压缩感知联合并行采集技术的屏气3D LAVA FLEX序列在肝脏磁共振快速成像中的应用

目的探讨压缩感知(compressed sensing,CS)不同加速因子(acceleration factor,AF)联合并行采集技术(parallel acquisition technique,PAT)基于区域增长和相位校正水脂分离技术的三维肝脏容积加速采集(three-dimensional liver acqusition with volume acceleration flexible,3D LAVA FLEX)屏气序列在肝脏MR快速成像中的应用。材料与方法招募28名健康受试者,采用GE Architect 3.0 T MR仪行结合PAT AF 2以及不同CS AF的屏气3D LAVA FLEX序列的肝脏扫描。扫描序列分为五组,分别为PAT 2组和基于PAT 2的CS 1.2、CS 1.5、CS 2、CS 2.4组。由两位观察者分别对肝脏的水相、同相位(in-phase,IP)、反相位(opposed-phase,OP)图像质量进行5分制主观评分。取肝门水平的同一层面,放置感兴趣区域(region of interest,ROI)于肝右叶前、后段和肝左叶内、外段及其同一相位方向的右侧竖脊肌。记录各个ROI的平均信号强度(signal intensity,SI)及竖脊肌的噪声强度(standarddeviationg,SD)值,分别计算图像信噪比(signal-to-noiseratio,SNR)以及对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)。用组内相关系数(intra-class correlation cofficient,ICC)分析两位观察者主观评分和测量数据一致性;用Kruskal-Wallis H检验分析主观评分间差异;使用单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)对比不同组间SNR、CNR的差异。结果两位观察者对图像质量的主观评分及测量数据均为一致性良好(ICC>0.75)。五组水相、IP和OP图的主观评分组间差异有统计学意义(P<0.001,P<0.001,P<0.001)。五组图像肝右叶前、后段和肝左叶内、外段SNR的组间差异有统计学意义(P<0.001,P=0.004,P=0.002,P<0.001),CNR的组间差异无统计学意义(P=0.802,P=0.979,P=0.772,P=0.910)。当CS AF=2.4时,水相、IP、OP图像的主观评分与常规PAT 2组差异有统计学意义(P=0.009,P<0.001,P<0.001),肝右叶前、后段和肝左叶内、外段SNR与常规PAT 2组差异有统计学意义(P=0.010,P=0.002,P<0.001,P<0.001)。结论随着CS AF的增加,扫描时间逐渐缩短,在保证图像质量的前提下,基于PAT AF 2的屏气3D LAVA FLEX序列临床推荐CS AF 2作为肝脏动态增强和IP、OP成像的扫描参数,并且比常规PAT AF 2的方案扫描时间下降44%,成像效率大幅提高。

结合非线性GRAPPA与SENSE的并行磁共振成像

针对SENSE并行磁共振成像中采用补零缺失数据方法估计敏感度分布不准确性的问题,提出采用非线性GRAPPA方法估算缺失的K空间欠采样数据.计算并行线圈的敏感度分布,将这些敏感度分布应用于SENSE并行磁共振成像.采用不同加速因子的脑磁共振K空间欠采样数据以验证提出算法的重建性能.实验结果表明,与单一的非线性GRAPPA和SENSE重建算法相比,该混合NLGRAPPA-SENSE算法在加速因子较大时可以重建出更加准确的磁共振图像,具有更低的噪声功率(AP)和更高的信噪比(SNR)性能.

