由内而外平面回波成像技术研究

发布时间：2017-08-01 08:24

  本文关键词：由内而外平面回波成像技术研究

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【摘要】：平面回波成像(Echo-planar imaging, EPI)作为一种快速成像技术,被广泛应用于灌注成像、弥散成像、功能磁共振成像、心脏成像和其他动态成像中。一幅二维图像的全部k空间数据通过单次射频激发体素后采集回波链得到,成像时间极快,仅为几十毫秒。但是,常规EPI通常从k空间的一侧开始填充相位编码线,顺序延伸至另一侧,k空间中心(即相位编码等于0)数据在回波链中间采集到,因此回波时间(echo time, TE)较长。长TE会在弥散加权成像和动脉自旋标记成像中引入明显的T2效应,造成信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)降低。部分相位编码线通过采集k空间一侧部分相位编码线和另一侧全部相位编码线来缩短TE。但是,最短的TE仍然受到预先采集部分相位编码线所花时间的限制。本文针对上述问题,提出了由内而外平面回波成像(Center-out echo-planar imaging, COEPI)技术,通过进一步缩短TE,减小T2效应,提高信噪比。主要内容包括：(1)首次提出COEPI技术,在常规EPI序列的基础上改变相位编码梯度设计,实现从中心开始逐渐向两侧延伸的k空间轨迹。提出部分相位编码线采集技术,只采集k空间中心对称区域数据及k空间一侧外围区域数据,缩短数据采集时间。(2)研究了1.5T磁共振系统下采集到的COEPI数据的重建。研究了二维插值算法及部分k空间数据重建方法,利用k空间共轭对称性重建整个k空间数据。(3)研究了COEPI中奇偶回波之间相位误差的校正方法。通过不施加相位编码梯度采集得到参考数据,拟合出奇偶回波之间的相位差,校正k空间对应相位编码线的数据。(4)研究了COEPI中非共振伪影的校正方法。基于磁场不均匀图,采用频率分段共轭相位校正方法,消除图像中的模糊伪影和几何畸变。(5)研究了COEPI相对常规EPI的SNR增量与T2／T2*值之间的关系。定量测量了1.5T下水模和人脑白质的SNR,验证了COEPI在自旋回波及梯度回波图像中T2效应减小SNR增加的优势。
【关键词】：平面回波成像 由内而外 单次激发 回波时间 相位校正 非共振校正
【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】：R445.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 平面回波成像技术研究背景及意义11-12
• 1.2 EPI存在的问题和研究进展12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 2 平面回波成像原理16-36
• 2.1 磁共振物理基础16-20
• 2.1.1 进动17-18
• 2.1.2 射频激发与磁共振现象18-19
• 2.1.3 弛豫与T_1、T_2值19-20
• 2.2 磁共振信号的产生与采集20-23
• 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22-23
• 2.3 磁共振成像空间编码与k空间23-27
• 2.3.1 层选23-24
• 2.3.2 频率编码24
• 2.3.3 相位编码24-26
• 2.3.4 k空间与傅里叶变换26-27
• 2.4 成像参数与磁共振加权成像27-28
• 2.4.1 质子密度加权成像27
• 2.4.2 T_1加权成像27
• 2.4.3 T_2/T_2~*加权成像27-28
• 2.4.4 其他加权成像28
• 2.5 EPI平面回波成像原理28-35
• 2.5.1 EPI读出梯度28-31
• 2.5.2 斜坡采样31-32
• 2.5.3 EPI相位编码梯度32-33
• 2.5.4 部分相位编码线采集33-34
• 2.5.5 EPI回波时间34-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 由内而外平面回波成像技术36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 由内而外平面回波成像原理36-40
• 3.2.1 基本序列36-39
• 3.2.2 缩短ESP39-40
• 3.2.3 SNR相对增量40
• 3.3 部分相位编码线采集的由内而外平面回波成像40-41
• 3.4 脂肪抑制41-43
• 3.4.1 预饱和序列42
• 3.4.2 频率-空间选择射频激发42-43
• 3.5 实验结果43-44
• 3.5.1 数据采集43-44
• 3.5.2 时域信号44
• 3.6 讨论44-47
• 3.6.1 COEPI的关键技术44
• 3.6.2 COEPI与螺旋采样比较44-46
• 3.6.3 基于COEPI的弥散张量成像46-47
• 3.6.4 COEPI中磁化率伪影的减少47
• 3.7 本章小结47-49
• 4 由内而外平面回波成像的图像重建49-55
• 4.1 引言49
• 4.2 二维网格化49-51
• 4.2.1 重建流程49-50
• 4.2.2 重建图像50-51
• 4.3 部分κ空间重建51-54
• 4.3.1 重建流程51-52
• 4.3.2 重建图像52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 5 由内而外平面回波成像的伪影校正55-71
• 5.1 引言55
• 5.2 奇偶回波间相位误差校正55-61
• 5.2.1 EPI奈奎斯特伪影56
• 5.2.2 COEPI模糊伪影56-57
• 5.2.3 COEPI相位误差校正57-58
• 5.2.4 校正图像58-61
• 5.3 非共振伪影校正61-70
• 5.3.1 EPI相位编码方向伪采样带宽61
• 5.3.2 EPI几何畸变61-62
• 5.3.3 COEPI模糊伪影及几何畸变62-63
• 5.3.4 PLACE方法计算磁场不均匀图63-65
• 5.3.5 PREFICS方法校正COEPI非共振伪影65-66
• 5.3.6 校正图像66-70
• 5.4 讨论70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 由内而外平面回波成像的SNR增量71-73
• 6.1 SNR测量71
• 6.2 实验结果71-73
• 7 总结与展望73-76
• 7.1 论文总结73-74
• 7.2 工作展望74-76
• 参考文献76-81
• 附录：作者简历及其在学期间所取得的科研成果81

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