單掃描時空編碼靈活小視野磁共振成像與圖像畸變校正.pdf

1、在眾多的超快速成像方法中，單掃描平面回波成像(echo planar imaging，EPI)，因其在速度和分辨率方面的突出表現(xiàn)，成為最受歡迎的成像方法之一。然而，EPI圖像容易受到B0場不均勻和單次k空間采樣中相位誤差累積的影響而出現(xiàn)嚴(yán)重的幾何形狀畸變。最近以色列威茲曼研究所的Frydman小組提出了一種基于線性掃頻激發(fā)的時空編碼(spatiotemporally encoded，SPEN)磁共振成像方法，該方法可以減弱EPI因非均勻

2、場引起的偽影與圖像畸變。本文首先基于SPEN成像方法的特點提出了兩種小視野(reduced field-of-view, rFOV)成像方法，然后基于正交時空編碼(biaxial spafiotemporal encoded，bi-SPEN)成像方法的特點提出了一種無需額外B0場圖掃描的圖像畸變校正方法。主要的研究內(nèi)容歸納如下:
　　一、SPEN成像中的靜態(tài)相位點賦予了SPEN方法特有的rFOV成像能力。本文提出了一種基于靈活解碼

3、的rFOV成像方法，并展示了SPEN方法在rFOV成像方面的優(yōu)勢。該rFOV方法分別采用水模型實驗和活體大鼠實驗中進(jìn)行驗證，并且與正交激勵的EPI成像結(jié)果進(jìn)行比較。通過對比可以發(fā)現(xiàn)本文提出的rFOV方法在選擇合適的實驗參數(shù)時可以獲得比EPI圖像更好的信噪比(signal-to-noiseratio，SNR)，并且在大鼠心臟實驗中給出更好的圖像質(zhì)量。該方法還可以在單次激發(fā)下獲得多個分立區(qū)域的rFOV圖像，且圖像的空間分辨率也得到了提高。<

4、br>　　二、chirp脈沖的邊帶選擇特性賦予了SPEN方法另一種rFOV成像的能力。在激發(fā)階段我們通過幅值調(diào)制的chirp脈沖有選擇地激發(fā)位于一個或者多個感興趣區(qū)域(region-of-interest，ROI)內(nèi)的質(zhì)子自旋來實現(xiàn)感興趣區(qū)域的rFOV成像，并采用傅里葉變換對SPEN數(shù)據(jù)進(jìn)行高分辨重建。我們對該rFOV成像方法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和說明，并通過水模型和活體大鼠實驗進(jìn)行驗證。此外，我們通過點擴(kuò)散函數(shù)對該rFOV成像方法進(jìn)行

5、了可行性分析。為進(jìn)一步評估該rFOV成像方法，我們將相應(yīng)的成像結(jié)果與EPI成像結(jié)果進(jìn)行了比較，無論是仿真實驗結(jié)果還是真實的實驗結(jié)果都驗證了該方法可以在一次激發(fā)的情況下對一個或多個ROI進(jìn)行rFOV成像，并且相應(yīng)的rFOV圖像具有更高的空間分辨率、良好的魯棒性和較少的混疊偽影。該方法有望應(yīng)用于存在嚴(yán)重磁化率差異部位的磁共振成像，并且可對多個分立區(qū)域同時進(jìn)行成像，大大提高成像效率。
　　三、盡管SPEN方法比EPI具有更好的非均勻場魯

6、棒性，但是在非均勻場下SPEN圖像也會發(fā)生畸變。本文提出了bi-SPEN序列，基于該序列開發(fā)了一種無需額外B0場圖掃描的畸變校正方法。該方法通過對畸變的bi-SPEN圖像進(jìn)行多次迭代重建實現(xiàn)畸變校正。在進(jìn)行畸變校正前，首先對原始的畸變的bi-SPEN圖像進(jìn)行超分辨重建得到超分辨的bi-SPEN圖像，然后對超分辨的bi-SPEN圖像進(jìn)行相位解纏繞處理獲得相應(yīng)的B0場圖，再對B0場圖進(jìn)行多項式擬合獲得相應(yīng)的磁化率梯度值，最后將磁化率梯度值代