时空编码单扫描超快速磁共振成像的超分辨率重建研究

【摘要】超快速磁共振成像凭借良好的时间分辨率,在功能成像、实时动态成像和扩散张量成像等生物医学领域发挥着重要作用。由于时空编码成像技术对不均匀磁场和化学位移伪影有较好的鲁棒性,在近几年得到迅猛的发展。与通过傅里叶变换得到图像的传统方法不同,时空编码方法可以通过直接对采样信号进行求模获得图像。然而,与传统方法的结果相比,时空编码的模值图像空间分辨率较差。超分辨率重建算法可以在不增加采样点数的情况下,极大地提高时空编码图像的空间分辨率。本文详细介绍了超分辨率重建的机理,在此基础上提出了几种新的重建算法,有效地克服了欠采伪影,提高了时空编码图像的质量。本论文的主要成果如下：一、全面系统地阐述了时空编码单扫描超快速成像方法的基本原理和特点,包括时空编码和解码原理、固有分辨率、不均匀磁场抵抗性和化学位移伪影抵抗性。总结了时空编码单扫描超快速成像技术的研究背景、发展过程以及目前亟待解决的问题,并对其在化学位移成像、多层成像、功能成像以及扩散加权成像等方面的应用进行了相应的介绍。二、详细介绍了时空编码图像超分辨率重建的原理,讨论了欠采样情况下超分辨率重建面临的问题,例如系数矩阵条件数太大、重建图像数字分辨率过低等。针对这些问题,提出了奇异值分解(SVD)预处理方法、部分傅立叶法和去卷积算法。模拟仿真和实验结果表明,这些方法能够有效克服欠采样下出现的问题,提高重建图像的质量。三、将随机采样引入时空编码单扫描成像的采样过程,利用随机采样扩散欠采引起的边缘混叠伪影。在图像的超分辨重建中,引入基于Contourlet变换和全变分变换(TotalVariation,TV变换)的压缩感知技术,进一步消除混叠伪影并提高图像的空间分辨率和信噪比。通过计算机模拟仿真和活体实验验证了该方法对不同的实验参数、实验环境和实验模型的鲁棒性。
【作者】陈林；
【导师】蔡淑惠；
【作者基本信息】厦门大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】磁共振成像；超快速；时空编码；单扫描；超分辨率重建；

【参考文献】
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