基于非局部均值濾波的動態(tài)磁共振重建方法研究.pdf

1、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)是一種基于核磁共振現(xiàn)象的斷層及立體成像技術(shù),相對于其他的成像技術(shù)如x線,CT(Computed Tomographyl)和超聲等具有無可替代的優(yōu)點,在臨床上已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來的動態(tài)磁共振成像,更是成為前沿科學引人注目的研究熱點。動態(tài)磁共振能夠?qū)﹄S時間變化的生物現(xiàn)象進行整體全方位動態(tài)監(jiān)測,在臨床應(yīng)用和科學研究中產(chǎn)生廣泛和深遠的影響。
　　 為了更好地捕

2、捉到成像物體的動態(tài)信息,對動態(tài)成像技術(shù)提出了快速掃描的要求。然而由于磁共振的信號采集本身就是一個非常耗時的過程,再加上動態(tài)成像往往是在同一時刻要對多個層面同時采集,所需的k空間數(shù)據(jù)采集時間就更長了。信號采集時間過長一方面不利于動態(tài)信息的捕捉,另一方面病人的自主性或非自主性運動會在最終的重建結(jié)果中產(chǎn)生偽影,因此如何縮短成像時間成為眾多學者研究的熱點。現(xiàn)階段可以通過硬件的改進和部分k空間信號的采集來縮短信號的采集時間。由于硬件的改進(主要是

3、通過加快梯度磁場的切換速率)受到物理的和生理上的限制,使得部分k空間采集成為減少采集時間的主要手段。但如果直接用所采集的少量信號重建出來的圖像是很模糊的,有大量的偽影,甚至是雜亂不堪的圖像。為了保持圖像的時間分辨率和空間分辨率,出現(xiàn)了不少成像算法研究如何利用動態(tài)采集的少量的部分k空間數(shù)據(jù)來重建出動態(tài)序列圖。
　　 本文先對現(xiàn)有的多種應(yīng)用廣泛的快速成像方法進行了分析,主要有:1、并行磁共振成像類的方法,用多個線圈同時接收部分相位編

4、碼上的信號,再利用線圈敏感度或k空間信號之間的線性關(guān)系來重建出缺失的信號；2、View sharing類的方法,根據(jù)一定先驗信息每幀只采集少量數(shù)據(jù),其他缺失的信號就用鄰近幀的或者預(yù)先采集好的信號來替代；3、稀疏數(shù)據(jù)重建方法,如CS,k-t SENSE和HYPR。然后針對動態(tài)磁共振成像采樣的特點(稀疏性,非笛卡爾采樣方式),結(jié)合原有的一些優(yōu)秀的快速成像技術(shù),如并行成像,非笛卡爾軌跡采集方式和網(wǎng)格化算法等,與本文提出的動態(tài)成像方法一起實現(xiàn)動

5、態(tài)磁共振成像的重建工作。
　　 充分利用所有的采集數(shù)據(jù)來協(xié)助每一幀稀疏采集的動態(tài)圖像的重建,在這一思想的指導(dǎo)下,本文提出了一種可同時獲得良好的空間與時間分辨率的,基于non-local均值濾波器的動態(tài)圖像重建方法。該方法無需迭代也,對難以精確獲得的線圈敏感度沒有任何要求,并且適用于任意軌跡。本文將這一方法命名為MNLM(Modified Non-Local Means)。MNLM是一種基于non-local濾波器的動態(tài)磁共振重建

6、算法,該算法先用簡單的方法(包括在時間方向上的滑動窗函數(shù),sliding-window和網(wǎng)格化,Gridding算法)分別重建出一幅具有高時間分辨率但因信號不足因而包含大量偽影的圖像,和另一幅具有高空間分辨率但時間分辨率不足的圖像,然后以non-local濾波器為工具,尋找兩幅圖像的相似結(jié)構(gòu)并將相似程度量化得到權(quán)重因子,最后用權(quán)重因子將兩幅圖像結(jié)合,得到我們想要的時間分辨率和空間分辨率兼具的圖像。另外針對本文算法提出的non-local