基于并行采集和部分可分离函数理论的高时空分辨率磁共振成像

摘要

磁共振成像(MagneticResonanceImaging，简称MRI)具有较高的软组织对比度与空间分辨率，并能根据需要灵活选择成像参数与成像层面，已经广泛应用于临床。然而，由于磁共振信号的弛豫时间限制和梯度编码原理的限制，常规磁共振扫描数据时间长，一定程度上限制了其在临床上的应用，尤其是运动器官成像，如脑功能成像和心血管系统的实时成像等。图像的时间分辨率和空间分辨率是此消彼长、相互制约的关系。因此如何获得高时空分辨率实时图像已经成为MRI技术应用和发展的关键。
　　 基于PSF的稀疏采样重建算法具有非常显著的优点，可同时实现高时间和高空间分辨成像。虽然PSF成像研究在模型的参数估算上已经取得了进展，但是由于PSF成像模型需要较多的预扫描数据才能进行图像重建，造成预扫描时间较长，限制了其在临床上的应用，如何解决PSF扫描总时间过长已经成为目前PSF研究工作迫需解决的问题之一。为了解决这个问题，文章提出了基于部分可分离函数以及并行采集的新模型Parallel_PSF。在PSF模型采样方式基础上加入相控阵列线圈，在极度稀疏采样的基础上再对数据进行降采样，减少扫描时间。随后分别用图像域和空间域两种重建算法PSF_SENSE、PSF_GRAPPA重建扫描数据。利用文章中提出的方法分别进行仿真实验和载体实验，实验验证了模型的正确性，采样方法以及重建算法可以获得正确的动态磁共振图像。实验结果表明Parallel_PSF模型可以准确重建出时间序列图像，获得高时空分辨率磁共振图像同时将扫描速度提高为原来的2～3倍。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 磁共振成像发展概述

1．1．1 磁共振成像物理基础——核磁共振技术

1．1．2 磁共振成像

1．1．3 磁共振成像技术的临床应用

1．2 研究背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文主要内容及安排

第二章 磁共振成像基本原理

2．1 磁共振现象

2．1．1 原子核自旋和自旋矩

2．1．2 外磁场中的原子核

2．1．3 核磁共振

2．2 磁共振信号

2．2．1 纵向磁化强度矢量M0的章动

2．2．2 弛豫过程和磁共振信号检测

2．3 空间定位

2．3．1 层面选择

2．3．2 相位编码和频率编码

2．4 K空间及二维图像重建

2．4．1 K空间概念及特点

2．4．2 图像重建

2．4．3 K空间与图像空间的关系

2．4．4 磁共振图像品质因素

第三章 磁共振快速成像

3．1 非笛卡尔采样数据及重建算法

3．2 随机采样稀疏数据重建

3．3 并行成像

3．3．1 并行采集重建技术简介

3．3．2 图像域重建算法

3．3．3 K空间域重建算法

3．4 部分可分离函数磁共振成像模型

3．4．1 部分可分离函数理论

3．4．2 基于部分可分离函数的动态成像算法

3．5 其他动态成像算法

第四章 基于部分可分离函数和并行采集图像域重建算法

4．1 基于部分可分离函数和并行采集的磁共振成像

4．1．1 采样方式

4．1．2 图像域重建算法

4．2 仿真实验

4．2．1 实验数据设计

4．2．2 评价重建图像质量的指标

4．2．3 灵敏度估计方法及改进措施

4．2．4 实验结果及分析

第五章 基于部分可分离函数和并行采集空间域重建算法

5．1 空间域重建算法

5．2 仿真实验

5．3 载体实验

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