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面向脑神经结构重建的图像处理方法研究

作　者: 周杰
导　师: 杨志永
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 神经纤维 Q-空间成像 Q-Ball 成像 DICOM 图像重建 Funk-Radon 变换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
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内容摘要

本文结合国家自然科学基金项目,以脑部有交叉、弯曲、分叉等情况的复杂神经纤维为研究对象,研究了磁共振理论下的Q-Ball 成像处理方法,并据此设计了实验,对所得数据进行了重建处理,得到了重建图像。取得如下成果:分析了Q-空间成像的理论,对扩散信号进行了傅里叶计算得到扩散函数,并对扩散函数进行径向积分得到体素的方向分布函数ODF值。以此理论为基础,研究了Q-Ball成像方法,研究其重建基础Funk-Radon变换,逐步计算其重建公式,并用Matlab编程实现重建计算过程。实验数据以DICOM格式进行保存,研究了DICOM文件的结构并分析DICOM标准以便能正确读取数据。用Matlab编程实现了图像数据的读取,设计了图像重建处理过程包括坐标变换、RGB颜色表示法和极值化处理,并用VTK编程实现可视化。设计了Q-Ball成像的实验,使用能减小图像失真的重聚焦回波脉冲序列,确定采样参数,并设计二十面体梯度编码方案来确定采样方向。使用编译的Matlab及VTK程序对所得灰度图像进行数据读取、重建计算及显示。得到了神经纤维的ODF图像,清晰显示了交叉神经纤维的走向。本文研究成果在处理复杂神经纤维走向的理论中具有一定的探索意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 研究意义  7-9
  1.2 磁共振成像的基本原理  9-12
    1.2.1 扩散各向同性和各向异性  9-10
    1.2.2 磁共振原理  10-11
    1.2.3 梯度磁场  11-12
  1.3 国内外研究状况  12-15
    1.3.1 磁共振成像方法的提出  12-13
    1.3.2 扩散张量成像  13
    1.3.3 Q-空间成像及Q-Ball成像  13-14
    1.3.4 脑神经纤维的数据处理及重建方法  14-15
  1.4 本课题研究的主要内容  15-16
第二章 Q-空间成像和Q-Ball成像  16-23
  2.1 引言  16
  2.2 扩散张量成像理论回顾  16-17
  2.3 Q-空间成像基本原理  17-19
    2.3.1 傅里叶关系  17-18
    2.3.2 径向积分变换  18-19
  2.4 Q-Ball成像原理  19-20
  2.5 重建计算过程  20-22
  2.6 本章小节  22-23
第三章脑神经纤维的数据处理及重建方法  23-35
  3.1 前言  23
  3.2 DICOM文件格式解析  23-28
    3.2.1 DICOM文件结构  23-26
    3.2.2 DICOM数据集结构  26-28
  3.3 DICOM文件读取  28-31
  3.4 DICOM3.0 标准简介  31-33
    3.4.1 DICOM标准的提出  31
    3.4.2 DICOM标准的主要内容  31-33
  3.5 可视化方法  33-34
  3.6 本章小节  34-35
第四章实验设计及图像重建结果  35-51
  4.1 引言  35
  4.2 实验采样部位确定  35-38
    4.2.1 大脑坐标系  35-36
    4.2.2 大脑白质纤维结构  36-38
  4.3 实验脉冲序列的确定  38-40
    4.3.1 脉冲序列定义  38-39
    4.3.2 脉冲梯度自旋回波序列  39-40
    4.3.3 重聚焦自旋回波序列  40
  4.4 采集参数及序列参数确定  40-41
  4.5 采样方向的确定  41-44
  4.6 图像重建结果  44-50
  4.7 本章讨论  50-51
第五章总结与展望  51-53
  5.1 总结  51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-57
发表论文和参加科研情况说明  57-58
致谢  58

面向脑神经结构重建的图像处理方法研究

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