基于壓縮感知技術(shù)的快速動(dòng)態(tài)磁共振成像技術(shù)研究.pdf

1、受磁共振掃描儀硬件性能和人體生理極限等因素的制約,磁共振成像時(shí)間通常會(huì)較長,這一點(diǎn)在動(dòng)態(tài)磁共振成像領(lǐng)域尤為明顯。2004年,Donoho等人提出了壓縮感知理論,該理論突破了奈奎斯特采樣定理關(guān)于采樣頻率必須大于等于信號(hào)帶寬兩倍以上的限制,可在低采樣率下,通過求解稀疏正則化問題重構(gòu)出原始信號(hào)。動(dòng)態(tài)磁共振圖像在時(shí)間軸方向上擁有大量冗余信息,這為壓縮感知技術(shù)在動(dòng)態(tài)磁共振成像中的應(yīng)用提供了可能。本文通過研究壓縮感知技術(shù)及其在動(dòng)態(tài)磁共振快速成像中的

2、應(yīng)用,圍繞k-t FOCUSS(k-t space FOCal Underdetermined System Solver)算法及其改進(jìn)和ROF(Rudin-Osher-Fatemi)模型的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)快速求解算法展開了以下工作:
　　(1)研究k-t FOCUSS算法原理及其在動(dòng)態(tài)磁共振成像中的應(yīng)用。k-t BLAST/k-t SENSE是動(dòng)態(tài)磁共振成像中常用的方法,可以提供較好的時(shí)空分辨率圖像。k-t FOCUSS算法將壓縮感知技

3、術(shù)與k-t BLAST/k-t SENSE算法相結(jié)合,進(jìn)一步提高了重建質(zhì)量。k-t FOCUSS算法主要分為兩部分:圖像預(yù)測(cè)與殘差數(shù)據(jù)的優(yōu)化計(jì)算。本文采用時(shí)間軸平均的方法來進(jìn)行圖像預(yù)測(cè),殘差數(shù)據(jù)可以通過欠采樣數(shù)據(jù)填零重構(gòu)圖與預(yù)測(cè)圖像的差來得到。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,k-t FOCUSS算法的成像質(zhì)量要高于k-t BLAST/k-t SENSE算法的成像質(zhì)量。
　　(2)將視頻壓縮中的ME/MC(Motion Estimation/Moti

4、on Compensation)算法與k-t FOCUSS算法相結(jié)合,并應(yīng)用到動(dòng)態(tài)磁共振成像中。提出了基于OBMC(Overlapped Block Motion Compensation)算法來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。基于心臟動(dòng)態(tài)磁共振數(shù)據(jù)的仿真結(jié)果表明,若在重建過程中直接基于ME/MC算法進(jìn)行預(yù)測(cè),會(huì)導(dǎo)致重建結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重的塊狀偽影,而通過重疊分塊方法OBMC進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后,可消除該塊狀偽影,提高動(dòng)態(tài)磁共振成像的質(zhì)量。
　　(3)研究了基

5、于ROF模型的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)快速求解算法。結(jié)合ROF模型與壓縮感知兩種方法的優(yōu)點(diǎn),研究了前向后向分裂算法(FBS,Forward–Backward Splitting)與AFBS(Accelerated Forward–Backward Splitting)算法在3D(3Dimension)數(shù)據(jù)快速壓縮感知重建中的應(yīng)用。3D ROF模型可以在低采樣率情況下,利用3D數(shù)據(jù)間的冗余信息,插值重構(gòu)出未采樣點(diǎn)。該模型采用梯度稀疏辦法挖掘3D模型中每幀