Многокомпонентное подавление сигналов нормальной ткани в магнитно-резонансной томографии (1103847), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для подавления указанных сигналовприменяют ИП FLAIR и STIR.11Режим FLAIR все чаще включается в стандартное исследование, поскольку сего помощью проще всего дифференцировать мелкие кисты от участков глиознойтрансформации. В режиме FLAIR четко определяются границы желудочков мозгаи спайки, если таковые имеются, внутри них (рис. 1).T2 FLAIRT2FLAIRРис. 1. Применение FLAIR для выявления кист (слева) и спайки внутри заднегорога левого желудочка (справа).Метод STIR часто применяется при исследовании придаточных пазух,выявления дермоидных кист, жировых образований (липом), для дифференциацииизменений в костной ткани.
Метод также применяется при исследованиипозвоночника, брюшной полости, малого таза, суставов.На рис. 2 показано применение метода STIR для исследованияпозвоночника. На T2ВИ видны две зоны аномального повышения сигнала – дискL5-S1 и позвонок L1. На T1ВИ GE повышенный сигнал виден только для зоныдиска L5-S1, что указывает на присутствии в прилегающих к диску позвонкахткани с коротким T1. На STIR сигнал от зоны диска L5-S1 низкий, чтосвидетельствует о жировой дегенерации в этой зоне. В то же время в зонепозвонка L1 сигнал повышен – это характерно для ткани с большим T1, и являетсяпризнаком воспалительного процесса.Рис. 2.
Дифференциация воспалительных изменений и жировой дегененерации впозвонках. A - T2ВИ, B - T1ВИ GE, C - STIR, D - MYUR.12Пример использования последовательности DIR с различными временамиинверсии (DIR1 (TI1/TI2=1.3/0.08с), DIR2 (TI1/TI2=1.05/0.08с)) для визуализациизоны кровоизлияния показан на рис. 3.T2DIR1DIR2Рис. 3. Визуализация зоны кровоизлияния.Выравнивание контраста между спинномозговой жидкостью и белымвеществом за счет подбора TI1 позволяет наблюдать зону поражения наоднородном сером фоне и четко обозначить ее локализацию.
Подавление сигналажира за счет подбора параметра TI2 дополнительно упрощает картину тканевогоконтраста, что способствует еще более лучшей визуализации этой зоны.Подавление сигналов нормальных тканей при исследованиях человека наоснове метода ДиксонаИспользование методов на основе селекции тканей по продольному временирелаксации не всегда удобно для диагностики. Например, при регистрациикровоизлияний и исследованиях с введением контрастных веществ.
Это связано стем, что значения T1 для крови имеют значительный разброс в зависимости отвремени, прошедшего от кровоизлияния, и других факторов. Контрастноевещество, влияющее на T1, способно накапливаться не только в зоне поражения,но и в нормальной ткани (гипофизе, жировой). Все это затрудняет интерпретациюданных МРТ. В этом случае предпочтительнее использовать ткань-специфичныеметоды, например, основанные на селекции тканей по по химическому сдвигу. Вданной работе рассматривается подход, основанный на использовании методаДиксона.13Для реализации метода Диксона необходимо получить сигналы при разныхTE.
Смысл варьирования TE в том, чтобы регистрировать сигналы воды и жиратогда, когда их поперечные намагниченности находятся либо в фазе, либо впротивофазе. В идеальном случае достаточно проведения всего двух измерений:когда соответствующие намагниченности находятся в фазе и в противофазе. Тогдаполусумма и полуразность от этих сигналов будут давать отдельно сигналы отводы и жира соответственно – двухточечный метод Диксона. Для получениясинфазных или антифазных конфигураций намагниченностей воды и жира TEзадается равным, соответственно, 1/2D или 1/D, где D – разность химическихсдвигов воды и жира. Однако такой метод дает хорошие результаты только вслучае достаточно высокой однородности поляризующего магнитного поля. Вслучае, когда поле неоднородно, требуется производить еще одно измерение,которое позволяет рассчитать поправку на неоднородность поля – трехточечныйметод Диксона (3pD).
На рис. 4 приведен пример использования трехточечногометода Диксона для визуализации дермоидной кисты.Ф=0Ф=πPhaseWaterFatРис. 4. T1ВИ и Τ1-3pD изображения при исследовании дермоидной кисты.Также представляет интерес сопоставление изображений, полученных спомощью методики инверсия-восстановление и метода Диксона (рис. 5). Глава 3посвящена объединению данных методов в одной ИП. Это возможно в силу того,что для метода Диксона важен момент считывания сигнала, т.е.
