Accelerated Neuro-MRA Using Compressed Sensing and Constrained Reconstruction

使用压缩感知和约束重建加速神经 MRA

基本信息

  • 批准号:
    8252164
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-05-01 至 2014-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Magnetic resonance imaging (MRI) is the standard of care for most diagnostic neurological imaging, but with certain notable shortcomings. Cerebral aneurysms, still first often diagnosed either by sudden death or catastrophic hemorrhage, are best visualized with the resolution provided by computed tomography or digital substraction angiography (DSA). The speed of MRI is often not enough to visualize the arterial inputs and venous drainage of arterial-venous malformations (AVM). Ischemic stroke is the most common neurological disorder worldwide and intracranial arterial stenosis is a major risk factor for ischemic stroke. In order to improve confidence of diagnosis and provide early detection of the pathological changes in the cerebrovascular system, significant advances should be made towards spatial and temporal resolutions currently unavailable even with state-of-art MRA techniques. We have been developing acquisition and reconstruction methods that circumvent MRI shortcomings in speed and resolution to provide multi-dimensional physiological and anatomical information for neurovascular imaging. We have recognized that in order to achieve the required combinations of spatial and temporal resolution and signal-to-noise ratio we need to exploit the synergy of complementary advanced image acquisition and reconstruction techniques. Image estimation methods developed in our labs combine constrained reconstruction algorithms with non-Cartesian radial trajectories whose variable sampling density allows for both high quality extended scans and time-resolved imaging. We have already successfully developed the first generation of this technology known as the HYPR (HighlY constrained back Projection) family of imaging techniques, delivering substantial acceleration to the acquisition of serially acquired images. This proposal suggests a next generation of accelerated imaging technology for the comprehensive evaluation of vessel stenoses, aneurysms, and AVMs that will rival and surpass CT through the development of new image acquisition and reconstruction methods. These methods will utilize independent and symbiotic acceleration mechanisms of optimized radial trajectories, parallel imaging, and constrained reconstruction, including HYPR and advanced compressed sensing algorithms. These algorithms will also be supplied with data from novel highly accelerated acquisition methods: 1) a contrast-free inflow technique that eliminates the dispersion of contrast-enhanced bolus to provide superb arterial isolation, high resolution, and coverage; and 2) high quality time-averaged vascular image volumes to constrain reconstruction of time-resolved contrast- enhanced data. These methods will be evaluated in the treatment and tracking of AVMs, the evaluation of vascular stenoses and the evaluation of cerebral aneurysms. Successful completion would supplement the arsenal of tools used in stroke management as well.
抽象的 磁共振成像(MRI)是大多数诊断神经系统成像的护理标准,但有 某些值得注意的缺点。脑动脉瘤,仍然经常通过猝死或 灾难性出血,最好通过计算机断层扫描或数字分辨率来可视化 缩写血管造影(DSA)。 MRI的速度通常不足以可视化动脉输入和 动脉畸形(AVM)的静脉引流。缺血性中风是最常见的神经系统 全球和颅内动脉狭窄是缺血性中风的主要危险因素。为了 提高诊断的信心,并尽早发现 脑血管系统,应在空间和时间分辨率上取得重大进展 目前,即使使用最先进的MRA技术也无法使用。 我们一直在开发收购和重建方法,以规避速度MRI缺点 和分辨率为神经血管提供多维生理和解剖信息 成像。我们已经认识到,为了实现空间和时间的所需组合 分辨率和信噪比,我们需要利用互补高级图像的协同作用 采集和重建技术。在我们的实验室中开发的图像估计方法组合 用非属性径向轨迹的约束重建算法的可变采样密度 允许进行高质量的扩展扫描和时间分辨成像。我们已经成功 开发了这项称为HYPR的第一代技术(高度约束的背景) 成像技术家族,为串行获取图像的获取提供了实质性的加速。 该提案建议下一代加速成像技术进行全面评估 通过新的开发,船只促炎,动脉瘤和AVM的竞争和超越CT 图像采集和重建方法。这些方法将利用独立和共生 优化的径向轨迹,平行成像和约束重建的加速机制, 包括HYPR和高级压缩传感算法。这些算法也将提供 来自新型高度加速采集方法的数据:1)无对比的流入技术消除了 分散对比增强的推注,以提供精美的动脉隔离,高分辨率和覆盖范围;和 2)高质量时间平均的血管图像量限制了时间分辨对比的重建 - 增强的数据。这些方法将在AVM的治疗和跟踪中进行评估,评估 血管steNose和脑动脉瘤的评估。成功完成将补充 中风管理中使用的工具的武器库。

项目成果

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