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fMRI伪影抑制方法研究

作　者: 陶华
导　师: 罗立民
学　校: 东南大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 功能磁共振成像 BOLD 回波平面技术伪影 ghost 刚体平移凸集投影 ROI 重建线性拟合信噪比数学形态学
分类号: R445.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

功能磁共振成像(fMRI)是90年代初磁共振成像技术的一项新发展。它以较高的空间分辨率、时间分辨率及完全无损的特性,成为现今进行脑科学和生命科学研究的重要工具。但是由于成像技术的局限性、成像设备的缺陷、成像时患者的微小运动等原因,在成像的过程中不可避免的会产生伪影。这些伪影降低了图像的分辨率,影响了功能激活区域的检测,极大降低了图像的临床诊断价值。本文对在功能核磁共振中较常见,对图像质量影响较大的EPI ghost伪影和运动伪影进行了研究。我们实现了多种抑制EPI ghost伪影的方法,包括:奇、偶行分别重建法、凸集投影法、二阶矩方法。通过对仿真数据和真实数据的实验,我们分析和比较了这些方法性能,发现最实用的是二阶矩方法。我们将线性拟合算法引入了凸集投影法和二阶矩方法,减小了算法的计算量,提高了伪影抑制的效果和抗噪声的性能。对运动伪影,主要研究了校正图像平面内刚体平移运动伪影的方法和校正层位选择方向上刚体平移运动伪影的方法。我们研究了这些方法校正伪影的效果、计算速度和抗噪声性能。在此基础上,我们结合相位校正方法和幅度校正方法,在仿真实验中成功地实现了三维刚体平移运动伪影的校正。我们提出了一种基于数学形态学的ROI自动提取方法。它无需关于图像的先验知识,可以在伪影不是很剧烈,噪声也不是太强的情况下,比较精确地提取出ROI。本课题受973计划资助,项目编号:2003CB716102。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9
  1.3 本位的组织结构和主要内容  9-10
  参考文献  10-12
第二章功能磁共振成像技术  12-21
  2.1 磁共振成像技术  12-16
    2.1.1 核磁共振现象  12-13
    2.1.2 核磁共振信号检测  13-14
    2.1.3 核磁共振图像的生成  14-16
  2.2 BOLD 对比度机制  16-17
  2.3 EPI 成像原理  17-19
  参考文献  19-21
第三章 EPI ghost 伪影抑制方法  21-45
  3.1 引言  21-22
  3.2 EPI ghost 伪影的数学描述  22-23
  3.3 EPI ghost 伪影相位校正方法  23-27
    3.3.1 现有方法简介  23-25
    3.3.2 改进的凸集投影法  25-26
    3.3.3 改进的二阶矩方法  26-27
  3.4 基于数学形态学的ROI 自动提取方法  27-28
  3.5 实验和讨论  28-42
    3.5.1 仿真数据实验  28-36
    3.5.2 真实数据实验  36-42
  3.6 小结  42-43
  参考文献  43-45
第四章运动伪影抑制方法  45-66
  4.1 引言  45-46
  4.2 刚体平移运动伪影的数学描述  46-47
  4.3 刚体平移运动伪影校正方法  47-52
    4.3.1 相位校正方法  47-50
      凸集投影法  47-49
      频谱平移法  49-50
    4.3.2 幅度校正方法  50-52
    4.3.3 三维刚体平移运动伪影校正方法  52
  4.4 实验和讨论  52-64
    4.4.1 相位校正方法仿真实验  52-57
      凸集投影法仿真实验  52-54
      频谱平移法仿真实验  54-57
    4.4.2 幅度校正方法仿真实验  57-58
    4.4.3 三维刚体平移运动仿真实验  58-59
    4.4.4 噪声实验  59-64
  4.5 小结  64-65
  参考文献  65-66
第五章总结和展望  66-68
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-68
致谢  68

fMRI伪影抑制方法研究

内容摘要

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