Селекция тканей по временам релаксации в магнитно-резонансной томографии, страница 5

12.В то же время, обращено внимание на то, что полное («жесткое»)подавление сигналов от нормальной ткани иногда дает слишкомупрощенную картину тканевого контраста, на которой плохопросматриваются анатомические структуры, из-за чего сложно провестиоценку локализации зоны патологии относительно нормальных тканей.Применение алгебраических операций с изображениями позволяет получитькартину со «смягченным» контрастом и облегчить решение задачи.21MIP+T2DIR3D-renderingРис. 12. Схема построения объемного МРТ-образа для зоны поражения(опухолевый узел) с использованием режима DIR. Слева – T2ВИ.В пятой главе рассматривается метод объемной МРТ-визуализацииобъектов, неспособных дать сигнал ЯМР.

Метод основан на примененииконтактирующей с объектом жидкости, способной дать сигнал ЯМР.Исследуемый объект определяется на МР-изображении по выпадениюсигнала на фоне сильного сигнала от контактирующей жидкости. Самаконтактирующая жидкость либо распределена тонким слоем по поверхностиобъекта - метод нанесения жидкости на объект, либо заполняет всепространство внутри и вне его - метод погружения объекта в жидкость.Приведены примеры объемной визуализации предметов различной природы– рис. 13.Даны рекомендации по выбору режима сканирования. В частности,для методов нанесения и погружения рекомендуется использовать,соответственно, T1- и T2-взвешенные изображения.

Отмечается, что методможет быть использован для анализа как внешней, так и внутреннейповерхности объекта, дефектоскопии, оценки проникающей способностижидкости. Даны оценки предельной разрешающей способности метода.Показано применение метода для визуализации челюстных структур приисследовании артикуляторных органов при произнесении речи – рис. 14.22Рис. 13. Примеры МРТ-3D-визуализации предметов, не содержащих водород.взДиаграмма реперныхточек артикуляторноготракта[а][у][о][ы][и][е]нзРис.

14. Визуализация зубов с помощью пластичного имплантанта (слева) иих реконструкция на МР-изображениях, получаемых при произнесениизвуков речи (справа) с использованием диаграммы реперных точек (вцентре).В шестой главе рассматривается способ антропометрии идемографического анализа на основе обработки базы данных МРТисследований головного мозга. Предполагается, что антропометрическаяинформация о размерах зоны сканирования сохраняется в базе данных, аграницы этой зоны задаются оператором, который визуально определяетвнешние границы подкожно-жировой клетчатки по предварительнополученным изображениям.Идея метода состоит в том, чтобысовместить обычныеоператорские действия по настройке режима, включая задание границ зоны23сканирования, с визуальным определением размеров черепа.

Эти действияупрощаются, если настройка производится по сигналу только от жира, чтопозволяет оценить крайние границы распределения подкожно-жировойклетчатки, распределенной по периферии человеческого черепа.Рис. 15. Принцип задания зоны сканирования для аксиальных срезов(толщина 6 мм) относительно опорных T1ВИ (3 ортогональных проекции) столщиной срезов 8 мм.Представлен статистический анализ изменений размеров головы поданным МРТ-измерений, проведенных в ЦМТС МГУ за 12-летний период –рис.16.Продольный размер головы (см) Поперечный размер головы (см)21МужчиныМужчины17201619Год рождения1920ЖенщиныЖенщины1940196019802000151920Год рождения1940196019802000Рис.

16. Графики зависимости размеров головы от года рождения,полученные путем обработки БД МРТ-исследований.Дан анализ полученных графиков. В частности, наклон графиков,начиная с 80-90 гг., объясняется тем, что у исследуемых детей формированиечерепа не завершено. В эой связи отмечается, что по полученным графикамможно оценить динамику формирования продольного и поперечногоразмеров черепа. Сравнивая протяженности наклонных участков графиков,24можно прийти к выводу, что формирование поперечного размера черепапроисходит существенно дольше.Построены графики зависимости количества пациентов от годарождения. Отмечается сходство данного графика с данными о распределениинаселения по возрастам, представленного Госкостатом РФ. В частности,определяются локальные минимумы, обусловленные низкой рождаемостью вгодыВеликойОтечественнойвойныисоответствующимидемографическими последствиями.Седьмая глава посвящена описанию экспериментальной установки –МР-томографа Tomikon S50 (фирмы «Брукер»).

Приведены основныетехнические характеристики, на основании которых оцениваютсяпредельные, возможно достижимые параметры МР-сканирования чувствительность, разрешающая способность и т.д. Представлены фрагментытекста фирменной программы, определяющей сканирующую ИП. Показанспособ ее модификации для реализации DIR.Рассмотрены технические усовершенствования, позволившиереализовать метод получения МР-изображений всего тела человека путемпостепенного перемещения тела через центр магнита. Приведены впервыеполученные в России МР-изображения тела человека во весь рост – см. рис.11. Изложен новый метод синхронизации сканирования с фазами дыханияпациента, позволяющий устранить на МР-изображении двигательныеартефакты.

