Reconstruction d'images de résonance magnétique à partir de l'espace k partiel

= Partial k-space Magnetic Resonance images reconstruction

• Auteur / Autrice : Josiane Adrienne Yankam Njiwa
• Direction : Yue Min Zhu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Images et systèmes
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coeur

Reconstruction d'image

Imagerie par résonance magnétique

Résumé

Dans le souci d'éviter les artéfacts que pourrait provoquer le mouvement sur la qualité des images, l'obtention de temps d'acquisition de données courts est essentielle en imagerie par résonance magnétique (IRM). En particulier, comme des sujets malades ont la plus part du temps des difficultés à retenir leur respiration pendant l'examen, il devient par conséquent impératif de recueillir l'information nécessaire le plus rapidement possible dans certaines études, telles que celles réalisées en imagerie cardiaque. L'acquisition partielle des données de l'espace k est une pratique couramment utilisée dans le but de diminuer le temps d'acquisition des données en IRM. La nécessité d'accélérer ce temps d'acquisition et/ou d'augmenter la résolution spatiale des images en résonance magnétique nucléaire (RMN), a conduit à la proposition de plusieurs méthodes de reconstruction qui acquièrent les données de l'espace k de façon partielle, tant pour des objets statiques que pour des objets ou études dynamiques. Ces méthodes utilisent des informations à priori (données acquises) pour retrouver celles manquantes. Ce manuscrit présente trois méthodes de reconstruction IRM utilisant les données de l'espace k acquises partiellement. La première méthode proposée est dédiée à la reconstruction d'objets ou d'organes statiques, tandis que les deux autres sont consacrées à la reconstruction d'organes dynamiques (application à l'imagerie cardiaque). Ces trois méthodes sont basées sur l'utilisation, dans l'algorithme de reconstruction, du concept d'image analytique, combinée, dans le cas des images statiques, à l'exploitation des redondances dans les données de l'espace k, et à l'utilisation des redondances temporelles associées à la substitution des données, pour les organes en mouvement. Ces méthodes ont été évaluées, dans le cadre de la reconstruction d'images statiques, par des expériences sur des images simulées auxquelles ont été rajouté un terme de phase pour la destruction de la symétrie hermitienne. On a utilisé également des fantômes physiques et de vraies images de cerveaux humains. Les deux autres méthodes ont été évaluées par des expériences sur de vraies séquences ciné cardiaques humaines. Le schéma de reconstruction proposé pour la reconstruction d'images statiques permet la réalisation d'une réduction du temps d'acquisition d'un facteur de 2. En ce qui concerne les images dynamiques, une réduction du temps d'acquisition d'un facteur de 4 a été réalisée, tout en maintenant une bonne qualité de reconstruction, tant sur le plan visuel que quantitatif (bon rapport signal sur bruit, faibles valeurs d'erreurs).

With the aim of avoiding the bad influence which the movement could have on the quality of the images, short acquisition time is mandatory in magnetic resonance imaging (MRI). Especially for sick patients who have problems holding their breath during examination, it becomes consequently imperative to collect necessary information as faster as possible in certain studies, such as those carried out in cardiac imaging. Partial k-space acquisition is a common way used to shorten the data acquisition time in MRI applications. For the sake of short acquisition time and/or increased spatial resolution of the reconstructed images, several methods have already been proposed, which partially acquired the k-space data. These methods use a priori information to recover the missing data. This manuscript presents three MRI reconstruction methods using partial k-space data. The first proposed method is dedicated to the reconstruction of static objects or organs, while the two others are devoted to the reconstruction of dynamic organs (application to cardiac imaging). These three methods are based on the use, in the reconstruction algorithm, of the analytic image concept, combined in the case of the static images with the exploitation of the redundancies in the k-space data, and with the use of the temporal redundancies associated to the data substitution, for the moving organs. These methods were evaluated, within the framework of static images reconstruction, by experiments on simulated images to which were added a slowly varying phase term to destroy the Hermitian symmetry, and also on physical phantoms and true human brain images. The two other methods were evaluated by experiments on true human cardiac sequences. The proposed reconstruction schema allows achieving a reduction of the acquisition time by a factor of 2, for the static images reconstruction. With regard to the dynamic images, a reduction of the acquisition time by a factor of 4 was carried out, while maintaining a good reconstruction quality, as well on visual meaning as quantitative meaning (good signal to noise ratio, low error values).