Многокомпонентное подавление сигналов нормальной ткани в магнитно-резонансной томографии (1103847), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В работе дано обоснованиеприменения алгебраических операций с МР-изображениями от разных режимовсканирования для эмуляции изображений со специфическим распределениемтканевого контраста. Предложен способ визуализации искривленных структур.Разработана методика измерения кросс-релаксационных параметров.Практическая ценность работы в том, что в ней продемонстрированавозможность подавления сигналов от нескольких нормальных тканей сразличными временами релаксации и химическими сдвигами.
Даны практическиерекомендации по проведению МРТ-сканирования, в котором метод инверсиявосстановление применяется в комбинации с методом Диксона. Представленыдиагностические применения ИП, обеспечивающих выравнивание контраста длятканей с разными временами продольной релаксации. Показаны практическиеприменения алгебраических операций с МР-изображениями в диагностическихисследованиях. Разработано программное обеспечение для синхронного вывода намонитор изображений от реально проведенных режимов сканирования и ихалгебраических производных.
Данные об эволюции магнитного поля МРтомографа со сверхпроводящим магнитом, полученные путем обработки базыданных МРТ-исследований, могут быть востребованы для уточнения свойствсверхпроводников, а также для геомагнитометрии.7Разработана программа для полной обработки данных МРТ-операций в Kпространстве, Фурье-обработка, работа как с магнитудными, так ифазочувствительными МР-изображениями. В программе предусмотренавозможность обработки данных, полученных методом Диксона, включаяприменение алгоритма компенсации искажений на изображениях, обусловленныхнеоднородностью магнитного поля.Разработанные методики и программы полезны для всех научных и медикодиагностических подразделений, решающих аналогичные задачи и обладающихсоответствующим оборудованием.Основные положения, выносимые на защиту1.Информативность диагностического МРТ-исследования повышаетсяза счет многокомпонентного подавления фоновых сигналов нормальных тканей.Такой эффект создают комбинированные импульсные последовательности,одновременно обеспечивающие селекцию тканей как по временам релаксации пометоду инверсия-восстановление, так и по химическому сдвигу по методуДиксона.2.При управлении контрастом МР-изображений, формируемыхнаоснове эффекта инверсия-восстановление информативность повышается привыравнивании контраста между фоновыми тканями с разными временамирелаксации.3.Алгебраические операции с МР-изображениями от различныхрежимов сканирования дают дополнительную диагностическую информацию,поскольку позволяют получать изображения с особым распределением контрастаи эмулировать изображения, как от известных режимов сканирования, так и отрежимов, не имеющих реализуемых аналогов, в том числе, режимов с трех- иболее компонентным подавлением сигналов нормальных тканей.4.Измерение кросс-релаксационных характеристик тканей даетчисленную оценку степени поражения белковых структур.5.Анализ базы данных МРТ-исследований показывает, что настройкарезонансной частоты в большей части случаев происходит по сигналу от жировойткани, а не по сигналу воды.Апробация работыМатериалы диссертации были представлены: на международнойконференции «Современные достижения в магнитно-резонансной томографии испектроскопии в медицине»: Казань (2007); на международных конференциях:8NMRCM (2007, 2009, 2011, 2012, 2013), ESMRMB (2008, 2009), ECR (2012, 2013);на V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине»:Троицк (2012); на семинаре кафедры фотоники и физики микроволн физическогофакультета МГУ; на семинаре лаборатории магнитной томографии испектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ.ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 20 работ, из них 1 монография, 6 статейв рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК, и 13 тезисов докладов.Личный вклад автораВсе представленные в диссертации результаты получены лично автором.Расчетные программы, реализующие разработанные теоретические и численныеподходы, были созданы автором самостоятельно.Структура диссертацииДиссертация состоит из введения, 6 глав и выводов.
Она содержит 114страниц, 52 рисунка и список литературы из 104 наименований.9Содержание диссертацииВо введении дается общая характеристика работы. В главе 1 анализируютсяразличные способы управления тканевым контрастом - метод инверсиявосстановление,методДиксона,использованиеэффектапереносанамагниченности. Глава 2 посвящена обоснованию алгебраических операций сМР-изображениями. В главе 3 описаны эксперименты, демонстрирующиеразличные возможности управления тканевым контрастом благодаря применениюв сканирующих ИП комбинации разных методик, обеспечивающих подавлениесигналов нормальной ткани. Показано также применение для этих целейалгебраических операций с МР-изображениями.
