Селекция тканей по временам релаксации в магнитно-резонансной томографии, страница 2

Предложен и реализован метод волюметрии и объемной визуализацииучастков патологически измененной ткани на основе применения МРсканирования с подавлением сигналов нормальной ткани. Показано наконкретных примерах, что метод может быть использован для оценкиизменений объема зоны поражения в рамках динамического наблюдения.5. Для селекции тканей по временам релаксации предложено производитьалгебраические операции с МР-изображениями, полученными от разныхрежимов сканирования одной и той же зоны интереса. Методика полезна дляпостроения МР-изображений, эмулирующих режимы, не имеющиереализуемых аналогов, в частности, режимы с трех- и более компонентнымподавлением нормальных тканей, селективным выделением одного илинескольких компонентов. Полезным приложением методики является7селективная регистрация сигнала жировой ткани с целью оценки ее объема втеле человека.6.

Предложен метод объемной МРТ-визуализации объектов, неспособныхдать сигнал ЯМР. Метод основан на применении контактирующего собъектом вещества, способного дать сигнал ЯМР. Исследуемый объектопределяется на МР-изображении по выпадению сигнала на фоне сильногосигнала от контактирующего вещества. Метод применен для визуализацииобъектов неживой природы, а также для визуализации челюстных структур.7.

Предложен способ антропометрии на основе анализа базы данных МРТисследований головного мозга. Способ предполагает, что информация оразмерах зоны сканирования сохраняется в базе данных, а границы этой зонывизуально определяются по внешним границам распределения подкожножировой клетчатки. По данным, накопленным за 5-летний период, проведенанализ изменений размеров головы за 100-летний период.Для подтверждения новизны предлагаемых методик проведенпатентный поиск, в результате которого получено 8 авторских свидетельств.Структурноеединстворезультатов,полученныхвпервые,определяется тем, что все они получены на основе концепции упрощениякартины тканевого контраста.

Для ее реализации предложены ИП, методыобработки данных, специальная подготовка объектов исследования. Все этиприемы предполагают селекцию тканей по временам релаксации.Практическая значимость результатов работыПрактическая ценность работы состоит в том, что для МРТисследования, нацеленного на выявление патологически измененной ткани,предложена стратегия, позволяющая получить наиболее информативные МРизображения. Она предполагает проведение МРТ-сканирования, нацеленногона упрощение картины тканевого контраста. Предлагается два вариантареализации данной стратегии, основанной на селекции тканей по временамрелаксации – полное подавление сигналов от нормальных тканей исканирование, при котором выравнивается контраст для нормальных тканей.В качестве конкретных ИП, способных реализовать оба варианта,предлагаются ИП, использующие эффект инверсия-восстановление, включаядважды инвертирующую ИП (DIR).

Даны примеры аналитических расчетовпараметров этих ИП. Показано применение указанных ИП в диагностическихисследованиях. Представлены образцы объемных реконструкций зонпоражения и их волюметрии.Ценность работы состоит в обосновании алгебраических операций сМР-изображениями, с помощью которых возможна эмуляция известныхдиагностических режимов, а также режимов, не имеющих реализуемыханалогов. Важным приложением данного подхода является метод оценкиобъема жировой ткани в теле человека.Значимость работы состоит в обосновании методики полученияобъемных изображений от объектов, которые не дают приемлемый для8регистрации сигнал ЯМР.

Метод позволяет визуализировать как внешнюю,так и внутреннюю поверхности объекта, и может быть востребован длядефектоскопии, анализа поверхностей, других применений. Его можноприменить для визуализации челюстных структур в МРТ-исследованияхартикуляторных органов при изучении механизма речеобразования.Ценность работы также в том, что предложен простой в реализацииметод антропометрии, основанный на анализе данных МРТ, где измерениеразмеров головы сводится к визуальному определению границ подкожножировой клетчатки на МР-изображениях.Апробация работыМатериалы диссертации докладывались:на научных семинарах факультетов и других подразделений МГУимени М.В.Ломоносова: НИИЯФ (2001), НИВЦ (2003, 2005), физическийфакультет (2004); на Евразийских конференциях: Москва (2001 и 2005); наВсероссийских конференциях: Москва (Медкомтех-2001),Краснодар(Медицина будущего - 2002), Ростов-на-Дону (Новая технологическаяплатформа биомедицинских исследований (биология, здравоохранение,фармация) - 2006), Троицк (Медицинская физика и инновации в медицине 2008), Сочи (Опухоли головы и шеи -2009); на научных сессиях: МГУ имениМ.В.Ломоносова (2008), МИФИ (2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008); нанаучных семинарах МИФИ (2004); ИОФАН (2007); на международныхконференциях: Казань.

