十六、失真校正

最常見(jiàn)的功能磁共振成像采集方法施禾,梯度回波平面成像(EPI)脚线,在空氣和組織交匯處附近會(huì)出現(xiàn)偽影,如鼻竇或耳道弥搞。這是由于空氣-組織界面引起的主磁場(chǎng)(稱為B0)的不均勻性造成的邮绿,并有兩種形式:脫落和幾何失真。在與這些空氣組織界面相鄰的大腦區(qū)域(例如眶額皮質(zhì)和前顳葉)中攀例,信號(hào)丟失被視為信號(hào)減少(見(jiàn)圖3.5)船逮。 一旦采集到數(shù)據(jù)粤铭,就無(wú)法從丟失嚴(yán)重的區(qū)域檢索數(shù)據(jù)挖胃,因此最好采用減少丟失的MRI采集方法。 了解每個(gè)數(shù)據(jù)集中存在的特定退出模式非常重要。 例如酱鸭,如果由于丟失而在該區(qū)域中實(shí)際上沒(méi)有信號(hào)存在吗垮,人們將不希望得出這樣的結(jié)論:眶額葉皮層對(duì)特定的任務(wù)操作沒(méi)有響應(yīng)。 欣賞這些丟失模式的一種有用方法是將功能圖像覆蓋在已對(duì)齊的結(jié)構(gòu)圖像上(如圖3.5所示)凹髓。

除了信號(hào)損失外烁登,fMRI圖像在相同區(qū)域內(nèi)也可能在空間上失真。當(dāng)采用梯度對(duì)MRI圖像中的空間信息進(jìn)行編碼時(shí)蔚舀,磁場(chǎng)的不均勻性會(huì)導(dǎo)致結(jié)果圖像中結(jié)構(gòu)的定位錯(cuò)誤防泵,通常情況下,前額葉皮質(zhì)和眶額葉皮質(zhì)的區(qū)域會(huì)發(fā)生扭曲蝗敢。失真沿著MRI脈沖序列使用的相位編碼方向發(fā)生,該方向通常是Y(前后)軸足删。這些失真使得功能性MRI數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)圖像很難對(duì)齊寿谴。

可以使用表征B0場(chǎng)的場(chǎng)圖來(lái)對(duì)磁場(chǎng)不均勻性的影響進(jìn)行某種程度的校正(Jezzard&Balaban,1995)失受。 大多數(shù)MRI掃描儀都可以使用用于場(chǎng)映射的脈沖序列讶泰。 它們通常通過(guò)在兩個(gè)不同的回波時(shí)間獲得圖像來(lái)工作。 兩個(gè)圖像之間的相位差可用于計(jì)算局部場(chǎng)的不均勻性拂到,然后這些值可用于創(chuàng)建一個(gè)量化每個(gè)體素已移動(dòng)距離的映射痪署。 通過(guò)反轉(zhuǎn)此映射,可以確定每個(gè)體素中數(shù)據(jù)的原始位置兄旬。 圖3.6顯示了失真校正的示例狼犯。

在實(shí)踐中,使用場(chǎng)圖來(lái)使EPI圖像不彎曲時(shí)會(huì)遇到許多困難领铐。 首先悯森,如果場(chǎng)圖中存在噪點(diǎn),則這會(huì)將噪點(diǎn)引入未變形的圖像中绪撵。解決此問(wèn)題的一種方法是對(duì)場(chǎng)圖應(yīng)用某種形式的低通濾波(或平滑化處理)瓢姻,從而減少未變形圖像中的誤差(Hutton等,2002)音诈。 其次幻碱,如果場(chǎng)圖是與fMRI時(shí)間序列分開(kāi)獲取的,則必須考慮這些掃描之間的頭部運(yùn)動(dòng)细溅。 可以在整個(gè)fMRI時(shí)間序列中獲得雙回波數(shù)據(jù)褥傍,從而可以估計(jì)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的唯一場(chǎng)圖,但是這種方法很少使用喇聊。 還已經(jīng)進(jìn)行了將頭部運(yùn)動(dòng)校正和失真校正相結(jié)合的方法的工作(Andersson等摔桦,2001),但是尚無(wú)通用的工具來(lái)執(zhí)行這種集成校正,并且尚不清楚收益是否超過(guò)成本 復(fù)雜性增加邻耕。

如果采用失真校正鸥咖,則應(yīng)檢查校正后的圖像并將其與校正前的圖像進(jìn)行比較,以確保失真校正操作未引入任何偽像(如果場(chǎng)圖存在問(wèn)題兄世,則可能會(huì)出現(xiàn)這種偽像)啼辣。 如果采用失真校正,則應(yīng)檢查校正后的圖像并將其與校正前的圖像進(jìn)行比較御滩,以確保失真鸥拧。

圖3.6 使用場(chǎng)映射進(jìn)行失真校正。頂部面板:來(lái)自場(chǎng)映射掃描的原始幅值和相位圖像削解,以及展開(kāi)的相位圖(使用FSL的前奏)富弦。底部面板:額極有明顯變形的原始EPI示例,同一圖像的未扭曲版本(使用頂部面板中的場(chǎng)貼圖)氛驮,以及通過(guò)從原始圖像中減去未扭曲圖像獲得的差異圖像腕柜。(來(lái)自FSL Feed數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù))


以上內(nèi)容來(lái)自《Handbook of functional MRI Data Analysis》。

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