【摘要】：磁共振成像技術(shù)憑借其無(wú)輻射、可任意斷層掃描以及良好的軟組織對(duì)比度等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)診斷中,然而其數(shù)據(jù)采集速度較慢,制約著磁共振成像技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。新的壓縮感知(Compressed Sensing,CS)采樣技術(shù)應(yīng)用于磁共振快速數(shù)據(jù)采集時(shí),可通過隨機(jī)采集少量的k空間數(shù)據(jù)來(lái)提高數(shù)據(jù)采集速度,基于非線性迭代重建算法可構(gòu)建出高質(zhì)量的圖像。常規(guī)的基于CS的磁共振快速成像中,通常都是對(duì)全局圖像進(jìn)行非線性重建,但是在某些腫瘤等疾病的診斷應(yīng)用中,常常更多關(guān)注的是病灶周圍等感興趣區(qū)域的信息。本文主要研究基于感興趣區(qū)域(Region of Interest,ROI)的壓縮感知技術(shù),提出新的基于圖像域ROI數(shù)據(jù)連續(xù)性約束條件來(lái)進(jìn)行CS重建,并將ROI-CS技術(shù)分別應(yīng)用于血管和動(dòng)態(tài)磁共振快速成像中。本文主要做了以下工作:(1)基于壓縮感知的磁共振快速成像技術(shù)研究研究壓縮感知理論的基本原理和在磁共振快速成像中的應(yīng)用,壓縮感知理論主要包括信號(hào)的稀疏表示、觀測(cè)矩陣設(shè)計(jì)以及非線性重建三個(gè)核心部分。在不同的欠采樣率下,我們以小波變換和TV變換作為稀疏基,在保證圖像數(shù)據(jù)保真度的約束條件下,通過求解稀疏變換后的圖像1L范數(shù)的最小值,高質(zhì)量的重構(gòu)出的二維磁共振圖像。(2)基于ROI-CS的磁共振動(dòng)脈快速成像技術(shù)研究將ROI與CS相結(jié)合,研究基于ROI-CS的壓縮感知模型及其重建方法。研究不同欠采樣率下k空間隨機(jī)采集數(shù)據(jù)的填零重建方法和多層填零重建圖像的最大密度投影(Maximum Intensity Projection,MIP),研究在MIP圖中交互分割出ROI區(qū)域,作為數(shù)據(jù)連續(xù)性約束條件加入CS重建中。初步的仿真實(shí)驗(yàn)表明,ROI-CS可以應(yīng)用于磁共振動(dòng)脈快速成像中;相同的欠采樣率下,相比常規(guī)的CS重建,ROI-CS重建質(zhì)量有所提高。(3)基于ROI-CS的實(shí)時(shí)在線動(dòng)態(tài)磁共振成像技術(shù)研究動(dòng)態(tài)磁共振成像時(shí),幀間的區(qū)別主要是由組織的運(yùn)動(dòng)引起的(如心臟收縮等),幀間數(shù)據(jù)信息存在冗余,由此提出基于ROI-CS的實(shí)時(shí)在線動(dòng)態(tài)磁共振成像方法。研究基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(Motion Estimate/Motion Compensation,ME/MC)的預(yù)測(cè)方法和基于迭代軟閾值的殘差信號(hào)快速重建方法。提出了一種新的基于ROI的運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法,只對(duì)圖像的ROI區(qū)域采用自適應(yīng)十字架搜索算法,利用重疊塊來(lái)抑制運(yùn)動(dòng)估計(jì)中的塊效應(yīng)。仿真實(shí)驗(yàn)表明基于ROI-CS的實(shí)時(shí)在線動(dòng)態(tài)磁共振成像方法能有效降低算法復(fù)雜度,提高成像速度。相同的欠采樣率下,通過與已有的實(shí)時(shí)在線成像方法比較,所提方法的重建圖像質(zhì)量有所提高,且重建時(shí)間縮短。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;O482.532
【圖文】：

1 引言當(dāng)物體處在某一靜磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)受到相應(yīng)頻率的電磁輻射作用，使原子核的產(chǎn)效應(yīng)并發(fā)生進(jìn)動(dòng)，如果對(duì)原子核施加一個(gè)射頻脈沖，并且該脈沖的頻率與原子核頻率相同，此時(shí)原子核的磁能級(jí)將發(fā)生共振躍遷現(xiàn)象，稱為原子核的共振，即磁共共振成像是利用磁共振原理以及梯度磁場(chǎng)發(fā)射出的電磁波，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行碼，重構(gòu)出人體組織結(jié)構(gòu)的圖像[52]。2 磁共振物理.1 原子核自旋和進(jìn)動(dòng)自然界中，所有物質(zhì)都是由原子構(gòu)成，原子包括帶正電的原子核以及帶負(fù)電的速運(yùn)動(dòng)的電子。其中，原子核可以看成一個(gè)核電荷均勻分布的球體，并且自身會(huì)一特定速度和方向進(jìn)行自旋運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生等效電流環(huán)，形成磁場(chǎng)效應(yīng)[53]。自旋、自旋原子核磁效應(yīng)如圖 2.1 所示。

象，設(shè)備會(huì)對(duì)患者待檢測(cè)的組織施加示，假設(shè)外磁場(chǎng) B0在 z 軸方向，射外磁場(chǎng) B0中的原子，也在受到射頻原子核將會(huì)有兩個(gè)進(jìn)動(dòng)方向。在磁共0的震蕩磁場(chǎng)，由拉莫爾頻率方程可自旋和進(jìn)動(dòng)會(huì)受到其干擾，發(fā)生由為章動(dòng)[55]。圖 2.2 原子核進(jìn)動(dòng)示意圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 朱曉紅;劉東海;;基于多向小十字塊模板的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年22期

本文編號(hào)：2738367