低场磁共振3D TOF脑血管成像序列优化研究

【摘要】磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)技术作为一种对人体无伤害的诊断工具,它不仅能检测出体内组织的结构变化,还能显示生理功能信息的变化,在科学研究和临床医学上得到了广泛的应用。由于高场超导系统的昂贵费用和国内低端研发水平,国内医院中磁共振成像系统的普及率相对比较低,特别是非沿海和非发达地区的中小型医院。在当前的国情下,低场磁共振系统因为价格低廉而备受企业和医院的亲睐。但其固有的低信噪比(signal-to-noiseratio,SNR),使得采集的图像质量往往比较差。这就对图像采集的关键角色——脉冲序列的设计提出了较高的要求。近年来,磁共振血管成像(magnetictesonanceangiography,MRA)已经成为血管疾病检查和诊断的常规技术之一。时间飞跃(time-of-flight,TOF)是目前临床上应用最广泛的MRA方法。TOFMRA其实是一种梯度回波成像方式,它是利用血液的流入增强效应来增强血管与静态组织的对比度。TOF序列通常采用一阶梯度力矩归零策略来减小血液流动伪影。在复杂流速的血管部位,比如颅内的大多数血管,高阶的流动会导致自旋散相。而自旋散相会造成MRA图像中真实血管的丢失,从而阻碍TOFMRA的广泛应用。此外,三维(threedimension,3D)TOF序列在两个方向都施加了相位编码,使得一个典型全脑的扫描需要十分钟左右的时间,这对病人来说有些长,特别是老人和孩子。本文针对上述问题,对本实验室0.35T永磁MRI系统的原始3DTOF序列进行优化研究。主要内容包括：1.研究了部分k-空间数据采集和基于凸集投影的图像重建算法,能有效减少回波时间(echotime,TE)。并研究了在部分k-空间数据中运用3DFermi滤波,可提高图像的信噪比。2.研究了Shinnar-LeRoux(SLR)算法,设计出最小相位的SLR型脉冲。该脉冲能够获得理想的层选轮廓的同时缩短TE。3.研究了TE的缩短,能有效减小TOFMRA中由散相引起的血管信号丢失。在低场下采用了三种缩短TE方法：对流动补偿梯度采用允许的最大幅值和最小上升时间,得到最小的持续时间；利用部分回波采样缩短采样开始到回波中心的时间；采用短的不对称射频(radiofrequency,RF)脉冲缩短峰值处到末尾的时间。4.创新性提出了双回波3DTOFMRA数据的采集技术。并且利用点扩散函数(pointspreadfunction,PSF)分析双回波造成的图像伪影。与单回波采样技术相比,在低场下采集MRA数据只需要一半扫描时间的同时,对MRA图像中血管对比度影响较小。并证明了在同样扫描时间下,双回波采样能提高图像的信噪比或分辨率。
【作者】方文星；
【导师】杜一平；
【作者基本信息】浙江大学，生物医学工程，2014，硕士
【关键词】磁共振成像；0.35T；脉冲序列；磁共振血管成像；三维时间飞跃序列；SLR；部分k-空间；凸集投影；

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