壓縮感知磁共振成像技術(shù)及重建方法研究.pdf

1、磁共振成像是一種非侵入性無損傷的影像檢測(cè)技術(shù)。同 CT等成像技術(shù)不同，MRI具有無電離輻射、多參數(shù)成像、高對(duì)比度等優(yōu)點(diǎn)，成為臨床醫(yī)學(xué)中的一種重要診斷工具。盡管如此，但MRI具有自身的缺點(diǎn)即掃描時(shí)間長(zhǎng)成像速度慢，這限制了它在很多臨床場(chǎng)合的應(yīng)用。因此，自磁共振成像技術(shù)誕生以來，人們就一直在探索磁共振快速成像方法。由此發(fā)展出了螺旋采集、輻射狀采集、并行成像等方法，這些方法在一定程度上大大提高了成像速度。但仍不能滿足臨床中那些對(duì)時(shí)間要求很高的應(yīng)

2、用場(chǎng)合。
　　2006年D.Donoho等人提出了壓縮感知理論，它與傳統(tǒng)采樣定理不同，只需采集少部分?jǐn)?shù)據(jù)就能夠高質(zhì)量地重建出信號(hào)。因此，很快就提出了基于壓縮感知的磁共振成像技術(shù)?，F(xiàn)已有不少關(guān)于 MRI的CS新算法，但這些算法還出在仿真階段。在工程上實(shí)現(xiàn)它還有兩方面的問題需要考慮，一是序列設(shè)計(jì)，二是CS重建算法的工程實(shí)現(xiàn)。我們的方法即解決了第二個(gè)方面的問題。
　　本文首先對(duì)磁共振成像技術(shù)原理進(jìn)行了研究，結(jié)合磁共振成像方法探究了

3、壓縮感知理論框架及其在MRI中運(yùn)用所需滿足的條件。分析了在設(shè)計(jì)測(cè)量矩陣即采樣方法時(shí)所需滿足的非相關(guān)性，對(duì)各種MRI圖像所需的稀疏變換方法進(jìn)行了研究。在采樣方法方面，我們?cè)O(shè)計(jì)了幾種采樣軌跡，但由于硬件方面的限制及CS的要求，對(duì)于二維MR圖像，一般使用1D變密度隨機(jī)采集；在稀疏變換選擇方面，簡(jiǎn)單圖像使用全變分變換就能滿足稀疏要求，而復(fù)雜圖像則需小波變換等其它稀疏變換方法。同時(shí)，我們也對(duì)壓縮感知重建算法進(jìn)行了深入地剖析。
　　然后，采用

4、C++語言對(duì)壓縮感知重建算法進(jìn)行研究實(shí)現(xiàn)，完成CS-MRI算法的工程化，并對(duì)實(shí)現(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析。對(duì)該算法涉及到的一些重要函數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)地說明，主要包括：模型數(shù)據(jù)的生成，快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)、不同采樣軌跡函數(shù)實(shí)現(xiàn)、圖像的全差分和小波稀疏變換實(shí)現(xiàn)，CS重建算法核心函數(shù)的實(shí)現(xiàn)等。
　　最后，在VC++6.0平臺(tái)利用MFC的框架開發(fā)了一個(gè)基于對(duì)話框的壓縮感知磁共振重建軟件。該軟件實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：（1）建立圖像模型及引入儀