Nonlinear Reconstruction Methods for Parallel Magnetic Resonance Imaging
Nichtlineare Rekonstruktionsmethoden für die parallele Magnetresonanztomographie
by Martin Uecker
Date of Examination:2009-07-15
Date of issue:2009-10-14
Advisor:Prof. Dr. Thorsten Hohage
Referee:Prof. Dr. Jens Frahm
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2566
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Description:Dissertation
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Abstract
English
Parallel acquisition techniques have been proposed to reduce the measurement times for magnetic resonance imaging. These techniques rely on the simultaneous acquisition of an undersampled data set with multiple receive coils. The aim of the thesis is to improve the quality of the reconstructed images and to achieve higher acceleration factors. The analysis of existing approaches identifies a miscalibration of the receive coil sensitivities and the bad conditioning of the reconstruction problem as the limiting determinants. The problem of inaccurate coil sensitivities is addressed with a new non-linear algorithm for auto-calibrated parallel imaging, which allows for a reconstruction of artefact-free images with higher acceleration factors and less reference data than previous linear approaches. It is further shown that the general limitation of parallel imaging, which is caused by the bad conditioning of the reconstruction problem, can be relieved by better regularization techniques.
Keywords: MRI; Image Reconstruction; Inverse Problems; Parallel Imaging
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Um die Messzeit in der Magnetresonanz-Tomographie zu reduzieren, werden sogenannte parallele Bildgebungstechniken genutzt, die eine unter-abgetastete Akquisition der Daten durch eine simultane Aufnahme der Daten mit mehreren Empfangsspulen ergänzen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Qualität der rekonstruierten Bilder zu verbessern und eine höhere Beschleunigung der Messung zu erreichen. Durch eine Analyse der existierenden Verfahren stellt sich die ungenaue Kalibrierung der Sensitivitäten der Empfangsspulen und die schlechte Kondition des Rekonstruktionsproblems als limitierend heraus. Das Problem der ungenauen Spulensensitivitäten wird mit einem neuen Ansatz gelöst, der auf einem nicht-linearen Algorithmus für die autokalibrierte parallele Bildgebung beruht. Diese Methode erlaubt eine Rekonstruktion von artefaktfreien Bildern für höhere Beschleunigungsfaktoren und mit weniger Referenzdaten als die bisher verwendeten linearen Algorithmen. Die Arbeit zeigt weiter, dass sich sich die grundsätzliche Beschränkung der parallelen Bildgebung, die durch die schlechte Kondition des Rekonstruktionsproblems verursacht wird, durch verbesserte Regularisierungstechniken abschwächen lässt.
Schlagwörter: MRT; Kernspintomographie; Bildrekonstruktion; Inverse Probleme