基于PROPELLER采樣的磁共振成像仿射運動偽影消除方法研究.pdf

1、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可在無創(chuàng)的條件下對人體或其它生物體內的組織結構和功能進行成像,它具有圖像分辨率高、成像參數(shù)多、可任意方向斷層、對人體無電離輻射傷害等優(yōu)點。因此,磁共振成像得以在臨床上廣泛應用,并成為臨床上和科學研究中越來越重要的成像方法。
　　 然而,在磁共振成像過程中由于數(shù)據(jù)采集的時間比較長,病人的自主性或非自主性運動常常難以避免,這就導致在最終重建的圖像中形成偽影,從

2、而影響醫(yī)生做出正確的診斷。由于運動的不確定性以及難以獲得運動的先驗知識,對運動偽影的校正也就十分困難,嚴重影響和阻礙了磁共振成像技術的發(fā)展和應用。因此,如何有效地消除運動偽影對磁共振成像的影響,已經(jīng)引起了國內外學者的廣泛關注,是當前醫(yī)學成像領域中的研究熱點之一。
　　 本文在熟悉和掌握磁共振成像原理和技術的基礎上,對PROPELLER采樣方式及其重建算法進行了深入研究。PROPELLER方法對剛性運動偽影具有很好的消除效果,并在

3、頭部磁共振成像中獲得了成功應用。但是剛性運動一般僅存在于頭部成像中,人體其它部位成像往往伴隨著不同程度的軟組織拉伸變形等。對于這種軟組織變形必須基于非剛性運動模型才能準確地進行描述并加以校正。雖然PROPELLER方法通過相關加權在一定程度上消除了一些剛性運動之外的偽影,但它不能有效地刻畫非剛性運動,因而作用非常有限。
　　 因此,本文在剛性運動偽影消除算法的基礎上提出了一種基于PROPELLER方法的仿射運動偽影消除算法。該算

4、法將PROPELLER采樣中的每個K-空間條經(jīng)過傅立葉逆變換重建得到臨時圖像,通過基于仿射運動模型的圖像配準算法獲得非剛性運動信息,然后根據(jù)仿射變換的頻域性質,利用估計得到的仿射運動參數(shù)對PROPELLER采樣中的每個K-空間條進行校正,最后把所有經(jīng)過校正的K-空間條組合在一起網(wǎng)格化重建就可以得到最終圖像。仿真數(shù)據(jù)實驗與真實數(shù)據(jù)實驗表明,相對于現(xiàn)有的PROPELLER重建算法,該算法對于剛性運動與仿射運動造成的偽影均具有很好的校正效果。

5、
　　 為了提高仿射運動參數(shù)估計的精度和穩(wěn)定性,本文提出了一種基于頻域相位相關算法的仿射參數(shù)估計新方法。原有方法在求解仿射運動參數(shù)時直接把一個三階單位矩陣作為初值代入到非線性最小二乘中,由于仿射變換參數(shù)較多,同樣一種形變可能對應著多種參數(shù)組合方式,所以初值選取不好會直接影響到收斂結果的不確定性,而本文提出的新方法首先運用頻域相位相關算法求出每個K-空間條的剛性運動參數(shù),然后把剛性運動參數(shù)作為初值代入到仿射運動參數(shù)估計當中,進行運