胃癌磁共振扩散加权成像:并行采集联合分次屏气多信号平均技术的临床研究

目的探索实现胃癌磁共振扩散加权成像(DWI)的技术因素,评价胃癌DWI的临床应用价值。方法扩散加权单次激发平面回波成像(SS-EPI)序列连续检查胃癌患者53例,其中前期17例进行ASSET-DWI成像方法研究,结合分次屏气多信号平均技术,以肿瘤显示、伪影分级、对比噪声比(CNR)为评价标准,比较有无ASSET及不同信号平均次数(NEX)与ASSET搭配所得DWI图像的质量,确定成像参数;利用确定序列对后续36例胃癌进行成像研究,确定胃癌及非癌胃壁的DWI影像学表现及ADC值范围。扩散敏感梯度取b=0、1000s/mm2。结果ASSET-DWI组较无ASSET组成像速度提高,相关伪影(磁敏感伪影、化学位移伪影及Ghost伪影)轻且图像基本无变形(P<0.01);分次屏气采集对ADC值计算无影响(P>0.05);分次屏气多信号平均(4NEX)采集,可基本消除ASSET相关伪影,具备良好的对比噪声比。胃癌癌肿在DWI图上表现为稳定的高信号,平均ADC值为(1.17±0.22)×10-3mm2/s,非癌胃壁表现为低信号,平均ADC值为(1.94±0.28)×10-3mm2/s,二者差异有统计学意义(P<0.01);以ADC值<1.46×10-3mm2/s作为判定胃癌的标准,敏感性97.0%,特异性90.9%。结论8通道体部相控阵线圈联合ASSET技术及分次屏气多信号平均采集,实现了胃癌高b值扩散加权成像;ADC值可作为胃癌诊断的辅助指标。

磁共振成像相阵控线圈及并行成像技术

磁共振并行成像技术是近几年发展起来的最新技术,它是以多通道相阵控线圈为基础。SMASH技术是以同时采集相阵控线圈的不同空间敏感度的线性组合信号,这种线性组合来减少相位编码,减少成像时间。SENSE技术,通过增加k空间中采样的步距,即减少相位编码的采样步数,使成像速度加快。设计相阵控线圈要考虑谐振频率,阻抗匹配,互阻抗等问题。

基于自一致性的磁共振并行成像高效重构算法

磁共振并行成像技术能够显著地减少成像时间,然而高质量的图像重构比较困难.为了提高重构图像的质量,基于自一致性的SPIRiT框架,提出了一种高效的重构算法.该算法针对一个含有数据一致性、校准一致性和联合稀疏性正则项的复杂优化问题,首先将该问题简化成一般性最优化问题;再使用算子分离算法将其分解成一个梯度计算问题和一个可通过软阈值法求解的去噪问题;最后,再使用加速方案对算法进行加速.实验结果表明,当加速因子为8时,采用所提出的新算法的重构图像比采用POCS算法的重构图像的SNR提高约2.4,dB,且重构时间也节约了约30%.对于要求高质量重构图像的场合,所提出的算法能够满足需求.

磁共振并行成像射频线圈的优化设计进展

综述了并行成像线圈的优化设计方法及其发展,并对其进行了比较、分析与展望。

基于鲁棒估计的并行磁共振成像中部分数据重建算法

部分傅立叶数据重建和多通道并行成像是两种有效的磁共振快速成像技术,两种技术都是通过减少梯度编码步数来缩短数据获取时间.结合技术相比于单项技术可以更加有效地提高扫描速度.但是,由于在部分数据恢复过程中由于共轭对称性的破坏会产生破坏数据并且带来相位偏移,使得在之后进行的并行重建过程产生误差,造成重建图像产生伪影.文中提出了一种新的约束重建算法去消除重建图像中产生的伪影.算法应用AM鲁棒估计的框架对破坏数据进行数据修正,很好地抑制了异常值对数据集造成的影响.实验结果显示文中算法达到了优质快速成像的目的,更具有实用性.

一种改进的磁共振并行成像k空间数据采集算法

为进一步缩短磁共振成像时间,改善图像质量,提出了一种改进的有限脉冲响应(FIR)GRAPPA算法.与传统的权重固定的FIR GRAPPA算法模型相比,该算法考虑了相位方向的变化,包含更多的k空间数据且更符合并行成像数据拟合的物理过程.为验证该算法的有效性,对人体心脏和大脑图像的原始数据分别进行仿真实验,得到了在较大加速因子下的重建图像及均方误差.与传统的GRAPPA算法及其他改进的GRAPPA算法进行比较,结果发现,利用改进算法重建的图像更清晰,均方误差更小.因此,本文提出的改进GRAPPA算法有效可行.

