基于Radial采樣的動態(tài)磁共振實時在線成像技術(shù)研究.pdf

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

2、在線動態(tài)磁共振成像，對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。已提出的實時在線成像采用笛卡爾采樣和基于預測的稀疏圖像重建方式，其成像速度還不能完全滿足臨床實時在線的需求，需要進一步提高成像速度。相比于笛卡爾采樣，非笛卡爾采樣具有數(shù)據(jù)采集速度快和對物體的運動不敏感等優(yōu)點。但是非笛卡爾采樣由于其采樣的數(shù)據(jù)的不均勻，在重建過程不能直接利用傅里葉變換，需要對其做網(wǎng)格化處理，使其數(shù)據(jù)落在均勻的笛卡爾坐標系下，然

3、而這一過程非常耗時，限制了非笛卡爾采樣的臨床應用。GPU（Graphic Processing Unit）具有并行計算優(yōu)勢，可采用GPU來加速磁共振成像的重建速度。
　　本文主要研究實時在線動態(tài)磁共振成像，提出采用非笛卡爾的Radial采樣方式來獲取圖像數(shù)據(jù)，基于GPU來加速非笛卡爾數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化重建過程，以進一步提高實時在線成像速度。本文完成的工作及創(chuàng)新點如下：
　　1）研究實時在線算法的原理及實現(xiàn)方法。研究了改進的幀預測技

4、術(shù)在實時在線動態(tài)磁共振成像上的應用，采用運動估計/運動補償算法進行幀預測，利用重疊塊運動補償算法對預測幀進行補償，運動估計/運動補償算法相比于簡單的幀預測算法，提高了實時在線成像的質(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采樣同時使用兩個編碼梯度磁場，在頻率編碼方向和相位編碼方向同時采集數(shù)據(jù)，使得在數(shù)據(jù)采集階段大大縮短了時間，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成像，這是因

5、為Radial采樣的數(shù)據(jù)點并非落在均勻的笛卡爾網(wǎng)格下，需要對其進行均勻化處理，我們利用網(wǎng)格化算法將其插值到均勻的笛卡爾坐標下，再重建成像。實驗結(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)量要遠遠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，需要對其網(wǎng)格化處理。在應用網(wǎng)格化算法的時候，我們利用GPU并行計算的能力，提高網(wǎng)格化的效率，縮短重建時間，期望加快圖像重建速度，實驗結(jié)果也