В главе 4 описаны методикаизмерений кросс-релаксационных параметров и их использование для выявленияпатологических зон. В главе 5 приведены результаты анализа эволюциимагнитного поля внутри МР-томографа, которые получены при обработкематериалов базы данных МРТ-исследований. В главе 6 описаны возможностипрограммного обеспечения, разработанного для решения задач, поставленных вданной работе и приведены основные характеристики МР-томографа, на которомпроводились все описанные эксперименты по МРТ. В заключении приведеныосновные выводы.КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РАБОТЫДля МРТ крайне важно максимально точное выявление патологическихтканей и определение их локализации на фоне нормальных (здоровых) тканей,поэтому возможность управления контрастом играет большую роль для МРдиагностики. Одним из вариантов выделения патологических тканей являетсяиспользование специальных ИП, которые осуществляют подавление сигналовнормальных тканей.
Таким образом, удается заметно снизить мощный сигнал отфоновых тканей, определяющих шкалу яркости на стандартных МРизображениях, и улучшить качество визуализации слабых вариаций контраста вобластях поражения. Описанию ряда таких ИП посвящена глава 1.Одним из вариантов такой ИП является использование методики инверсиявосстановление. Для ее реализации требуется добавление 1800 инвертирующегоимпульса перед считывающим 900 РЧ импульсом. Положение инвертирующегоимпульса определяется временем инверсии (TI) между вышеупомянутымиимпульсами. Величина продольной намагниченности Mz в момент времени t=TI втаком случае определяется какMz(t) = M0[1-2exp(-TI/T1)], где M0 - равновесная ядерная намагниченность.10Так как сигнал в приемной катушке будет пропорционален продольнойнамагниченности, то можно выбрать время инверсии таким образом, чтобыподавить отклик от тканей с определенным временем продольной релаксации.Данный принцип положен в основу ИП FLAIR (Fluid Attenuated InversionRecovery), которая используется для подавления сигнала спинномозговойжидкости, и ИП STIR (Short Time Inversion Recovery), которая используется дляподавления жировой ткани.Однако для практики МРТ такое однокомпонентное подавление не всегдаявляется достаточным для качественной визуализации патологических тканей.Возникает необходимость двух- и более компонентного подавления сигналов отнормальной ткани.
Для одновременного подавления двух сигналов, например, отводы и от жира применяется метод двойной инверсии DIR (Double InversionRecovery), который подразумевает использование двух 1800 инвертирующихимпульсов с выбором времен инверсии исходя из соответствующих временпродольной релаксации подавляемых тканей.
С математической точки зрениявозможно подавление и более двух сигналов за счет добавления дополнительныхинвертирующих импульсов, однако, при этом происходит общее снижениесигналов от всех тканей, что приводит к потере качества изображения. По этойпричине интерес представляет комбинация последовательности инверсиивосстановления с другими селективными методами, где селекция проводилась быне на основе различия тканей по временам релаксации. Примером такого методаявляется метод Диксона, который позволяет производить разделение сигналов отразных тканей по их различиям в химических сдвигах.Наряду с возможностью полного подавления сигнала от нормальных тканейинтерес представляет получение изображений с близким по интенсивностисигналом от фоновых тканей и контрастным сигналом от областей поражения.
Этовозможно реализовать при помощи методики инверсия-восстановление, однако вданном случае выбор времен инверсии основывается на условии равенствапродольных намагниченностей нормальных тканей в момент считывания сигнала.Подавление сигналов нормальных тканей при исследованиях человека наоснове последовательности инверсии-восстановленияМетодика инверсии-восстановления обычно используется для подавлениясигналов от тканей, дающих избыточно яркий сигнал на МР-изображении. Длявнутричерепных структур это относится к спинномозговой жидкости, жидкости ворбитах, а также - жировой ткани.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