участок ИП послесчитывающего импульса, а для метода «инверсия-восстановление» – возможностьдобавления инвертирующего импульса перед считывающим импульсом.Комбинация методов «инверсия-восстановление» и Диксона позволяетреализовать подавление сигналов от двух тканей, т.е. аналог метода DIR. Однакопри использовании метода DIR для подавления сигналов жировой ткани и воды сбольшим T1, происходит одновременное подавление сигналов воды с малым T1.При использовании комбинированного подхода такого не происходит, так как дляметода Диксона время релаксации роли не играет.14T2FLAIRSTIR3pD (Water)Рис. 5. T2-FSE, включая варианты с IR, и T2-FSE-3pD при исследовании пациентас саркомой и воспалением в пирамидке височной кости.Применение алгебраических операций к МР-изображениям дляуправления тканевым контрастомОдним из основных ограничений в проведении МР-исследования являетсядлительность.
Поэтому возможность получать дополнительную информацию изстандартного набора исследований путем алгебраических операций над нимиимеет большое значение. Этому посвящена глава 2.Смысл обращения к таким операциям состоит в том, чтобы напрямуюпровести дифференциацию тканей по двум изображениям, а также эмулироватьМР-изображения от различных режимов сканирования, включая те, которыеневозможно реализовать аппаратными средствами.Обычно для МРТ-диагностики используют стандартные ИП, нацеленные наполучение T1- и T2-взвешенных изображений. Для диагностики удобно проводитьих сопоставление при идентичной геометрии сканирования и одинаковойлокализации исследуемого объекта.
Однако при визуальном сопоставлении такихизображений не всегда возможно выявить различия контраста в проблемной зонев силу особенностей зрительного восприятия. В частности, ткань, имеющая один итот же контраст на двух изображениях, выглядит более яркой, если онапредставлена на темном фоне. Дополнительным фактором является техническоенесовершенство устройства отображения (монитора). Все это вноситсубъективный фактор при сопоставлении изображений.Поэтому представляет интерес разработка методов математическойобработки изображений, позволяющих подчеркнуть эти отличия.
Наиболеепростым методом такой обработки является вычитание изображений. В практикеМРТ исследования часто применяется вычитание изображений от одного и тогоже режима сканирования для выявления функциональных изменений, связанных свведением контрастного вещества, или предъявления стимула (фМРТ). Однакоалгебраические операции с МРТ изображениями могут быть востребованы для15решения более широкого круга задач, возникающих в ходе диагностическихисследований.
Алгебраические операции с МР-изображениями от разных режимовсканирования могут применяться для селекции сигнала от жира, например, сцелью оценки содержания жировой ткани в теле человека, а также для эмуляциирежимов сканирования, ориентированных на подавление сигналов от нормальныхтканей.Приведем обоснование подобного подхода на основе рассмотрениязначений продольных намагниченностей, достигаемых спиновой системой кмоменту приложения считывающего импульса, для разных режимовсканирования.T2ВИ1-exp(-TR/T1);FLAIR1-2exp(-TIW/T1)+exp(-TR/T1);STIR1-2exp(-TIF/T1)+exp(-TR/T1) ;DIR1-2exp(-TIF/T1)+2exp(-(TIW+TIF)/T1)-exp(-TR/T1).Считывающий импульс переводит продольную намагниченность впоперечную плоскость.
Поэтому выписанные в правой колонке значенияопределяют величину МР-сигнала, а следовательно, и яркость соответствующихпикселов на МР-изображениях.Для изображений, полученных от алгебраических операций сизображениями T2WI, FLAIR и STIR яркость пикселов будет пропорциональна,соответственно:T2ВИ-FLAIR ||1-exp(-TR/T1)|-|1-2exp(-TIW/T1)+exp(-TR/T1)||;T2ВИ-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)|.Знак модуля символизирует использование магнитудных изображений.На рис.
6 представлены зависимости продольных намагниченностей от Т1при TR/TE=5.6/0.1 с для режимов T2ВИ, FLAIR, STIR в сопоставлении срезультатами алгебраических операций.Сходство между графиками для модулей продольных намагниченностейрежима STIR и разности T2ВИ-FLAIR дает основание полагать, что вычитаниеодинаково локализованных изображений T2ВИ и FLAIR даст изображение схарактеристиками, аналогичными режиму STIR. Аналогично можно провестиэмуляцию режима DIR алгебраическим выражением (T2WI−FLAIR)xFLAIR.Представляет интерес эмуляция режимов, в которых производитсяодновременное подавление сигналов до 4 тканевых компонент – IDIR1x IDIR2 (рис.6).16Удобно производить анализ изображений головного мозга, если на монитореодновременно представлены в одинаковых ракурсах четыре изображения – T2ВИ,FLAIR и их алгебраические производные T2ВИ-FLAIR и (T2ВИ-FLAIR)xFLAIR2.Для реализации такой возможности была разработана программа, работающая всреде MS Windows, обеспечивающая соответствующий интерфейс (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
