基于迭代收缩阈值算法和自适应采样的磁共振成像研究

发布时间：2021-02-10 04:42

　　磁共振成像（Magnetic resonance imaging,MRI）作为临床医学与医学研究中的重要检测手段,目前使用非常广泛。但磁共振成像具有成像速度慢,扫描时间长等问题,从而限制了MRI的进一步推广。压缩感知（Compressed Sensing,CS）理论的提出为快速磁共振成像提供了理论依据,压缩感知磁共振成像（CS-MRI）也成为了近年来快速磁共振成像的研究热点。压缩感知的磁共振成像主要可以分为三个部分:稀疏表示、压缩采样和重构方法。目前大多数CS-MRI方法采用固定的稀疏表示与采样方法,根据不同类型的图像选择不同的稀疏转换方式与采样方式,这一现象为实现压缩感知磁共振成像增加了难度并可能增加不必要的重构精度损失。基于上述问题,本文研究内容具体可分为以下两个方面:第一,本文提出一种基于迭代收缩阈值算法和自适应采样的CS-MRI网络框架,结合压缩感知算法与深度学习网络的优点并实现稀疏表示和采样方式的自适应。第二,关于基于迭代收缩阈值算法和自适应采样的CS-MRI重构网络中,本文提出LS-ISTA-Net、{0,1}-ISTA-Net、{-1,+1}-ISTA-Net、DSLS-... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常用的采样矩阵

6第2章基础知识2.1磁共振成像磁共振成像技术作为一项常见的无损成像技术，在临床应用中有着不可替代的重要地位。在这一小节中，本文将介绍与磁共振成像相关的一些基础知识与概念。其中主要包括磁共振成像的原理以及磁共振K空间数据等。2.1.1核磁共振原理核磁共振理论是射频脉冲与原子作用而表现出来的物理特性，物体内部元素在磁共振仪器提供的强磁场力作用下而改变原本运动状态的过程中产生的共振现象称之为核磁共振现象，在磁共振成像中涉及的磁场有射频磁尝静磁场和梯度磁场这三种。下面我们通过对磁共振成像中常出现的名词进行简单介绍来理解磁共振原理。（1）自旋原子在化学中是物质中的不可再进行分裂的最小单位。而在物理学中，原子通常由若干个负电子以及被若干个负电电子围绕着旋转的原子核组成[32][33]。原子核在以某个频率进行旋转并产生角动量时称之为原子核的自旋现象。图2.1为原子自旋示意图。图2.1原子核的自旋效果图（2）进动假设我们对自旋的原子添加外加磁场力0B，并且原子核自旋的方向与该外磁场力0B的方向不一致，那么原子核在自旋的过程中向外磁场力的方向进行圆周运动的现象，称之为原子核进动。其中图2.2为原子核进动示意图。

7图2.2原子核的进动效果图（3）拉莫尔频率外加磁场力的大小与原子核的进动频率息息相关。假设施加的外磁场力大小为0B时，则可以通过拉莫方程得到原子核的进动频率（拉莫尔频率）0ω：00ω=γB(2.1)其中，γ为磁旋比常数。磁旋比常数能够反映原子核性质，是磁共振成像中的重要参数。2.1.2磁共振K空间数据在磁共振成像中，K空间数据即傅里叶变换后的数据，该数据中含有空间编码信息，并且以复数的形式存储。图2.3为K空间数据示意图。在K空间中，数据的分布具有一定的规律：数据频率由中间位置向边缘位置递增。这一规律对压缩感知磁共振图像重建以及采样具有非常大的作用。由于K空间中的数据含有空间编码信息，因此，可以通过快速逆傅里叶变换对该数据中的空间编码信息进行解码，从而将K空间数据转换为磁共振图像的像素点阵列。图2.3K空间数据

【参考文献】：
期刊论文
[1]压缩感知回顾与展望[J]. 焦李成,杨淑媛,刘芳,侯彪.  电子学报. 2011(07)
[2]压缩感知理论研究简述[J]. 任肖丽.  中国科技信息. 2010(13)
[3]压缩感知及应用[J]. 李卓凡,闫敬文.  微计算机应用. 2010(03)
[4]压缩感知理论及其研究进展[J]. 石光明,刘丹华,高大化,刘哲,林杰,王良君.  电子学报. 2009(05)

硕士论文
[1]基于匹配追踪和深度学习的压缩感知图像重建研究[D]. 张晓芳.中国科学技术大学 2018
[2]基于压缩感知磁共振成像技术的研究[D]. 吴章洪.四川师范大学 2014



本文编号：3026799