磁共振成像方法的研究及仿真平台的实现

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磁共振成像技术是现今医学临床诊断和研究领域的重要工具之一。随着磁共振成像相关技术的进步,其成像设备的研发得到了飞速的发展,对MRI系统成像方法以及临床应用等方面的研究工作也日益增多。但由于磁共振成像仪是一种昂贵的医疗仪器,国内购买的仪器大部分用于临床诊断,用于科学研究和技术开发的专用仪器较少,所以研究人员常常需要用仿真方法来检验他们的研究结果。此时,磁共振成像仿真平台的建立就显得十分重要。将各种不同的成像方式集成到一个MRI仿真平台,可方便研究人员比较和评价数据采集和图像重建的新算法。  本文首先是从磁共振的基本原理出发,对线性磁共振成像原理,螺旋磁共振成像原理,并行磁共振成像原理以及压缩感知磁共振原理进行了深入介绍。研究了四种成像方式的K空间轨迹,包括线性等间隔 K空间轨迹的设计,均匀螺旋K空间轨迹的设计,并行均匀欠采K空间轨迹的设计,还有压缩感知变密度K空间轨迹的设计。对四种成像方式选择了具有代表性的重建方法,对原始数据进行图像重建。对线性采集进行了傅立叶图像重建,对螺旋采集进行了Jackson网格化重建,对并行采样进行了SENSE图像重建,对压缩感知采样进行了非线性共轭梯度图像重建。  我们在Matlab图形用户界面创建了MRI仿真平台。该平台模拟了线性、螺旋、并行及压缩感知四种成像方式,可以导入不同模型图像,设计 K空间扫描轨迹,模拟K空间数据采集过程,显示采集信号的波形。还对线性、螺旋、并行及压缩感知四种成像方式的图像重建方法进行了实现,并对重建误差进行了分析。并且对重建后的图像与原图像进行对比,计算误差,并得到误差图像。  最后我们对线性成像,螺旋成像,并行成像和压缩感知成像四种成像仿真结果分别进行了显示及分析。该平台可以方便地加入新的MRI数据采集和重建方法,方便科学研究,以及获得有效仿真数据,为我们后期研究其它轨迹设计及新算法提供了数值模拟条件,也是检验和评估新算法是否可行的一个有效思路跟借鉴。
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