單掃描時(shí)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(chǎng)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(shí)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(chǎng)引起的偽影與圖像畸變。本文首先基于SPEN成像方法的特點(diǎn)提出了兩種小視野(reduced field-of-view, rFOV)成像方法，然后基于正交時(shí)空編碼(biaxial spafiotemporal encoded，bi-SPEN)成像方法的特點(diǎn)提出了一種無(wú)需額外B0場(chǎng)圖掃描的圖像畸變校正方法。主要的研究?jī)?nèi)容歸納如下:
　　一、SPEN成像中的靜態(tài)相位點(diǎn)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(shì)。該rFOV方法分別采用水模型實(shí)驗(yàn)和活體大鼠實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證，并且與正交激勵(lì)的EPI成像結(jié)果進(jìn)行比較。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)本文提出的rFOV方法在選擇合適的實(shí)驗(yàn)參數(shù)時(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(guò)幅值調(diào)制的chirp脈沖有選擇地激發(fā)位于一個(gè)或者多個(gè)感興趣區(qū)域(region-of-interest，ROI)內(nèi)的質(zhì)子自旋來(lái)實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的rFOV成像，并采用傅里葉變換對(duì)SPEN數(shù)據(jù)進(jìn)行高分辨重建。我們對(duì)該rFOV成像方法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和說(shuō)明，并通過(guò)水模型和活體大鼠實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。此外，我們通過(guò)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)對(duì)該rFOV成像方法進(jìn)行

5、了可行性分析。為進(jìn)一步評(píng)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(wú)論是仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都驗(yàn)證了該方法可以在一次激發(fā)的情況下對(duì)一個(gè)或多個(gè)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(duì)多個(gè)分立區(qū)域同時(shí)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(chǎng)魯

6、棒性，但是在非均勻場(chǎng)下SPEN圖像也會(huì)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(wú)需額外B0場(chǎng)圖掃描的畸變校正方法。該方法通過(guò)對(duì)畸變的bi-SPEN圖像進(jìn)行多次迭代重建實(shí)現(xiàn)畸變校正。在進(jìn)行畸變校正前，首先對(duì)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(duì)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(chǎng)圖，再對(duì)B0場(chǎng)圖進(jìn)行多項(xiàng)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