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梯度回波序列是磁共振成像技术的一个重要分支，在当今磁共振成像中具有着广泛的临床应用。特别是脑卒中和神经退行性疾病等脑部相关成像研究中，通常使用梯度回波序列提供全脑的T1加权成像(T1W)、质子密度加权成像(PDW)、磁共振血管造影(MRA)、磁敏感加权成像(SWI)，以及脑组织和脑血管系统的定量分析，包括T1定量分析(T1MAP)、质子密度定量分析(PDMAP)、磁敏感度定量分析(QSM)等。
在临床应用中，这些多种多样的定性图像及定量分析数据通常需要对每种图像数据进行单独的数据采集，这样就需要很长的扫描时间，因此也降低了磁共振成像系统的使用效率。较长的扫描时间同时会引入更多的运动伪影，也增加了患者负担，特别是对急性脑卒中及帕金森综合症患者。同时，具有较好灰白质对比的T1W是这些疾病研究的基本且重要信息之一。但由于脑灰质和脑白质自身属性的原因，传统的梯度回波序列并不能提供很好的灰白质对比。另一方面，由于时飞法磁共振血管造影(TOF-MRA)依赖于激发块厚度、延迟时间(TR)和血流流速的关系，而通常不能对小动脉进行很好的造影。为了对小动脉进行造影，通常需要造影剂的帮助来进行对比增强磁共振造影(CE-MRA)。在磁共振成像中侵入性地使用造影剂存在己知的局限性和弊端。
本文针对上述问题，提出一种策略性采集的梯度回波(STAGE)技术，通过较少的全流速补偿的多回波梯度回波采集，同时提供覆盖全脑的定性图像和定量数据，包括T1WE、T1W、PDW、T1MAP、PDMAP、SWI、tSWI、QSM、R2*MAP、MRAV和MRA等。通过实验，STAGE技术有如下创新点:1)和现有临床技术相比，STAGE有效缩短了扫描时间，提高了系统患者吞吐量;2)通过独有算法对射频发射场(B1t)不均匀性及射频接收场(B1r)不均匀性进行了校正，提高了T1MAP、PDMAP、T1W和PDW的图像均匀性;3)创新性地提出了灰白质对比增强的T1W图像(T1WE);4)和传统QSM相比，STAGE基于多回波数据有效提高了QSM数据的图像信噪比;5)一次扫描提供自然配准的全脑血管造影及静脉系统和脑组织铁含量定量分析，包括:MRA、SWI和QSM;6)基于流速补偿和运动自旋散相相结合的MRA(iMRA)具有完全无背景组织的优点，同时有效增强了小血管的流明显示;7)提出了一种快速相位去卷曲算法，有效加速了相位图像去卷曲数据处理。
本论文的研究工作及图像后处理软件均已开发完成，并进行了产学研转换，在知名企业磁共振成像系统产品中得以实际产品转化。
在临床应用中，这些多种多样的定性图像及定量分析数据通常需要对每种图像数据进行单独的数据采集，这样就需要很长的扫描时间，因此也降低了磁共振成像系统的使用效率。较长的扫描时间同时会引入更多的运动伪影，也增加了患者负担，特别是对急性脑卒中及帕金森综合症患者。同时，具有较好灰白质对比的T1W是这些疾病研究的基本且重要信息之一。但由于脑灰质和脑白质自身属性的原因，传统的梯度回波序列并不能提供很好的灰白质对比。另一方面，由于时飞法磁共振血管造影(TOF-MRA)依赖于激发块厚度、延迟时间(TR)和血流流速的关系，而通常不能对小动脉进行很好的造影。为了对小动脉进行造影，通常需要造影剂的帮助来进行对比增强磁共振造影(CE-MRA)。在磁共振成像中侵入性地使用造影剂存在己知的局限性和弊端。
本文针对上述问题，提出一种策略性采集的梯度回波(STAGE)技术，通过较少的全流速补偿的多回波梯度回波采集，同时提供覆盖全脑的定性图像和定量数据，包括T1WE、T1W、PDW、T1MAP、PDMAP、SWI、tSWI、QSM、R2*MAP、MRAV和MRA等。通过实验，STAGE技术有如下创新点:1)和现有临床技术相比，STAGE有效缩短了扫描时间，提高了系统患者吞吐量;2)通过独有算法对射频发射场(B1t)不均匀性及射频接收场(B1r)不均匀性进行了校正，提高了T1MAP、PDMAP、T1W和PDW的图像均匀性;3)创新性地提出了灰白质对比增强的T1W图像(T1WE);4)和传统QSM相比，STAGE基于多回波数据有效提高了QSM数据的图像信噪比;5)一次扫描提供自然配准的全脑血管造影及静脉系统和脑组织铁含量定量分析，包括:MRA、SWI和QSM;6)基于流速补偿和运动自旋散相相结合的MRA(iMRA)具有完全无背景组织的优点，同时有效增强了小血管的流明显示;7)提出了一种快速相位去卷曲算法，有效加速了相位图像去卷曲数据处理。
本论文的研究工作及图像后处理软件均已开发完成，并进行了产学研转换，在知名企业磁共振成像系统产品中得以实际产品转化。