Селекция тканей по временам релаксации в магнитно-резонансной томографии (1097873), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Рассматриваются различные методики, ноосновное внимание уделено методике DIR, основанной на двойномприменении эффекта инверсия-восстановление. В отличие от стандартноговарианта,подразумевающегоприменениеметодикиинверсиявосстановление для подавления сигналов воды в сочетании с химсдвиговымнасыщениемжировой ткани, метод DIR менее чувствителен к14неоднородности магнитных полей, что важно, особенно при исследованиипериферии головы.ABCDРис.
3. Визуализация патологических изменений на T2ВИ (верхний ряд) ипри методом DIR (нижний ряд). Слева направо: невринома, кровоизлияние ворбите, рассеянный склероз, двусторонняя субдуральная гематома.В связи с этим отмечается высокая эффективность применения DIRпри исследовании оболочек мозга, приведены примеры диагностическихисследований – рис.3.Поскольку действие последовательности DIR, используемой дляподавления сигналов от неподвижных нормальных тканей, не затрагиваетдвижущиеся жидкости, то определенные возможности возникают длявизуализации кровеносных сосудов и спинномозговой жидкости. Приведеныпримеры из практики исследований головного мозга, показывающиепотенциальные диагностические возможности данной методики.Кроме подавления сигналов от жира и воды методику DIR легкоприспособить для подавления любой другой пары тканей с разнымивроеменами продольной релаксации.
Например, жира и жидкости впридаточных пазухах. Приведены примеры подобной модификации DIR,которая сводится лишь к установке TIW =550 мс, вместо 1300 мс.Отмечается возможность исследования патологий неголовныхжизненно важных структур - мышечных тканей, простаты и др. На рис. 4приведенпримерисследованиязабрюшинногопространствасиспользованием режимов T2, FLAIR, STIR и DIR для пациента сонкологическим заболеванием. В режиме DIR наиболее отчетливовизуализируется опухолевый узел (отмечен стрелкой), поскольку мощныесигналы от окружающего жира и жидкости в мочевом пузыре подавлены.15T2FLAIRSTIRDIRРис.
4. Визуализация опухоли в забрюшинном пространстве.Как противовес проблемам методики DIR, связанным со снижениемна 33% полезного сигнала, отмечается расширение динамического диапазонаприемника более чем в 2 раза за счет подавления сильных фоновых сигналовот нормальных тканей.
Это можно интерпретировать как адаптациюприемника к сигналу от патологического образования. Приведен примерисследования оболочек мозга, где вследствие подавления сигналов воды ижира участок с патологически повышенным сигналом визуализируется какнаиболее яркий объект, определяющий шкалу яркости всего изображения.На основе гистограммного анализа T1-карт дано обоснованиеинформационной эффективности применения данной последовательностидля лучшей визуализации ряда патологических образований головного мозга.Отмечено, что действие данной последовательности можно рассматриватькак селективную по T1 фильтрацию.
Это связано с тем, что зависимостьсигнала от T1 описывается колоколообразной кривой, в то время, как другиеИП дают либо равномерную, либо спадающую кривую. На конкретныхпримерах показано, что применение DIR приводит к подавлению мощныхфоновых сигналов от нормальных тканей, благодаря чему расширяетсядинамический диапазон приемного тракта и упрощается картина тканевогоконтраста. В конечном итоге, улучшается визуализация патологическиизмененных зон, представленных на МР-изображениях участками со слабовыраженными вариациями тканевого контраста.Приведеныпримерыобъемнойвизуализацииучастковпатологически измененной ткани на основе применения МР-сканирования сподавлением сигналов нормальной ткани – рис.
5.16Рис. 5. 3D-рендеринг от T2ВИ – верхний ряд и DIR (нижний ряд), длявизуализации двусторонней субдуральной гематомы.Представлены примеры волюметрических исследований. Показано,что метод может быть использован для оценки изменений объема зоныпоражения в рамках динамического наблюдения – рис. 6.Объем зоны поражения(см3)13002.11.200711005.08.20049031.01.200270Количество месяцев010203040Рис. 6. Объемная обработка зоны поражения при астроцитоме и ееволюметрия в рамках динамического наблюдения.17Отмечается, что для объемной обработки данных МРТ и волюметрииможно использовать не только программные средства от фирмыизготовителя томографа, но и свободно распространяемые программныепакеты типа ImageJ.Показано применение ИП, обеспечивающих выравнивание контрастамежду спинномозговой жидкостью и веществом мозга.
Сопоставленыхарактеристики, определяющие диагностические возможности разныхметодов сканирования, включая DIR – контраст, сигнал/шум и т.д.Сопоставление проведено для нескольких десятков пациентов, прошедшихМРТ-исследования в ЦМТС МГУ и дифференцированных по группамзаболеваний головного мозга. Полученный материал позволяет определитьнаиболее информативные режимы сканирования для исследованияконкретной, априорно предполагаемой патологии. В частности, длявазогенного отека, глиозной трансформации, инфаркта мозга.В четвертой главе дается теоретическое обоснование примененияалгебраических операций с МР-изображениями, получаемыми в разныхрежимах от одной и той же зоны сканирования, для эмуляции режимовсканирования, в которых производится подавление сигналов нормальнойткани.