并行磁共振成像的回顾、现状与发展前景

经过20多年的发展,磁共振成像已经成为临床医学影像学检查最重要的手段之一,但缩短采集时间仍然是磁共振成像研究的重要问题之一。最近10年,成像速度的提高主要依赖于多通道线圈采集技术的出现和并行成像算法的发展。本研究介绍了并行成像的发展历程,并对现有重建算法及其应用进行了阐述、比较与分析。

并行磁共振成像SMASH算法的C++语言实现

对并行磁共振成像的k空间域SMASH算法进行了研究,提出了具体的工程实现方法.用C++语言创建了SMASH算法类,该类实现了5种功能:读入k空间数据,计算线圈灵敏度,求解谐波系数,拟合生成未采集的k空间数据,然后用逆傅立叶变换重建得到图像.对原始数据的重建结果表明:该算法类可以成功重建图像,为并行MRI图像重建算法在工程实现中提供了重要参考.

并行采集技术在脑磁共振弥散加权成像中的应用

为评价磁共振并行采集技术(ASSET)在颅脑磁共振弥散加权成像中的应用价值,分析30例患者同时行颅脑核磁共振弥散成像(DWI)与加ASSET技术的DWI检查资料。结果,常规DWI在气颅交界区磁感应性伪影明显高于加ASSET技术的DWI,尤其在颞叶与额叶显示较差,而且,前者组织间对比也低于后者。表明加ASSET技术的DWI图像质量好,组织间对比高,磁感应性伪影明显降低,利于边缘小病灶的显示。

基于非局部均值平滑约束的并行磁共振成像重建算法

目的提出一种图像重建新算法提高磁共振并行成像质量,消除图像中的噪声与伪影。方法在现有并行成像重建算法中引入基于非局部均值的空间平滑约束。结果在加速因子较大时,本算法可以有效地抑制重建图像中的噪声及伪影。结论通过在并行成像算法中引入基于非局部均值的平滑约束。

磁共振并行成像线圈敏感度计算方法的比较分析

对磁共振并行成像技术的线圈敏感度的几种计算方法进行了阐述、比较和分析。

一种并行磁共振成像伪影消除方法

多线圈采集技术与并行成像算法通过降低磁共振成像所必需的梯度编码步数有效提高了成像的扫描速度。但是在数据采集过程中,运动常常会使线圈数据发生异常,从而对最终重建图像质量产生很大影响。本文提出了一种新的重建算法去消除重建图像中产生的伪影。算法把破坏数据看成观测数据样本中的异常值,应用了AM鲁棒估计进行数据修正,很好的抑制了异常值对数据集造成的影响。本研究分别对多线圈并行采集的体模数据与真实脑部数据进行了实验,结果显示算法可以有效消除破坏数据在重建图像中产生的伪影,并通过对比实验充分显示了本算法的优越性。

基于感兴趣区约束的并行磁共振成像重建算法

目的:并行磁共振成像利用敏感度编码降低成像所需的梯度编码步数,从而缩短数据扫描时间,本文旨在提出一种磁共振并行成像重建新算法,提高加速因子较大时的图像重建质量。材料与方法:获得精确的空间敏感度分布是提高其图像重建质量的关键之一,但是由于可用于估计的数据较少,敏感度分布中总是存在一定的噪声与伪影干扰,根据理想的敏感度分布应该在成像区域外取值为零这一特点,本文提出带感兴趣区约束的并行成像算法,首先基于区域生长和形态学方法提取出成像物体的外部轮廓构造感兴趣区,然后将该区域外的敏感度置零后引入并行重建算法,以避免成像区域外的伪影与噪声对重建的影响。结果:通过8通道线圈并行采集的体模数据重建实验表明,在加速因子取4时,本文算法可以更有效地抑制重建图像中的噪声及伪影,实现高质量的图像重建。结论:通过在并行成像算法中引入带感兴趣区的约束,可使加速因子较大时并行磁共振成像的图像重建质量获得一定的提升。

