低场磁共振回顾式呼吸导航门控技术的实现与改进

发布时间：2017-10-29 19:12

  本文关键词：低场磁共振回顾式呼吸导航门控技术的实现与改进

  更多相关文章： 磁共振成像 低场 二维激发脉冲 小翻转角近似 SLR k空间轨迹测量 回顾式呼吸导航 信噪比 鬼影图像比 熵聚集准则

【摘要】：腹部成像是磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)一个非常重要的应用领域,然而呼吸导致的运动伪影仍然是其面临的一个关键问题。低场MRI系统由于硬件性能的限制,对于相同的扫描技术,所需的扫描时间一般更长,因此更易受呼吸运动伪影的影响。如果不对呼吸运动进行补偿或矫正,将造成图像的模糊、鬼影、信号丢失、误标记等。这些图像伪影会使重要的解剖结构变得模糊不清,使诊断变得困难甚至不可能。因此研究低场下如何减轻呼吸运动伪影就成为了一个重要的问题。回顾式呼吸导航门控(retrospective respiratory navigator gating)作为一种简单的技术能有效减少呼吸带来的图像伪影。目前,该技术已经在高场超导MRI系统上得到了应用,但此技术在低场永磁MRI设备上的实现和应用尚未见诸报道。对此,本文首先研究和解决了回顾式呼吸导航门控技术在低场MRI系统上的设计和实现。从另一个方面来看,传统的回顾式呼吸导航门控技术也有自己的缺点。主要表现在扫描时间很长、信噪比效率不高。针对此间题,在低场MRI系统上实现了传统回顾式呼吸导航门控技术之后,本文新提出了一种改进的数据采集和重建方法来改善回顾式呼吸导航门控技术的性能。本文的主要内容可分为以下两部分：1.导航序列的设计与实现实现回顾式呼吸导航门控技术,第一步也是最重要的一步就是设计和实现条形束(pencil beam)激发脉冲。本论文用小角度激发的k空间分析方法设计了二维条形激发脉冲用作呼吸导航：根据梯度线圈的最大梯度幅值和切变率设计了满足梯度系统指标的激发k空间轨迹；利用变密度k空间轨迹缩短了脉冲长度,改善了激发轮廓；使用SLR (Shinnar-Le Roux)数值计算方法仿真了激发轮廓；在实现时,测量了实际的激发k空间轨迹,并根据测量结果优化了梯度波形的设计；检测隔膜位置时使用了基于灰度值的边缘检测算法,得到了准确的检测结果。2.回顾式呼吸导航门控序列的实现与改进本文将设计好的导航序列与2D GRE序列结合起来实现了回顾式呼吸导航门控技术,之后又对传统的回顾式呼吸导航门控技术做了改进。改进表现在：使用变过采集率的数据采集方法减少了扫描时间；引入了加权平均的重建算法提高了图像的信噪比,减少了图像的运动伪影。水模和七名志愿者的成像结果表明,相同的扫描时间,改进方法和传统方法相比,可以有效提高图像的信噪比、减少图像伪影。该方法也可在不影响图像质量的前提下减少扫描时间。
【关键词】：磁共振成像 低场 二维激发脉冲 小翻转角近似 SLR k空间轨迹测量 回顾式呼吸导航 信噪比 鬼影图像比 熵聚集准则
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;R445.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 磁共振成像的发展史及现状11-12
• 1.2 本文的研究背景及意义12-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 2 磁共振成像原理16-28
• 2.1 磁共振物理原理16-20
• 2.1.1 进动17-18
• 2.1.2 核磁共振现象18-19
• 2.1.3 弛豫过程19-20
• 2.1.4 布洛赫(Bloch)方程20
• 2.2 磁共振信号的探测与采集20-22
• 2.2.1 自由感应衰减信号21
• 2.2.2 自旋回波信号21-22
• 2.2.3 梯度回波信号22
• 2.3 磁共振成像原理22-28
• 2.3.1 选层22-23
• 2.3.2 相位编码23-24
• 2.3.3 频率编码24
• 2.3.4 k空间24-25
• 2.3.5 脉冲序列及对比机制25-28
• 3 OPER-0.35T磁共振成像系统28-32
• 3.1 主磁体28-29
• 3.2 谱仪29
• 3.3 梯度功放和梯度线圈29-30
• 3.4 射频功放和射频线圈30-32
• 4 导航序列的设计与实现32-54
• 4.1 二维条形激发脉冲33
• 4.2 小角度激发的k空间分析33-36
• 4.3 条形激发脉冲的设计36-43
• 4.3.1 k空间轨迹和梯度磁场波形的设计36-38
• 4.3.2 RF脉冲波形的设计38-43
• 4.4 使用SLR算法仿真激发轮廓43-44
• 4.5 条形激发脉冲实验与结果44-45
• 4.6 实际激发k空间轨迹测量45-50
• 4.7 条形激发脉冲用作导航50-52
• 4.7.1 导航序列与结果50-51
• 4.7.2 横膈膜位置检测51-52
• 4.8 讨论与总结52-54
• 5 回顾式呼吸运动导航门控的实现与改进54-63
• 5.1 回顾式呼吸导航门控的实现54-56
• 5.2 改进的回顾式呼吸导航数据采集与重建方法56-57
• 5.3 图像质量评价57-58
• 5.4 实验与结果58-61
• 5.4.1 水模实验与结果58-60
• 5.4.2 人体实验与结果60-61
• 5.5 讨论与结论61-63
• 6. 总结及展望63-65
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-65
• 7 参考文献65-71
• 附录：作者简历及攻读硕士学位期间所取得的科研成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 周全红;毛毳;张雪梅;毕冬梅;齐旭红;任冰;赵建华;温志勇;;呼吸门控在腹部核磁共振中的应用[J];中国误诊学杂志;2007年11期

2 杨正汉;冯逢;王霄英;;磁共振成像技术指南——检查规范、临床策略及新技术(修订版)[J];中国医学影像学杂志;2010年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 金朝阳;磁敏感加权成像技术研究[D];浙江大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 方文星;低场磁共振3D TOF脑血管成像序列优化研究[D];浙江大学;2014年

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本文编号：1114288