本文選題：磁共振成像 + 射頻場不均勻性��； 參考：《浙江大學(xué)》2012年博士論文

【摘要】：磁共振成像技術(shù)是一種非介入式探測技術(shù),有著能夠反映諸多結(jié)構(gòu)功能等生理差異與變化的多重對比機制,在當(dāng)今的臨床診斷和醫(yī)學(xué)研究中有著極其重要的意義。自磁共振成像技術(shù)應(yīng)用以來,為滿足人們對成像高分辨率、高信噪比的需求,掃描儀的主磁場場強不斷提升,對應(yīng)的射頻脈沖載波頻率也隨之提高。其結(jié)果是短波長的射頻場與負載的耦合效應(yīng)增強,導(dǎo)致射頻能量在空間上的不均勻傳遞、從而對空間內(nèi)質(zhì)子的不均勻激發(fā)。作為磁共振信號源的質(zhì)子激發(fā)的不均勻性的直接后果是,成像結(jié)果不能準確反映其真實信息,從而無法提供用于臨床診斷和研究的可靠參照。針對該問題,本文以實現(xiàn)高場下射頻場的不均勻性補償、從而快速高質(zhì)量成像為目標,從激發(fā)脈沖序列設(shè)計、線圈陣列的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實際K空間軌跡測量這三個方面展開研究工作。 (1)關(guān)于激發(fā)脈沖序列設(shè)計 為實現(xiàn)高場下三維目標區(qū)域內(nèi)質(zhì)子的均勻快速激發(fā),提出了一種基于并行激發(fā)技術(shù)的激發(fā)脈沖序列的優(yōu)化設(shè)計方法。該方法通過優(yōu)化K空間軌跡的設(shè)計來優(yōu)化脈沖序列時長、激發(fā)效果以及臨床安全性,并已經(jīng)高場下的建模仿真驗證了其有效性。 更具體的,該方法通過尋找優(yōu)化的方式來限定K空間軌跡的分布范圍、定義對K空間內(nèi)的欠采樣,來縮短脈沖序列時長；由于該方法所定義的K空間軌跡分布范圍與激發(fā)目標特定相關(guān),因此對于在該分布范圍內(nèi)采樣的K空間軌跡、針對性的設(shè)計射頻脈沖即能保證實現(xiàn)期望的激發(fā)效果；此外,該方法放開了對于三維K空間軌跡類型選擇的限制,允許在設(shè)計中選擇最優(yōu)軌跡類型來減小激發(fā)所需射頻脈沖的幅值與能量,從而提升了臨床安全性。 (2)關(guān)于線圈陣列的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為在保證成像質(zhì)量前提下充分發(fā)揮三維并行激發(fā)技術(shù)的加速作用,提出了一種用于并行激發(fā)技術(shù)第三維激發(fā)加速的線圈陣列的初步設(shè)計方法與評估方法。此前尚未有關(guān)于第三維擴展的線圈陣列的報道,是由本文首次提出的創(chuàng)新設(shè)計,因此在設(shè)計中借鑒了用于磁共振并行成像技術(shù)的線圈陣列的設(shè)計思路。經(jīng)高場下的建模仿真驗證了該設(shè)計方法與評估方法的有效性。啟用此類線圈陣列作為發(fā)射線圈,結(jié)合以本文提出的用于三維空間選擇性激勵的序列設(shè)計方法,能夠有效的縮短激發(fā)脈沖序列時長,從而提高成像時間分辨率 (3)關(guān)于實際K空間軌跡測量 為確保并行激發(fā)脈沖序列對目標區(qū)域質(zhì)子的準確激發(fā),研究了用于解決激發(fā)K空間軌跡形變問題的實際K空間軌跡測量方法。在永磁磁共振掃描儀上實驗測試了經(jīng)典的序列方式測量方法,結(jié)合理論與實驗分析其優(yōu)缺點,并通過將實際測得的K空間軌跡與理想軌跡進行成像重建的結(jié)果比較,驗證了序列方式測量方法的有效性。
[Abstract]:Magnetic resonance imaging (MRI) is a kind of non-interventional detection technology, which can reflect many physiological differences and changes, such as structure and function. It is of great significance in clinical diagnosis and medical research. Since the application of magnetic resonance imaging technology, in order to meet the needs of high resolution and high signal-to-noise ratio (SNR) of imaging, the magnetic field intensity of scanner has been increasing continuously, and the corresponding frequency of RF pulse carrier has also been increased. The result is that the coupling effect between the RF field and the load at short wavelength is enhanced, which leads to the non-uniform transfer of RF energy in space and thus the inhomogeneous excitation of protons in the space. The direct consequence of the inhomogeneity of proton excitation as a source of magnetic resonance signal is that the imaging results can not accurately reflect its true information and therefore can not provide a reliable reference for clinical diagnosis and research. Aiming at this problem, the aim of this paper is to realize the compensation of the nonuniformity of RF field under high field, so that the fast and high quality imaging can be achieved, and the pulse sequence is designed from the excitation pulse sequence. The structure design of coil array and the measurement of actual K space trajectory are studied. (1) the design of excitation pulse sequence is to realize uniform and fast proton excitation in three dimensional target region under high field. An optimal design method of excitation pulse sequence based on parallel excitation technique is proposed. This method optimizes the design of K space locus to optimize the pulse sequence duration, excitation effect and clinical safety, and its effectiveness has been verified by modeling and simulation under high field. More specifically, the method limits the distribution range of K space locus by looking for an optimization method, and defines the undersampling in K space to shorten the pulse sequence time. Because the range of K space trajectory defined by this method is related to the specific target of excitation, the targeted design of radio frequency pulse can guarantee the desired excitation effect for the K space trajectory sampled in the range of this distribution. The method loosens the restrictions on the choice of three dimensional K space trajectory types and allows the optimal trajectory type to be selected in the design to reduce the amplitude and energy of the RF pulses required for excitation. Therefore, the clinical safety is improved. (2) the structure of coil array is designed to give full play to the acceleration of 3D parallel excitation technology under the premise of guaranteeing imaging quality. This paper presents a preliminary design and evaluation method of coil array for the 3D excitation acceleration of parallel excitation technology. There has been no previous report on the third extended coil array, which is the first innovative design proposed in this paper. Therefore, the design idea of the coil array used in the magnetic resonance imaging technology is used in the design. The effectiveness of the design method and evaluation method is verified by modeling and simulation under high field. Using this kind of coil array as transmitting coil, combining with the sequence design method proposed in this paper for three-dimensional selective excitation, it can effectively shorten the duration of excitation pulse sequence. So as to improve the imaging time resolution (3) about the actual K space trajectory measurement, in order to ensure the accurate excitation of the protons in the target region by the parallel excitation pulse sequence, A real K space trajectory measurement method is studied to solve the problem of trajectory deformation in excited K space. The classical sequential measurement method is tested on the permanent magnet magnetic resonance scanner. The advantages and disadvantages of the method are analyzed by combining the theory and experiment, and the results of imaging reconstruction are compared between the measured K space trajectory and the ideal track. The validity of the sequential measurement method is verified.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R310

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本文編號：2099776