时空编码多层超快速磁共振成像方法研究

摘要

单扫描磁共振成像技术凭借其良好的时间分辨率，近年来在扩散成像、实时动态三维成像、功能成像等生物医学领域得到广泛应用。在单扫描磁共振成像方法中，回波平面成像(EPI)是最常用的一种方法，但其在高场条件下，对磁场不均匀及化学位移效应十分敏感。基于时空编码的单扫描磁共振成像新方法对不均匀磁场及化学位移伪影有很好的鲁棒性，并延续了EPI良好的时间分辨率。尽管具有这一优势，但时空编码方法使用的线性扫频脉冲（Chirp脉冲）特定吸收率(SAR)较大，在多层成像中，过大的SAR值将限制其临床应用。为了减少SAR值，2013年Frydman小组提出了一种全新的基于全局时空编码的多层磁共振成像方法。虽然该方法有效降低了SAR值，然而却带来由于T1弛豫效应造成的时空编码信号衰减。信号的衰减会导致图像信噪比下降，同时限制其在实际应用中的扫描层数。本论文的主要创新工作如下:
　　一、提出了一种基于分段时空编码的多层快速磁共振成像方法，有效降低了SAR值，缓解了由T1弛豫效应造成的信号衰减，从而大大增加了扫描层数。
　　二、针对成像层数较少的情况，以同步回波重聚EPI为基础提出同步回波重聚时空编码成像方法，该方法通过多层激发后同时时空编码的模式，在有效降低SAR值的同时，保持了时空编码特有的抵抗不均匀磁场和化学位移效应的特性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 磁共振成像简介

1．1．1 磁共振成像发展简史

1．1．2 磁共振成像基本原理

1．2 单扫描磁共振成像

1．2．1 单扫描回波平面成像

1．2．2 单扫描时空编码成像

1．3 多层快速磁共振成像

1．4 论文主要内容及结构

参考文献

第二章 时空编码单扫描磁共振成像基本原理及应用

2．1 Chirp脉冲的特点

2．2 时空编码的基本原理

2．2．1 基于90° Chirp脉冲的时空编码

2．2．2 基于180° Chirp脉冲的时空编码

2．3 时空编码单扫描磁共振成像的特点

2．3．1 时空编码单扫描磁共振成像的信号特点

2．3．2 编解码梯度的关系

2．3．3 时空编码抗不均匀磁场及化学位移伪影特性

2．4 时空编码在生物医学领域的应用

2．4．1 时空编码在动态磁共振成像中的应用

2．4．2 时空编码在扩散加权磁共振成像中的应用

2．4．3 时空编码在功能磁共振成像中的应用

2．4．4 时空编码在温度磁共振成像中的应用

2．5 本章小结

参考文献

第三章 时空编码单扫描磁共振成像的超分辨重建方法

3．1 超分辨重建原理与点扩散函数

3．1．1 超分辨重建的基本原理

3．1．2 点扩散函数

3．1．3 传统傅里叶编码的点扩散函数

3．1．4 时空编码的点扩散函数

3．2 超分辨重建算法

3．2．1 基于奇异值分解的共轭梯度算法

3．2．2 部分傅里叶变换重建算法

3．2．3 去卷积重建算法

3．2．4 超分辨增强与边缘去伪影重建

参考文献

第四章 基于时空编码的多层磁共振成像新方法

4．1 研究背景

4．2 基于分段时空编码的多层磁共振成像基本原理

4．3 实验

4．3．1 方法与材料

4．3．2 水模实验

4．3．3 柠檬实验

4．3．4 活体大鼠鼠脑实验

4．4 结果与讨论

4．4．1 实验结果总结

4．4．2 讨论

4．5 基于同步回波重聚的多层磁共振成像

4．5．1 同步回波重聚EPI

4．5．2 同步回波t聚时空编码成像

4．6 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

科研成果发表情况

致谢