磁共振成像二維相位解纏方法研究.pdf

1、磁共振成像得到的信號是復(fù)數(shù)形式，包含幅度和相位。常規(guī)診斷中，往往用到的是磁共振的幅度圖像。然而，其相位也包含了大量信息，例如自旋原子核的移動速度、磁場的不均勻度和磁化率變化等。因此磁共振相位可以用來估計(jì)主磁場均勻性和獲取臨床相關(guān)的生理參數(shù)。
　　但從復(fù)數(shù)信號中提取真實(shí)相位時，相位值卻會被限制在（-π，π)弧度區(qū)間內(nèi)，位于該區(qū)間外的真實(shí)相位被纏繞到這一區(qū)間內(nèi)。此現(xiàn)象稱為相位纏繞，得到的相位稱為纏繞相位。從纏繞相位恢復(fù)真實(shí)相位的過程就

2、叫做相位解纏。噪聲、欠采樣和物體不連續(xù)的存在使相位解纏變得困難。
　　本文提出了三種新的二維相位解纏方法。模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際磁共振相位數(shù)據(jù)被用來評估這些方法的表現(xiàn)。
　　第一種方法是基于離散粒子群優(yōu)化算法的枝切線法。這種方法先將整幅圖像的殘差分成幾組;在每組內(nèi)使用離散粒子群優(yōu)化算法對正負(fù)極性殘差進(jìn)行配對;用枝切線連接每組內(nèi)配好對的正負(fù)極性殘差;最后繞過這些枝切線進(jìn)行相位解纏。
　　與最新的基于人工智能的枝切法對比，這種方法

3、能在較短時間內(nèi)得到合理的枝切線連接，且通過對殘差分組進(jìn)一步降低了計(jì)算時間。
　　第二種相位解纏方法是基于直接求解法的加權(quán)最小Lp范數(shù)法。它將整個相位圖像的解纏相位梯度與纏繞相位梯度之間差值的加權(quán)Lp范數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù);將這個目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成一個方程組，其系數(shù)矩陣采用稀疏結(jié)構(gòu)儲存和表達(dá);最后使用直接求解法求解方程組。由于方程組的系數(shù)矩陣與解纏相位有關(guān)，因此采取迭代方式得到最終的解纏結(jié)果。
　　與一些常用方法相比，這種方法能有效

4、減少計(jì)算時間且解纏結(jié)果更準(zhǔn)確。
　　第三種方法是基于掩碼的區(qū)域增長法。這種方法采用一種新的掩碼提取方式將殘差合理地連接起來作為掩碼中的零點(diǎn);將掩碼與相位導(dǎo)數(shù)方差結(jié)合構(gòu)成最終的質(zhì)量圖，這樣連接殘差經(jīng)過的點(diǎn)均被當(dāng)成零質(zhì)量（也就是質(zhì)量最差）的點(diǎn)，會被滯留到最后才被相位解纏;接著根據(jù)質(zhì)量圖將整幅圖像分成多個區(qū)域，在每個區(qū)域內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行相位解纏，其中質(zhì)量最差的那個區(qū)域從多個方向進(jìn)行相位加權(quán)平均;最后將多個區(qū)域融合在一起。
　　與最新的區(qū)