本文關(guān)鍵詞：基于并行重建和壓縮感知的磁共振快速成像方法研究

  更多相關(guān)文章： 磁共振成像 K空間 靈敏度編碼 部分傅里葉變換 壓縮感知

【摘要】：磁共振成像作為一種無損傷的醫(yī)學影像診斷手段，可以精確獲得人體器官和組織的生理功能、解剖結(jié)構(gòu)和病變信息，在當今醫(yī)學診斷領(lǐng)域有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的磁共振信號掃描與圖像重建需要的時間比較長，成像速度過慢，無法滿足心臟成像、腦功能成像等對實時性要求較高的磁共振臨床應用。因此，提高磁共振成像的掃描速度已經(jīng)成為臨床醫(yī)生和患者共同的迫切要求。而加快磁共振成像速度的關(guān)鍵和熱點就是研究快速有效的K空間采集方式和重建算法�；诖耍疚膹膶嶋H應用的角度出發(fā)，研究了基于并行重建和壓縮感知理論的磁共振快速成像方法，在保證重建圖像信噪比的同時有效減少了磁共振成像時間。本文的主要工作與貢獻如下： 1. SENSE算法的分析和實現(xiàn)。SENSE是一種基于圖像空間的并行重建算法，利用多個通道空間陣列線圈接收圖像，并根據(jù)每個通道的空間靈敏度來展開欠采樣產(chǎn)生的卷褶偽影。本文采用參考掃描法獲取接收線圈的空間靈敏度矩陣，分析了選取不同的自動校準行（Auto Calibration Signal，ACS）對線圈靈敏度估計精度的影響，同時對ACS固定條件下采用不同降采樣因子R的重建結(jié)果進行了比較，量化并評估了不同參數(shù)條件下重建圖像的信噪比以及重建時間，對SENSE重建算法的有效性進行了充分的驗證。 2.基于目前Zero-padding重建方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)傅里葉變換的共軛對稱性質(zhì)以及磁共振K空間的特點提出了Advanced Zero-paddingPFFT(Partial Fast FourierTransformation，PFFT)新的重建算法。重建結(jié)果表明，Advanced Zero-paddingPFFT利用共軛對稱性采集K空間信號，不僅進一步縮短了磁共振掃描時間，而且在圖像重建的過程中恢復了更多的高頻細節(jié)信息，有效解決Zero-padding重建在臨床應用中廣泛存在的Gibbs高頻截斷偽影的問題。 3.研究了壓縮感知理論在磁共振快速成像中的應用。本文對壓縮感知理論的數(shù)學基礎(chǔ)做了簡單介紹，工作內(nèi)容側(cè)重在壓縮感知的關(guān)鍵步驟：信號稀疏表示，測量矩陣的設(shè)計和信號重構(gòu)三個問題如何應用到磁共振成像中。磁共振圖像的稀疏表示可以體現(xiàn)在小波變換域和傅里葉變換域。本文嘗試了不同的K空間隨機降采樣方案作為觀測方法，，通過求解約束條件下磁共振圖像稀疏表示的最優(yōu)化問題，重建原始的磁共振圖像。
【關(guān)鍵詞】：磁共振成像 K空間 靈敏度編碼 部分傅里葉變換 壓縮感知
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R310
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.1.1 磁共振成像系統(tǒng)簡介9-10
• 1.1.2 磁共振快速成像研究的意義10
• 1.2 磁共振快速成像的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的研究內(nèi)容12
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第二章 磁共振成像原理14-23
• 2.1 引言14-15
• 2.2 磁共振成像的物理原理15-17
• 2.3 磁共振信號的產(chǎn)生和檢測17-19
• 2.3.1 縱向弛豫（自旋-晶格弛豫 spin-lattice relaxation）17-18
• 2.3.2 橫向弛豫（自旋-自旋弛豫 spin-spin relaxation）18-19
• 2.4 磁共振信號的空間定位19-20
• 2.5 磁共振圖像重建與K空間20-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于SENSE并行算法的磁共振成像23-34
• 3.1 引言23-24
• 3.2 SENSE并行成像原理24-26
• 3.3 接收線圈空間靈敏度矩陣的估計26-28
• 3.4 重建結(jié)果與分析28-33
• 3.4.1 實驗數(shù)據(jù)與重建結(jié)果28-29
• 3.4.2 SENSE重建算法評價29-30
• 3.4.3 結(jié)果分析與討論30-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于Zero-padding的并行重建及改進34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 Zero-padding 和Gibbs截斷偽影34-36
• 4.3 基于Partial FFT改進的Zero-padding重建36-38
• 4.4 實驗結(jié)果與分析38-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第五章 基于壓縮感知重建的磁共振成像研究42-54
• 5.1 引言42
• 5.2 壓縮感知原理及其數(shù)學基礎(chǔ)42-47
• 5.2.1 磁共振K空間信號的稀疏表示43-45
• 5.2.2 信號的測量45-46
• 5.2.3 信號的重構(gòu)46-47
• 5.3 基于頻率域隨機降采樣觀測的信號重建47-50
• 5.4 實驗結(jié)果與分析50-53
• 5.4.1 基于模板的K空間變密度隨機降采樣50-52
• 5.4.2 基于相位編碼行的隨機降采樣52-53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻56-59
• 致謝59-60
• 附件60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 黃敏,盧松濤,林家瑞;靈敏度編碼磁共振譜成像(SENSESI)技術(shù)及圖像重建方法[J];北京生物醫(yī)學工程;2004年03期

2 趙海濤 ,宦怡 ,常英娟 ,楊春敏 ,葛雅麗;磁共振敏感編碼技術(shù)原理及其臨床應用[J];中國CT和MRI雜志;2004年01期

3 夏爽;祁吉;;MR并行采集技術(shù)的優(yōu)勢[J];國外醫(yī)學(臨床放射學分冊);2006年05期

4 戴瓊海;付長軍;季向陽;;壓縮感知研究[J];計算機學報;2011年03期

5 張春梅;尹忠科;肖明霞;;基于冗余字典的信號超完備表示與稀疏分解[J];科學通報;2006年06期

6 朱東銘，曾曉莊，王金淮;磁共振成象中的部分數(shù)據(jù)重建[J];中國圖象圖形學報;1996年04期

7 陳武凡;;并行磁共振成像的回顧、現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2005年06期

本文編號：912192