基于去卷积方法的MRI灌注成像平均渡越时间估计的研究

摘要

磁共振灌注成像是一种功能磁共振成像技术，它可以反映组织的微血管分布和血流灌注情况，能够提供解剖结构、血管成像和组织功能状态的多种血流动力学方面的信息。在磁共振灌注成像动力学参数中，平均渡越时间（MTT）对区分正常脑和缺血脑非常敏感，是诊断脑缺血疾病非常重要的参数。
　　本论文首先对磁共振灌注成像技术的基本原理以及在脑部疾病和其他组织疾病中的应用进行了综述。进而，对MRI脑血灌注成像的基本原理进行公式推导，得出通过去卷积估算平均渡越时间的方法，并对其理想的动力函数进行了仿真模拟。而直接去卷积方法计算量比较大且繁琐，因此本文采用了基于加权广义交叉验证（W-GCV）的Tikhonov正则化法、总体最小二乘正则化法和修正截断奇异值正则化法进行去卷积，对平均渡越时间求解，并对驻留函数进行仿真分析。以及对三种正则化法的抗噪性能进行评估和受到示踪剂延迟的影响进行分析讨论，结果表明，随着信噪比的增大，信噪比对三种正则化的估算结果影响逐渐减小。基于W-GCV的Tikhonov正则化方法所得平均渡越时间与参考值更接近，偏差程度最小；随着示踪剂延迟的增加，三种正则化方法估算出的平均渡越时间也在增加，且增加的值小于延迟的时间。最后，利用基于W-GCV的Tikhonov正则化方法对真实脑灌注图像进行了动力参数伪彩图成像，并选取正则化方法所得的估计结果，结合脑血流量（CBF）伪彩图，分析了大脑感兴趣区域的缺血情况。结果表明，患侧与健侧的平均渡越时间比值大于1.63，说明大脑处于缺血状态。且从脑血流量伪彩图可以得出患侧的CBF值在20~35ml/min之间，提示N蛋白合成停止，若血量不继续下降脑组织仍然存活。以上结果可为脑缺血的临床诊断提供依据。

目录

第一章 绪论

1.1磁共振血流灌注技术的基本理论

1.2 MRI灌注成像的临床应用

1.3 本论文的主要工作

第二章 MRI灌注成像MTT估算的理论推导与灌注函数的仿真模拟

2.1 MRI灌注成像平均渡越时间计算的理论推导

2.2 MRI灌注函数的仿真模拟

2.3 本章小结

第三章 基于正则化的去卷积方法对MTT的估计

3.1 基于正则化法对MTT进行估计的一般步骤

3.2 基于W-GCV的Tikhonov正则化方法对MTT的估计

3.3 基于截断总体最小二乘（TTLS）正则化方法对MTT的估计

3.4 基于修正截断奇异值（MTSVD）正则化对MTT的估计

3.5 三种正则化方法的结果比较

3.6本章小结

第四章 信噪比和示踪剂延迟对估算结果的影响分析

4.1 信噪比对不同正则化法估算结果的影响

4.2示踪剂延迟对MTT估算的影响

4.3 三种正则化方法的驻留函数仿真结果的比较分析

4.4 本章小结

第五章 对MRI脑灌注成像图像脑缺血的分析

5.1 MRI灌注图像的读取

5.2 不同程度脑缺血的临床表现与脑血动力参数的变化

5.3 基于MTT值对实际MRI灌注成像进行脑缺血分析

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