磁共振成像二維相位解纏方法研究.pdf

1、磁共振成像得到的信號(hào)是復(fù)數(shù)形式，包含幅度和相位。常規(guī)診斷中，往往用到的是磁共振的幅度圖像。然而，其相位也包含了大量信息，例如自旋原子核的移動(dòng)速度、磁場(chǎng)的不均勻度和磁化率變化等。因此磁共振相位可以用來(lái)估計(jì)主磁場(chǎng)均勻性和獲取臨床相關(guān)的生理參數(shù)。
　　但從復(fù)數(shù)信號(hào)中提取真實(shí)相位時(shí)，相位值卻會(huì)被限制在（-π，π)弧度區(qū)間內(nèi)，位于該區(qū)間外的真實(shí)相位被纏繞到這一區(qū)間內(nèi)。此現(xiàn)象稱為相位纏繞，得到的相位稱為纏繞相位。從纏繞相位恢復(fù)真實(shí)相位的過程就

2、叫做相位解纏。噪聲、欠采樣和物體不連續(xù)的存在使相位解纏變得困難。
　　本文提出了三種新的二維相位解纏方法。模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際磁共振相位數(shù)據(jù)被用來(lái)評(píng)估這些方法的表現(xiàn)。
　　第一種方法是基于離散粒子群優(yōu)化算法的枝切線法。這種方法先將整幅圖像的殘差分成幾組;在每組內(nèi)使用離散粒子群優(yōu)化算法對(duì)正負(fù)極性殘差進(jìn)行配對(duì);用枝切線連接每組內(nèi)配好對(duì)的正負(fù)極性殘差;最后繞過這些枝切線進(jìn)行相位解纏。
　　與最新的基于人工智能的枝切法對(duì)比，這種方法

3、能在較短時(shí)間內(nèi)得到合理的枝切線連接，且通過對(duì)殘差分組進(jìn)一步降低了計(jì)算時(shí)間。
　　第二種相位解纏方法是基于直接求解法的加權(quán)最小Lp范數(shù)法。它將整個(gè)相位圖像的解纏相位梯度與纏繞相位梯度之間差值的加權(quán)Lp范數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù);將這個(gè)目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成一個(gè)方程組，其系數(shù)矩陣采用稀疏結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存和表達(dá);最后使用直接求解法求解方程組。由于方程組的系數(shù)矩陣與解纏相位有關(guān)，因此采取迭代方式得到最終的解纏結(jié)果。
　　與一些常用方法相比，這種方法能有效

4、減少計(jì)算時(shí)間且解纏結(jié)果更準(zhǔn)確。
　　第三種方法是基于掩碼的區(qū)域增長(zhǎng)法。這種方法采用一種新的掩碼提取方式將殘差合理地連接起來(lái)作為掩碼中的零點(diǎn);將掩碼與相位導(dǎo)數(shù)方差結(jié)合構(gòu)成最終的質(zhì)量圖，這樣連接殘差經(jīng)過的點(diǎn)均被當(dāng)成零質(zhì)量（也就是質(zhì)量最差）的點(diǎn)，會(huì)被滯留到最后才被相位解纏;接著根據(jù)質(zhì)量圖將整幅圖像分成多個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行相位解纏，其中質(zhì)量最差的那個(gè)區(qū)域從多個(gè)方向進(jìn)行相位加權(quán)平均;最后將多個(gè)區(qū)域融合在一起。
　　與最新的區(qū)