大呼吸運動下高時空分辨率腹部動態(tài)磁共振灌注圖像的壓縮感知重建.pdf

1、磁共振成像(MRI)因其具有無輻射，多平面成像，掃描參數(shù)多，提供病理信息豐富，軟組織對比分辨率高等優(yōu)點，在臨床醫(yī)學(xué)和科研中得到了廣泛的應(yīng)用。而動態(tài)MRI可用于捕捉成像目標(biāo)的動態(tài)變化過程，如心臟的收縮舒張、腹部對比劑灌注成像等，所以普遍應(yīng)用于人體運動器官和功能成像等領(lǐng)域。但是受限于掃描時間，現(xiàn)有的動態(tài)MRI技術(shù)很難獲得同時滿足高時空分辨率和高信噪比的重建圖像序列。而且掃描期間受檢者的呼吸會引起內(nèi)臟器官的非剛性運動，破壞K空間掃描數(shù)據(jù)的一致

2、性，引入運動偽影。多次屏氣是動態(tài)MRI掃描中提高圖像質(zhì)量的一種常用呼吸控制協(xié)議，但是在長時間的屏氣之后，受檢者通常會快速地大幅度換氣，導(dǎo)致圖像質(zhì)量嚴(yán)重下降。本文針對大呼吸運動，研究了基于高度降采樣數(shù)據(jù)的動態(tài)MRI重建技術(shù)，主要成果包括:
　　(1)針對降采樣動態(tài)MR成像問題，提出了一種基于時空塊的雙稀疏字典學(xué)習(xí)算法，通過結(jié)合雙稀疏模型和時空域的高相關(guān)性來訓(xùn)練3D字典。相比于傳統(tǒng)的單層字典方案和k-tFOCUSS算法，在重建圖像的時

3、空域局部細節(jié)特征和去除混疊偽影上獲得了更好的效果。
　　(2)針對人體腹部大幅度呼吸運動問題，提出了一種基于馬爾可夫隨機場的離散優(yōu)化配準(zhǔn)算法，解決了傳統(tǒng)的基于B樣條的自由形變配準(zhǔn)算法存在的問題。實驗表明此算法不但能夠很好地建模slice方向大幅度和不連續(xù)運動場，而且性能指標(biāo)要優(yōu)于同類deedsMST和Elastix配準(zhǔn)算法。
　　(3)結(jié)合上述字典學(xué)習(xí)和呼吸運動配準(zhǔn)算法，實現(xiàn)了大呼吸運動下降采樣腹部灌注動態(tài)MR重建系統(tǒng)。利用

4、多線圈螺旋采樣方式采集人體腹部數(shù)據(jù)進行測試，對實驗結(jié)果進行多方面分析，并與TRACER和PROUD算法進行比較，本文算法能夠在高時空分辨率下有效改善MR體三維圖像的重建質(zhì)量。
　　本文實現(xiàn)的腹部灌注動態(tài)MR重建系統(tǒng)，能夠在呼吸運動和對比劑雙重動態(tài)因素影響下，從約50倍降采樣的K空間數(shù)據(jù)中重建出高幀率高信噪比的MR體三維圖像。本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集中無需呼吸門控等其他技術(shù)的配合，采樣方式較簡便。后期重建過程中對關(guān)鍵算法模塊進行多方面改進，