基于分段时空编码的超快速化学交换饱和转移磁共振成像

论文摘要

化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer,CEST)技术可以提高磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)的对比度,并能够有效检测低浓度代谢物的可交换质子。超快速成像技术对CEST MRI具有重要意义,因为极短的采集时间能够有效降低T1弛豫带来的饱和恢复影响。回波平面成像(echo planar imaging,EPI)是现阶段使用最广泛的超快速MRI技术,虽然EPI拥有良好的时间分辨率,但是其图像对磁场不均匀性和化学位移效应的抵抗性较差,易产生伪影和畸变。由Frydman等人提出的时空编码磁共振成像(spatiotemporally encoded MRI,SPEN MRI)技术延续了EPI在时间分辨率上的优点,同时对磁场不均匀性和化学位移效应的鲁棒性较高。但常规的SPEN MRI实施多层采集的时候往往面临特异性吸收率(specific absorption rate,SAR)过高的问题。2016年我们小组提出的分段时空编码(segmented SPEN,SeSPENN)技术能够降低SAR值并进一步缩短多层扫描的采集时间。本文探索了基于SeSPEN的超快速多层CEST成像方法,主要内容如下:一、详细阐述了SPEN MRI的成像机理和特点。主要包括信号的局部自旋贡献性、全解码条件以及抵抗不均匀场和化学位移效应的原理。介绍了多层SPEN MRI的特性,着重分析了全局多层时空编成像码技术和分段多层时空编码成像技术。说明了超分辨率重建对SPEN MRI的重要性,并介绍了本文使用的去卷积重建算法。二、提出了一种基于分段时空编码的超快速多层CEST成像技术(CEST SeSPEN)新方法。通常使用的快速自旋回波(fast spin echo,FSE)成像技术可以为CEST提供质量较好的图像,但是其扫描一幅Z谱花费的时间过长。EPI技术虽然能够缩短CEST的多层成像采集时间,但是EPI的图像对磁场不均匀性和化学位移效应的鲁棒性较低。实验证明我们提出的CEST SeSPEN成像技术可以提高图像对不均匀磁场的鲁棒性从而减少图像的畸变,而且能够进一步缩短CEST的多层成像采集时间从而降低T1弛豫的影响。三、针对CEST SeSPEN MRI使用的连续波(continuous wave,CW)饱和模块对硬件要求过高的情况,以脉冲链(pulse train,PT)技术为基础提出了一种基于脉冲链饱和的CEST SeSPEN MRI方法。相对于采用CW脉冲饱和,该方法在饱和阶段配合占空比的使用可以降低序列对磁共振成像仪的硬件要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
•   1.1 磁共振成像基础
•     1.1.1 磁共振成像简介
•     1.1.2 磁共振成像基本原理
•   1.2 超快速磁共振成像技术
•     1.2.1 回波平面成像
•     1.2.2 时空编码磁共振成像
•     1.2.3 多层超快速磁共振成像
•   1.3 化学交换饱和转移成像
•   1.4 论文主要内容和结构
•   参考文献
• 第二章 单扫描时空编码磁共振成像
•   2.1 引言
•   2.2 Chirp脉冲的特点
•   2.3 时空编码磁共振成像原理
•     2.3.1 基于90℃chirp激发脉冲的时空编码成像
•     2.3.2 基于180℃chirp重聚脉冲的时空编码成像
•   2.4 时空编码磁共振成像特性
•     2.4.1 时空编码信号的局部自旋贡献性
•     2.4.2 时空编码磁共振成像对磁场梯度场的要求
•     2.4.3 时空编码磁共振成像抗不均匀磁场和化学位移效应的能力
•   2.5 多层时空编码磁共振成像
•     2.5.1 多层全局时空编码磁共振成像
•     2.5.2 多层分段时空编码磁共振成像
•   2.6 时空编码磁共振成像的超分辨率重建
•     2.6.1 超分辨率重建的基本原理
•     2.6.2 去卷积重建算法
•   参考文献
• 第三章 基于分段时空编码的化学交换饱和转移成像
•   3.1 引言
•   3.2 成像原理及方法
•     3.2.1 成像原理
•     3.2.2 化学交换饱和转移效应的定量
•   3.3 样品准备及数据采集
•     3.3.1 样品准备
•     3.3.2 数据采集
•   3.4 实验结果
•     3.4.1 肌酸模型实验
•     3.4.2 鸡蛋实验
•   3.5 讨论
•   3.6 本章小结
•   参考文献
• 第四章 采用脉冲链饱和的分段时空编码化学交换饱和转移成像
•   4.1 引言
•   4.2 理论分析
•   4.3 实验材料和方法
•   4.4 实验结果
•   4.5 讨论
•   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

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蔡继洲

导师: 蔡淑惠,蔡聪波

关键词: 磁共振成像,时空编码,化学交换饱和转移,多层成像

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 厦门大学

基金: 国家自然科学基金11775184,11474236,81671674

分类号: O482.532;TP391.41

总页数: 77

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