磁共振电特性断层成像方法的仿真对比研究
发布时间：2020-12-25 21:53
生物组织的电学性质反映了组织的结构、功能和病理状况。目前,已有大量文献证明将生物组织的电学性质作为成像标记物有重大的临床应用价值,人体病理过程伴随着组织电学性质的改变,尤其在组织癌变过程中,其电学性质改变较大。因此,通过电特性成像技术对生物组织内部的电特性分布进行映射成像,有望为疾病（尤其是癌症）的早期诊断提供极其有用的信息。磁共振电特性断层成像技术（Magnetic Resonance Electrical Property Tomography,MREPT）是继开端同轴线法和磁共振电阻抗断层成像技术之后发展起来的一种新兴的电特性成像技术。该技术由于其无创、无需外部电流注入、操作简单等优势在近年来引起了广泛的关注和研究。MREPT技术需要结合磁共振射频线圈、用于获取射频场分布的B1 mapping序列以及电特性重建方法来进行实现。近年来,对于MREPT重建方法的研究主要集中在3T及以上的场强,而生物组织的电学性质与其所处电磁场的频率高度相关,重建方法的重建性能可能会受到磁共振主磁场场强的影响,目前1.5T磁共振成像系统在临床中应用广泛,本文主要针对1.5T磁共振系统详细地研究了传统的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MR-EPT局部方法和全局方法对比
第一章绪论7图1-2con-EPT误差分析实验流程图，FD核为有限差分核1.4本文的章节安排本文的章节共分为五章，主要内容包括：第一章，绪论。首先简要地介绍了生物组织的电学性质，以及生物组织电特性断层成像在磁共振领域及临床诊疗中的应用价值。然后介绍了基于磁共振测量技术的生物组织电特性断层成像的发展历程。最后，简要地介绍了本文的研究内容以及章节内容安排。第二章，首先简要地介绍了射频场与生物组织电学性质之间的联系，然后详细地介绍了如何利用磁共振测量技术对射频场信息进行映射，最后介绍了如何通过射频场分布信息用传统的EPT方法对生物组织的电导率和相对介电常数进行重建。第三章，对传统的电特性重建算法进行了实现，通过sim4life在1.5T磁共振下进行电磁场仿真得到理想的射频场分布信息，基于该仿真数据对传统的电特性断层成像算法进行详细的误差分析，验证其在不同情况下的适用性和局限性。第四章，针对传统电特性重建算法的不足，实现了基于梯度的仅相位电导率重建算法，验证了其在1.5T磁共振下的有效性，该方法有效地解决了传统算法中出现边界伪影的问题。第五章，对本课题的研究内容做了一个总结，并对今后的研究工作进行了展望。
电子科技大学硕士学位论文8第二章传统电特性断层成像方法及相关技术简介近年来，由于磁共振成像技术对更强对比度、更高信噪比图像的需要，对MRI主磁场0强度的提升越来越迫切。目前1.5T及以上的高场磁共振已广泛应用于医疗行业。但随着主磁场强度的提升，射频线圈所发射的电磁波波长越来越接近甚至小于成像物体的尺寸，伴随有显著的射频波传播效应(RFwavepropagationeffects)[48]，包括“介电共振(dielectricresonance)”现象和射频屏蔽效应(RFshieldingeffects)，这些效应在高场磁共振中变得尤为明显。射频波传播效应使得获取均匀的磁共振灰度图像变得较为困难，这通常被认为是影响图像质量的一种阻碍。然而，它反映了被试本身对射频场（1）的响应——原本在自由空间中均匀分布的射频场在被辐射被试内部产生畸变，该畸变与被试内部的电导率和介电分布直接相关。电特性断层成像技术的核心思想就是通过测量扰动的1场进而重建出导致该扰动形成的电特性分布，如图2-1所示。我们可以通过磁共振射频场映射(1mapping)技术[49-54]测量扰动的1场幅值分布，而其相位则可通过基于正交激励鸟笼线圈的发射场相位映射技术[36,37,42,43]来获龋得到复1场分布信息后，基于麦克斯韦方程开发EPT重建算法，求解得到生物组织内部的电导率和相对介电常数分布。图2-1磁共振电特性断层成像（MR-EPT）示意图2.1磁共振射频发射场幅值映射（B1mapping）技术在磁共振成像系统中，存在几种类型的磁场用于操纵组织中氢质子的磁矩来生成磁共振信号：来自磁体的主磁场0使氢质子分成两种组态以一定夹角绕主磁场进动，分别为与主磁场方向平行和反平行，使得宏观磁化强度矢量沿着主磁场方向；射频线圈产生的射频场用以重新调整宏观磁化强度矢量的方向来生成磁共