«Современые достижения в магнитно-резонанснойтомографии и спектроскопии в медицине» (2001 и 2007), Санкт-Петербург(NMRCM-2007,2009), (EUROMAR-2008); Высокие медицинские технологииXXI века -2002 – Бенидорм (Испания); SPIE-2002, 2003, 2005 - San-Diego(USA); MEDINF-2003 - Craiova (Romania); ESMRMB–2003 - Rotterdam(Netherlands), 2005 - Basle (Switzerland), 2006 - Krakov (Poland), 2008 Valencia (Spain), 2009 – Antalia (Turkey); ISMRM–2004 - Kyoto (Japan); ECR–2004, 2010 Vienna (Austria); ISMRM–ESMRMB-2007 Berlin (Germany).International Summer School on MRI and MRS - 2007, Brasov (Romania), IIIВсеросс. конф «Теория и практика речевых исследований» - 2003, Москва,Россия; XIII сессия Российского акустического общества – 2003, Москва,Россия; IAFP-2003, Vienna, Austria; Всероссийская научно-практическаяконференция -2005, Казань, Россия; Актуальные проблемы фонетики – 2006,Москва, Россия; III Междунар.

Бодуэновские чтения -2006, Казань, Россия;33rd Int. Acoustical Conf. - EAA Symp.ACOUSTICS, "Acoustics High Tatras 2006, Slovakia; III Межд. конгресс исследователей русского языка – 2007,Москва, Россия; SPECOM-2007, Moscow, Russia; AFCP/AFCP Workshop2007, Montpellier, France; Computers and Advanced Technology in Education(CATE 2008), Crete, Greece; Acoustics 2008, Paris, France;Методика DIR, реализованная в диссертационной работе, внедренана 0.5 Тл томографе Tomikon S50 (Bruker) в НП НЦ «Современнаядиагностика», на 0.15 Тл томографе в 20-й городской больнице г.

Москвы.9Материалы по ее внедрению предоставлена инженерам, обслуживающимМР-томографы фирмы «Брукер», размещенные в Ростове, Казани,Новосибирске, Владивостоке.ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 67 работ, в том числе: 1монография. Из них 26 - в изданиях, входящих в перечень ВАК. Получено 8патентов. Опубликовано 39 тезисов докладов.Личный вклад автораИзложенные в диссертации оригинальные результаты полученыавтором лично, при его непосредственном участии или под его научнымруководством.Структура диссертацииДиссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Онасодержит 297 страниц, 100 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 222ссылок.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВ разделе Введение дается общая характеристика работы,формулируютсянаучноенаправление, актуальность темы, цельдиссертационной работы.

Отмечаютсяфакторы, затрудняющиеидентификацию тканей в МРТ-исследовании:а) времена релаксации для любой ткани вариабельны не только для разныхобъектов, но и в пределах зоны сканирования. Это связано с тем, что живыеткани не являются изолированными объектами, а интегрированы в сложноорганизованную структуру;б) сканируемый срез имеет конечную толщину. Поэтому если на каком-тоучастке сканируемого среза имеется наложение двух тканей с разнымифизическими параметрами, влияющими на контраст, то величина сигнала отэтого участка будет определяться относительным вкладом каждой из тканей.Проблема в том, что не всегда можно надежно оценить соотношение этихвкладов.

Кроме того, контраст зависит от пространственного распределениякаждой из тканей внутри среза и возможного наличия в них патологии;в) шкала яркости на МР-изображении определяется величиноймаксимального сигнала от ткани, которая не всегда представляетдиагностический интерес. В этом случае градаций яркости может оказатьсянедостаточно, чтобы надежно выявить сигнал от патологически измененнойткани, особенно если эта зона граничит с зоной сильного сигнала.Отмечаются возможные пути исследования и конкретные подходы крешению поставленных задач.

Дается краткий анализ публикаций по темедиссертации. Представлены основные положения, выносимые на защиту.Отмечается научная новизна и практическая значимость работы.Обосновывается структурное единство результатов, полученных впервые, и10их достоверность. Дается информация об апробации работы, публикациях.Отмечается личный вклад автора, а также вклад коллег и других соавторов вподготовке публикаций и обработке материалов по теме диссертации.Приведена структура диссертации.В первой главе приводится литературный обзор, посвященныйпубликациям, авторы которых наиболее близко подошли к разработкерешенных в диссертации проблем.Даются исторические справки,касающиеся развития ядерного магнитного резонанса и магнитнорезонансной томографии. Кратко изложены основы ЯМР и МРТ, даныформулы и пояснения, необходимые для понимания выражений,фигурирующих в последующих разделах и главах диссертации.В начале главы излагается концепция упрощения картины тканевогоконтраста, основанная на подавлении сигналов от нормальных тканей.