Проводится сопоставление интенсивностей регистрируемых сигналов,получаемых от разных режимов сканирования, и результаты алгебраическихопераций с этими величинами. Показано, в частности, что с помощьюалгебраических операций с T2 взвешенными изображениями и FLAIRвозможна эмуляция режимов STIR и DIR. Это связано с тем, что длямагнитудных изображений, полученных от алгебраических операций сизображениями T2WI, FLAIR и STIR яркость пикселов будетпропорциональна, соответственно:T2WI-FLAIR | |1- exp(-TR/T1)| - | 1-2exp(-TIW/T1)+exp(-TR/T1)| |;T2WI-STIR| |1- exp(-TR/T1)| - | 1-2exp(-TIF/T1)+exp(-TR/T1)| |;FLAIRxSTIR | (1-2exp(-TIW/T1)+exp(-TR/T1))(1-2exp(-TIF/T1)+exp(-TR/T1)|.Соответствующие графики приведены на рис. 7.1.0AC0.5(A-B)(A-B)xBED0DxECB1T1(с230T1(с123 0D1T1(с2 )301T1(с2 ) 3Рис.
7. Графики Mz(T1) для A=T2ВИ, B=FLAIR, C=STIR, D=DIR1, E=DIR2при TR/TE/TIWl/TIW2/TIF=5.6/0.02/1.3/0.55/0.08с, и (A-B),(A-B)xB,DxE.18Отмечается, что визуальное топологическое сходство графиков исоответствующих изображений для эмулированных режимов и ихпрототипов подкрепляется таким объективным показателем, как сохранениесубординации значений тканевого контраста для основных внутричерепныхструктур - жировой ткани, белого и серого веществ мозга, спинномозговойжидкости – рис.
8.Предложено с помощью алгебраических операций эмулироватьрежимы, не имеющие реализуемых аналогов, включая режимы с трех- иболее компонентным подавлением сигналов от нормальных тканей – рис. 9 иселективным выделением одного или нескольких компонентов – рис. 10.|MN|1|MN|FLAIRSTIR0.5T1 (с)T1 (с)0|MN|1231-|MN|1230.5T2WI-FLAIRT2WI-STIRT1 (с)T1 (с)0Рис. 8. Зависимость МР сигнала от T1 для жира, белого и серого веществамозга и спинномозговой жидкости (столбики слева направо) для режимовSTIR, FLAIR (верхний ряд) и их эмуляций - T2-FLAIR, T2-STIR (нижний ряд)при параметрах сканирования: TR/TE/TIW/TIF= 5.6/0.1/1.3/0.
08с.Рис. 9. Визуализация зоны поражения при астроцитоме. Слева направо:T2ВИ, DIR1,DIR2, DIR1xDIR2, MIP(DIR2), MIP(DIR1xDIR2). Для DIR1 иDIR2 параметры TIW/TIF, соответственно, 0.55/0.08 с и 1.3/0.08 с.19Рис. 10. Исследование дермоидной кисты с помощью режимов –T2ВИ,FLAIR, DIR и операции c изображениями: (T2ВИ-FLAIR)xFLAIR2.Продемонстрированонесколькопримеровпримененияалгебраических операций с МР-изображениями в практике диагностическихисследований.В этой же главе показано применение алгебраических операций сизображениями для селективного выделения на них жировой ткани, чтонеобходимо для оценки содержания общего объема жировой ткани в телечеловека. Метод применен в рамках сканирования всего тела человека,реализованного на 0.5 Тл томографе, благодаря модификации аппаратурныхузлов и разработке специализированного программного обеспечения.Рис.
11. Измерение содержания жира в теле человека с использованиемT2ВИ, STIR, T2ВИ-STIR и последующей бинаризацией изображений.20Метод предполагает проведение двух режимов сканирования – безподавления и с подавлением сигнала жировой ткани с последующимвычитанием полученных изображений. На разностном изображении,подвергнутом бинаризации – четвертый фрагмент рис. 10, определяютсяучастки повышенного сигнала, подсчитывается их общая (включаясуммирование по всем срезам) площадь.
Результат суммирования,умноженный на толщину среза, пропорционален общему объему жира.Аналогичный расчет проводится с бинаризованным Т2ВИ изображением - ,пятый фрагмент рис. 11. Результат последнего расчета пропорционаленобщему объему тела. Полученные данные позволяют оценить объемы жира,тела и их отношение.Приведены примеры применения алгебраических операций с МРизображениями в диагностических исследованиях - идентификация тканей уоснования черепа, выявление липомы и подкожной гематомы, изменений воболочке мозга, внутримозговой гематомы, опухоли в подкожно-жировойклетчатке. Отмечается специфика исследования образований с короткимивременами продольной релаксации, обусловленная тем, зависимостисигналов в режиме STIR и разностного изображения для T2-FLAIRсовпадают.
Рассматриваются проблемы реализации алгебраическихопераций, обусловленных цифровым представлением данных. Отмечается,что при этих операциях требуется учитывать константы, определяющихпропорции между исходной величиной сигнала и шкалой яркости, длякаждого из изображений.Рассмотрено применение алгебраических операций с МРизображениями для объемной визуализации зоны поражения и волюметрии.Особенность подхода состоит в использовании как MIP-реконструкции, так ирендеринга. Это позволяет представить зону поражения в виде истиннообъемного образа и при этом отобразить окружающие анатомическитеструктуры в виде слабо «подкрашенного» псевдообъемного фона, чтоупрощает локализацию зоны при разных ракурсах – рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