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物肌肉组织δ色散机理[J]. 田瑞,逯迈. 兰州大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]生物组织介电谱[J]. 鲁勇军,余珏,杨文修. 国外医学.生物医学工程分册. 1992(03)
硕士论文
[1]一种多通道收发一体式磁共振射频线圈的设计及其在MREPT技术中的应用探索[D]. 李胜.电子科技大学 2018
本文编号：2938453
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MR-EPT局部方法和全局方法对比
第一章绪论7图1-2con-EPT误差分析实验流程图，FD核为有限差分核1.4本文的章节安排本文的章节共分为五章，主要内容包括：第一章，绪论。首先简要地介绍了生物组织的电学性质，以及生物组织电特性断层成像在磁共振领域及临床诊疗中的应用价值。然后介绍了基于磁共振测量技术的生物组织电特性断层成像的发展历程。最后，简要地介绍了本文的研究内容以及章节内容安排。第二章，首先简要地介绍了射频场与生物组织电学性质之间的联系，然后详细地介绍了如何利用磁共振测量技术对射频场信息进行映射，最后介绍了如何通过射频场分布信息用传统的EPT方法对生物组织的电导率和相对介电常数进行重建。第三章，对传统的电特性重建算法进行了实现，通过sim4life在1.5T磁共振下进行电磁场仿真得到理想的射频场分布信息，基于该仿真数据对传统的电特性断层成像算法进行详细的误差分析，验证其在不同情况下的适用性和局限性。第四章，针对传统电特性重建算法的不足，实现了基于梯度的仅相位电导率重建算法，验证了其在1.5T磁共振下的有效性，该方法有效地解决了传统算法中出现边界伪影的问题。第五章，对本课题的研究内容做了一个总结，并对今后的研究工作进行了展望。
电子科技大学硕士学位论文8第二章传统电特性断层成像方法及相关技术简介近年来，由于磁共振成像技术对更强对比度、更高信噪比图像的需要，对MRI主磁场0强度的提升越来越迫切。目前1.5T及以上的高场磁共振已广泛应用于医疗行业。但随着主磁场强度的提升，射频线圈所发射的电磁波波长越来越接近甚至小于成像物体的尺寸，伴随有显著的射频波传播效应(RFwavepropagationeffects)[48]，包括“介电共振(dielectricresonance)”现象和射频屏蔽效应(RFshieldingeffects)，这些效应在高场磁共振中变得尤为明显。射频波传播效应使得获取均匀的磁共振灰度图像变得较为困难，这通常被认为是影响图像质量的一种阻碍。然而，它反映了被试本身对射频场（1）的响应——原本在自由空间中均匀分布的射频场在被辐射被试内部产生畸变，该畸变与被试内部的电导率和介电分布直接相关。电特性断层成像技术的核心思想就是通过测量扰动的1场进而重建出导致该扰动形成的电特性分布，如图2-1所示。我们可以通过磁共振射频场映射(1mapping)技术[49-54]测量扰动的1场幅值分布，而其相位则可通过基于正交激励鸟笼线圈的发射场相位映射技术[36,37,42,43]来获龋得到复1场分布信息后，基于麦克斯韦方程开发EPT重建算法，求解得到生物组织内部的电导率和相对介电常数分布。图2-1磁共振电特性断层成像（MR-EPT）示意图2.1磁共振射频发射场幅值映射（B1mapping）技术在磁共振成像系统中，存在几种类型的磁场用于操纵组织中氢质子的磁矩来生成磁共振信号：来自磁体的主磁场0使氢质子分成两种组态以一定夹角绕主磁场进动，分别为与主磁场方向平行和反平行，使得宏观磁化强度矢量沿着主磁场方向；射频线圈产生的射频场用以重新调整宏观磁化强度矢量的方向来生成磁共
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物肌肉组织δ色散机理[J]. 田瑞,逯迈. 兰州大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]生物组织介电谱[J]. 鲁勇军,余珏,杨文修. 国外医学.生物医学工程分册. 1992(03)
硕士论文
[1]一种多通道收发一体式磁共振射频线圈的设计及其在MREPT技术中的应用探索[D]. 李胜.电子科技大学 2018
本文编号：2938453
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