Показано применение метода для экспериментов по 3D-МРвизуализации артикуляторных органов.В заключении сформулированы основные результаты и выводыдиссертации:1. Значительные резервы повышения информативности МРТ исследованиясвязаны с проведением сканирования, при котором происходит упрощениекартины тканевого контраста. Это упрощение может быть достигнуто за счетприменения сканирующих ИП, обеспечивающих селекцию тканей повременам релаксации. Указанная селекция должна обеспечить либоподавление сигналов одного или нескольких типов нормальной ткани, либовыравнивание контраста для нормальных тканей.2.

Для селекции тканей по временам релаксации удобно использовать ИП,работающие по методике инверсия-восстановление. При однократнойинверсии возможно подавление сигнала от одного или выравниваниесигналов от двух тканевых компонентов. При двукратной инверсиивозможно подавление сигналов от двух или выравнивание сигналов отчетырех тканевых компонентов.3. Эффективным средством выявления зон поражения при медицинскихМРТ-исследованиях является применение дважды инвертирующей ИП DIR(DoubleInversionRecovery),спараметрами,обеспечивающимиодновременное подавление сигналов воды и жира. Применение данной25методики приводит к подавлению мощных фоновых сигналов от нормальныхтканей, благодаря чему расширяется динамический диапазон приемноготракта, упрощается картина тканевого контраста, улучшается визуализацияпатологически измененных тканей.4.

Применение ИП DIR при исследовании зоны поражения создаетблагоприятные условия для сегментации исследуемой зоны, ее волюметриии объемной реконструкции. Это полезно для отслеживания динамикиисследуемой зоны.5. Если для сканирования одной и той же зоны интереса используютсяразные ИП, то, применяя алгебраические операции с МР-изображениями,можно извлечь дополнительную диагностическую информацию. В частности,можно эмулировать режимы, как применяемые, так не имеющиереализуемых аналогов, в которых подавляются или выделяются сигналы отзаданных тканевых компонентов.6.

К перспективным приложениям МРТ, не связанным с медицинскойдиагностикой, можно отнести объемную визуализацию объектов, которые неспособны дать приемлемый сигнал ЯМР. Метод основан на примененииконтактирующей с объектом протонсодержащей среды. Исследуемый объектопределяется по выпадению сигнала на МРТ-изображении от данной среды.Метод может быть использован для анализа внешней и внутреннейповерхностей объекта, дефектоскопии, оценки проникающей способностижидкости, исследования костных структур.7. Структурированные в базу данных материалы МРТ-исследований можноиспользовать для извлечения, анализа и статистической обработкиантропометрической и демографической информации.Автор считает необходимым отметить, что его научные интересы взначительной мере были определены его первым руководителем –профессором д.ф.-м.н.

Ю.С.Константиновым, и за это выражает емублагодарность. Автор также признателен своим коллегам за постоянноевнимание и помощь в работе. В первую очередь - профессору д.ф.-м.н.директору ЦМТС МГУ Ю.А.Пирогову. Кроме того автор признателенпрофессору д.м.н. Л.В.Губскому, ст.н.с. к.х.н. В.Л.Ярных, ст.н.с. канд.филол.н. Г.Е.Кедровой, ведущим инженерам Д.А.Тищенко и В.В.Гладуну.Особая признательность - Почетному профессору МГУ д-ру Уве Айххоффу(ФРГ). Автор выражает благодарность всем сотрудникам ЦМТС,физического и химического факультетов МГУ, врачам-диагностам,студентам и аспирантам, принимавшим активное участие в исследованиях.26ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИСССЕРТАЦИИ1.

Анисимов Н.В., Константинов Ю.С. Селективное возбуждение спиновойсистемы импульсами самосогласованного поля спинового генератора //Вест. Моск. Ун-та. Сер.3, физика, астрономия. – 1989, т.30, №5, с. 76-78.2. Pirogov Yu.A., Anisimov N.V., Gubskii L.V. Simultaneous suppression of waterand fat signals in magnetic resonance imaging // Proceedings of SPIE, 2002,V. 4681, pp.

612-616.3. Анисимов Н.В., Губский Л.В.,Пирогов Ю.А. Одновременное подавлениесигналов воды и жира в магнитно-резонансной томографии // Научн.сессия МИФИ – 2002. Сб. науч. тр. т.5, 2002, с. 71-72.4. Пирогов Ю.А., Анисимов Н.В., Губский Л.В., Куприянов Д.А. Методымагнитной томографии в современных биомедицинских исследованиях //Медицинская физика. Сб. науч.тр., М. Физич.

фак-т МГУ,2002,с.179-189.5. Пирогов Ю.А., Анисимов Н.В., Губский Л.В. Одновременное подавлениесигналов воды и жира в магнитно-резонансной томографии //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2002, №3, с. 29-33.6. Анисимов Н.В., Губский Л.В., Пирогов Ю.А.Устройство дляформирования и записи на носитель информации изображения объекта сподавлением нежелательных для регистрации тканевых компонентов.Патент РФ №32910 приоритет от 08.05.2003, зарегистр.