磁共振并行成像技术综述

介绍了常用的磁共振成像加速方法,其中并行成像尤为重要,因为它可以和其他加速方法互补;还介绍了5种常见的并行成像方法:利用局部灵敏度的部分并行成像、灵敏度编码、空间谐波同时获取、泛化自校正部分并行获取、与基于阵列线圈灵敏度的并行编码与复原。最后,讨论了这5种方法的互相联系,以及在工业上的应用,并展望了动态成像和非笛卡尔坐标扫描的发展。

基于油水分离的核磁共振并行温度成像及噪声分析

基于油水分离的核磁共振温度成像能够有效减少常规水质子共振频率测温法的各种误差,但成像速度受到多梯度回波序列TR时间的限制。本文使用SENSE并行成像技术对成像过程进行加速,并建立相应的噪声分析模型。同时提出逐通道重建方法解决自标定SENSE技术中的相位缺失问题,并采用CORNOL正则化方法降低高加速倍数时的温度图噪声。定性和定量数值模拟结果验证了并行温度成像方法和噪声分析模型的有效性。体模实验结果表明,若采用正则化SC-SENSE重建技术,使用4通道头部线圈时净加速倍数可达2.7倍。

基于深度递归级联卷积神经网络的并行磁共振成像方法

快速磁共振成像是磁共振研究领域重要的课题之一.随着大数据和深度学习的兴起,神经网络成为快速磁共振技术的重要方法.然而网络性能表现和网络参数量之间较难取得平衡,且对于多通道数据重建的并行成像问题,相关研究较少.本文构建了一种深度递归级联卷积神经网络结构,用于处理并行成像问题.这种网络结构在减少网络参数量的同时,能够尽可能地提高网络的表达能力,提高网络重建的精确度.实验结果表明,相较于传统并行成像方法,通过训练好的神经网络对欠采样磁共振数据进行重建,可以得到更准确的重建结果,且重建时间大大缩短.

多通道并行采集技术在3.0T术中磁共振成像的应用价值

目的探讨并行采集技术在术中磁共振成像(Intraoperative Magnetic Resonance Imaging,iMRI)系统的应用价值。方法基于3.0 T iMRI系统,对20例正常被试进行T1轴位、T2轴位、T2反转恢复序列轴位、T2矢状位四个序列的常规采集和并行采集,计算并比较常规和并行采集的成像时间、图像的不均匀性指标(Non-Uniformity Index,NUI)和主观评分。结果相较于常规采集,采用并行采集技术的总扫描时长缩短了41.9%。并行采集技术下图像的NUI和主观评分相较于常规采集无显著差异(P>0.05)。结论并行采集技术在iMRI系统的应用有效缩短了扫描时长,且对术中成像质量无影响,可以为提高手术效率、保证患者安全提供技术支持。

基于同时多层激发和并行成像的心脏磁共振电影成像

磁共振成像(MRI)无创无害、对比度多、可以任意剖面成像的特点特别适合用于心脏成像,却因扫描时间长限制了其在临床上的应用.为了解决心脏磁共振电影成像屏气扫描时间过长的问题,该文提出了一种基于同时多层激发的多倍加速心脏磁共振电影成像及其影像重建的方法,该方法将相位调制多层激发(CAIPIRINHA)技术与并行加速(PPA)技术相结合,运用到分段采集心脏电影成像序列中,实现了在相位编码方向和选层方向的四倍加速,并使用改进的SENSE/GRAPPA算法对图像进行重建.分别在水模以及人体上进行了实验,将加速序列图像与不加速序列图像进行对比,结果验证了重建算法的有效性,表明该方法可以在保障图像质量以及准确测量心脏功能的前提下成倍节省扫描时间.