优化，具体优化过程为：

依据观测矩阵对k_y方向进行随机编码，即Δk_y为随机的不等间距，k_z方向也同时进行随机编码，即Δk_z为随机的不等间距，k_x方向进行顺序编码；

1.3)信号弛豫序列，即在x、y、z三个梯度方向上分别施加扰相位梯度；

2)磁共振成像系统基于步骤1)生成的磁共振成像脉冲序列，对腹部器官DCE-MRI扫描各个时相的k-space数据进行压缩采样获得时间序列的原始采样数据；

3)对原始采样数据进行CS重建，即基于l¹范式最小化的非线性算法重建获得腹部器官的DICOM图像。

2.如权利要求1所述的一种基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法，其特征在于：所述步骤3)对原始采样数据进行CS重建，即基于l¹范式最小化的非线性算法重建获得腹部器官的DICOM图像，具体过程为：

3.1)将原始采样数据解码得到频域信号的实部和虚部，重新排列成三维k-space数据；

3.2)对三维k-space数据做zero-filled后，x方向做一维傅立叶变换；

3.3)对三维k-space的亚采样数据在y-z平面内进行基于l¹范式最小化的非线性重建得到图像数据，重建公式为：

minimizeλ_W||ψf||₁+λ_TVTV(f)

subject to||F_uf-S_i||₂≤ε,

式中，f为目标图像数据，λ_W和λ_TV表示ψ稀疏表达和有限差分稀疏表达TV之间的权重，F_u表示与亚采样对应的傅立叶变换，S_i表示不同CS加速倍数采集到的k-space数据，ε为阈值；

3.4)将图像数据以三维矩阵的形式存储，x-y平面即为成像层面，z方向为选层方向，对每个时相的目标图像数据，以DICOM格式进行重写恢复得到腹部器官的DICOM图像。

3.如权利要求1所述的一种基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法，其特征在于：所述1.1)三维梯度回波激发脉冲的射频激发脉冲的各参数设置为：激发角α设为15°，带宽设为125kHz，序列重复时间TR为4.9毫秒，回波时间TE为1.6毫秒。

4.如权利要求2所述的一种基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法，其特征在于：所述1.1)三维梯度回波激发脉冲的射频激发脉冲的各参数设置为：激发角α设为15°，带宽设为125kHz，序列重复时间TR为4.9毫秒，回波时间TE为1.6毫秒。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于压缩感知的腹部器官动态对比增强磁共振成像方法，其特征在于：所述1.3)信号弛豫序列，即在x,y,z三个梯度方向上分别施加扰相位梯度，每个扰相位梯度的爬升率为120mT/m/ms，梯度面积为800mT·ms/m，幅值取系统梯度场强最大值。