基于能量约束的MRI运动伪影校正方法与实现

发布时间：2017-09-23 18:13

  本文关键词：基于能量约束的MRI运动伪影校正方法与实现

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【摘要】：磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一种高新技术，凭借其无侵入式、无放射性损伤、组织分辨率高、任意方向断层等优点，在临床医学诊断和科学研究领域扮演越来越重要的角色。然而，由于磁共振成像过程采集数据时间较长，患者的无意识运动常常难以避免，造成MRI图像中含有运动伪影，影响医生做出正确的临床诊断。由于硬件设备和对患者控制等前处理方法抑制运动伪影效果不理想，越来越多的学者投入到图像后处理算法的研究中。因为运动的多样性，MRI图像中的运动伪影形成原因比较复杂。本文的目的是对理想情况 下的运动伪影进行校正，并实现可视化界面。首先对核磁共振原理，磁共振成像原理进行阐述，介绍核磁共振成像技术的 基本理论知识和磁共振运动伪影的产生机制。然后深入分析了两种基于MRI能量约束的运动伪影校正法（基于方向信息测度恢复法和基于最小熵约束的MRI运动伪影校正法）的原理。通过仿真实验和成像实验对以上两种方法进行研究，并分析两种方法各自对图像清晰程度的约 束判定。在实验中发现，基于方向信息测度的恢复法不能正确校正运动伪影，，不能作为图像清晰程度判定的标准，但是也发现该方法可以很好的寻找到图像中的边 界，因此可用于其它图像处理的算法中。在基于最小熵约束的MRI运动伪影校正法中，校正伪影的关键在于进行正确的运动估计，主要包括：最优化校正策略，即在k 空间参考位置的频率编码方向和相位编码方向进行逆向运动模拟；计算相位偏移量；在图像域运用最小熵约束。运动估计之后，反傅里叶变换到频率域对其进行逆向相位恢复，校正偏移的相位，重建出图像。算法中改进了每次迭代k 空间线的数目，同时改变原来单一步长的校正模式，在迭代过程中自动减小步长比例，逐次修正扫描信号在k 空间中已经偏移的相位，最大限度的保证了图像细节信息。实验表明，应用改进后的 算法能有效消除MRI图像平移运动造成的伪影，节约成像时间和提高校正精度。最后采用Matlab(R2009b)实现MRI运动伪影校正，并利用GUI开发工具做出可视化界面。该程序可以显示仿真数据和实验数据，得出校正结果和差值图像，为进一步开发新的伪影校正方法提供了一个基础平台。
【关键词】：磁共振成像 运动伪影 方向信息测度 最小熵
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 能量约束的定义10-11
• 1.4 本文主要工作和结构安排11-12
• 第2章 磁共振成像与运动伪影形成原理12-23
• 2.1 磁共振成像原理12-18
• 2.1.1 核磁共振现象12-13
• 2.1.2 弛豫现象13-14
• 2.1.3 自由感应衰减信号14-15
• 2.1.4 磁共振成像的空间定位15-18
• 2.2 运动伪影形成原理18-23
• 2.2.1 k-空间18-20
• 2.2.2 运动与 k-空间的关系20-21
• 2.2.3 平移运动伪影21-23
• 第3章 基于方向信息测度的逆向恢复法23-29
• 3.1 算法基本原理23-24
• 3.2 实验分析24-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第4章 基于最小熵约束的 MRI 运动伪影校正法29-43
• 4.1 算法基本原理29-35
• 4.1.1 最小熵约束准则29-30
• 4.1.2 k-空间数据偏移量计算30-32
• 4.1.3 最优化校正策略32-33
• 4.1.4 EC 算法改进33-35
• 4.2 实验与结果分析35-41
• 4.2.1 运动伪影校正界面35
• 4.2.2 仿真实验35-37
• 4.2.3 成像实验37-39
• 4.2.4 熵值变化及迭代次数的关系39-40
• 4.2.5 步长与图像 CQ 的关系40-41
• 4.3 本章小结41-43
• 第5章 总结和展望43-45
• 5.1 本文工作总结43
• 5.2 后续工作展望43-45
• 参考文献45-48
• 致谢48-49
• 附录：攻读学位期间所发表的学术论文目录49

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：906737