基于Radial采樣的動(dòng)態(tài)磁共振實(shí)時(shí)在線(xiàn)成像技術(shù)研究.pdf

1、磁共振成像技術(shù)因其分辨率高、無(wú)輻射、多參數(shù)、多方位等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)上備受關(guān)注并廣泛應(yīng)用。磁共振成像常受到掃描時(shí)間較長(zhǎng)的限制，在心臟動(dòng)態(tài)成像等臨床應(yīng)用中，常常不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)在線(xiàn)成像的需求，這也在一定程度上制約其應(yīng)用。所以，提高磁共振成像的速度，尤其是動(dòng)態(tài)磁共振成像的速度，已成為磁共振成像領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。
　　動(dòng)態(tài)磁共振成像有離線(xiàn)重建和在線(xiàn)成像兩種方式，目前臨床應(yīng)用中常采用離線(xiàn)重建的方式，而實(shí)時(shí)在線(xiàn)成像的研究還處于剛剛起步的階段。實(shí)時(shí)

2、在線(xiàn)動(dòng)態(tài)磁共振成像，對(duì)成像速度要求非常高。成像速度主要受到數(shù)據(jù)采集速度和圖像重建速度兩方面的影響。已提出的實(shí)時(shí)在線(xiàn)成像采用笛卡爾采樣和基于預(yù)測(cè)的稀疏圖像重建方式，其成像速度還不能完全滿(mǎn)足臨床實(shí)時(shí)在線(xiàn)的需求，需要進(jìn)一步提高成像速度。相比于笛卡爾采樣，非笛卡爾采樣具有數(shù)據(jù)采集速度快和對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。但是非笛卡爾采樣由于其采樣的數(shù)據(jù)的不均勻，在重建過(guò)程不能直接利用傅里葉變換，需要對(duì)其做網(wǎng)格化處理，使其數(shù)據(jù)落在均勻的笛卡爾坐標(biāo)系下，然

3、而這一過(guò)程非常耗時(shí)，限制了非笛卡爾采樣的臨床應(yīng)用。GPU（Graphic Processing Unit）具有并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)，可采用GPU來(lái)加速磁共振成像的重建速度。
　　本文主要研究實(shí)時(shí)在線(xiàn)動(dòng)態(tài)磁共振成像，提出采用非笛卡爾的Radial采樣方式來(lái)獲取圖像數(shù)據(jù)，基于GPU來(lái)加速非笛卡爾數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化重建過(guò)程，以進(jìn)一步提高實(shí)時(shí)在線(xiàn)成像速度。本文完成的工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1）研究實(shí)時(shí)在線(xiàn)算法的原理及實(shí)現(xiàn)方法。研究了改進(jìn)的幀預(yù)測(cè)技

4、術(shù)在實(shí)時(shí)在線(xiàn)動(dòng)態(tài)磁共振成像上的應(yīng)用，采用運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法進(jìn)行幀預(yù)測(cè)，利用重疊塊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法對(duì)預(yù)測(cè)幀進(jìn)行補(bǔ)償，運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法相比于簡(jiǎn)單的幀預(yù)測(cè)算法，提高了實(shí)時(shí)在線(xiàn)成像的質(zhì)量。
　　2）在數(shù)據(jù)采樣方面，我們采用非笛卡爾軌跡中的Radial采樣軌跡。Radial采樣同時(shí)使用兩個(gè)編碼梯度磁場(chǎng)，在頻率編碼方向和相位編碼方向同時(shí)采集數(shù)據(jù)，使得在數(shù)據(jù)采集階段大大縮短了時(shí)間，但是獲取到的數(shù)據(jù)卻不能直接基于快速傅里葉變換來(lái)成像，這是因

5、為Radial采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)并非落在均勻的笛卡爾網(wǎng)格下，需要對(duì)其進(jìn)行均勻化處理，我們利用網(wǎng)格化算法將其插值到均勻的笛卡爾坐標(biāo)下，再重建成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的欠采樣率下，Radial采樣的數(shù)據(jù)采集速度和重建的圖像質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于笛卡爾采樣的方式。
　　3）Radial軌跡采集到的數(shù)據(jù)是非均勻的，需要對(duì)其網(wǎng)格化處理。在應(yīng)用網(wǎng)格化算法的時(shí)候，我們利用GPU并行計(jì)算的能力，提高網(wǎng)格化的效率，縮短重建時(shí)間，期望加快圖像重建速度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也