ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Основа явление ЯМР 6
1.2 Спиновое эхо 9
1.3 Градиенты магнитного поля 12
1.4 K - пространство 16
1.5 Методы преобразование Фурье 18
1.6 Tb T2, и р изображения 18
1.7 RARE (Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement) 20
1.7.1 Импульсная последовательность турбо спин-эхо (RARE).... 22
1.7.2 Быстрое улучшенное спин-эхо или HASTE последовательность..^
2. ПРАКТИЧЕСКИЙ ЧАСТЬ 28
2.1 Моделирование 28
2.1.1 Моделирование эффектов релаксации при различных стратегиях
заполнения k - пространства 28
2.1.2 Моделирование эффектов нестабильности РЧ системы 33
2.2 Верификация на клиническом МРТ сканере и оптимизация
параметров измерения 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44
Магнитно-резонансная томография - это метод получения изображения внутреннего строения исследуемого объекта с помощью явление ЯМР. Метод МРТ основан на принципах ядерно-магнитного резонанса, который позволяет получать данные о физических и химических свойствах молекул. Метод был назван магнитно-резонансной томографией (МРТ), а не ядерно-магнитной резонансной томографией (ЯМРТ) из-за негативных ассоциаций со словом "ядерный" в конце 1970-х годов.
Качество изображения зависит от многих параметров, в том числе и от импульсной последовательности и ее параметров. Импульсная последовательность - это совокупность РЧ импульсов, направленных на получение сигнала ЯМР и градиентов, кодирующих пространственную локализацию спинов. Для проведения анализа импульсной последовательности, можно использовать метод фазовых диаграмм [1,2]. Метод описывает проведения произвольных спиновых изохромат, а суммарную намагниченность в результате любой импульсной последовательности можно рассматривать как суперпозицию многих изохромат. Изменения параметров импульсной последовательности, в том числе длительностей и амплитуд градиентов и параметров РЧ импульсов и порядка их следования приводит к изменениям, как и контраста, пространственного разрешения и сигнала шум в изображениях[3].
Поскольку для большинства патологий характерно отличие их времен релаксации Т1 и Т2 от окружающих тканей, большое значение для клинической диагностики имеет получение хороших МРТ изображений с контрастом по временам релаксации Т1 и Т2 [4].
Использование ЯМР для медицинских исследований возможно благодаря тому, что в основном человеческое тело состоит из жира и воды. Жир и вода состоят из множества атомов водорода, что делает человеческое тело состоящим на 63% из атомов водорода[5]. Атом водорода 1H обладает магнитными свойствами и следовательно, от него возможно наблюдать сигнал ЯМР. Магнитно-резонансные изображения в большинстве случаев строятся по интенсивности локального сигнала ЯМР 1H.
Величина сигнала в вокселе (3-х мерный элемент изображения) зависит и от таких факторов, как, например, толщина выбранного среза, объема воксела, правильности подбора кодирующей
последовательности, однородности магнитных полей и многих других. Подбор наилучших параметров сканирования, для получения наибольшего сигнала, связан и с техническими ограничениями аппаратуры, и с другой, с необходимостью сохранить разумное время сканирования, а также с ограничениями на скорость переключения градиентов и радиочастотную нагрузку связанными с безопасностью измерений на живых объектах.
Быстрое измерения на основе мульти-эхо последовательности Карр-Парселл Мейбиум-Гилла с усилением контраста за счет диффузии (RARE) [6], а также называемой турбо спин-эхо (TSE) или быстрое спин-эхо (FSE), на сегодняшний день наиболее часто используются для получения Т2-взвешенных изображений для клинической визуализации [2].
Цель данной работы состояла в моделировании влияния на получаемые МРТ изображения эффектов релаксации при различных вариантах порядка следования фазокодирующих градиентов в последовательности RARE, в моделировании эффектов нестабильности МРТ аппаратуры на получаемые изображения RARE, а также в подборе наиболее оптимальных параметров измерения на клиническом МР томографе для наилучшей визуализации различий между белым и серым веществом головного мозга человека.
Моделирования последовательности RARE c различными схемами порядка следования фазокодирующих градиентов показало возможность изменения контраста изображения, потерю пространственного разрешения и отношения сигнал-шум за счет выбора различных порядков следования фазокодирующих градиентов.
C помощью моделирования показало, что нестабильность фазы и/или амплитуды сигнала в последовательности RARE приводит к существенным артефактам изображения. При случайных скачках фазы отдельных линий k-пространства артефакты не всегда явно визуализируются, однако, как видно из сравнения с неискаженным изображением, появляются «темные» и «светлые» участки с ошибкой по амплитуде более 10 %.
Проведенные на клиническом МРТ сканере измерения на человеке показали рамках возможностей модификации МРТ последовательности на клиническом сканере показали совпадающие тенденции влияния параметров сканирования на контраст и фактическое пространственное разрешение. Подобраны оптимальные параметры сканирования для наилучшей визуализации различия белого и серого вещества головного мозга. Продемонстрировано влияние турбо-фактора на фактический контраст изображения - при идентичных временах повторения TR и времени эхо ТЕ контраст по протонной плотности получен только при минимальных значениях турбо-фактора.
Результаты работы были представлены на Международном симпозиуме «Магнитный резонанс: от фундаментальных исследований к практическим приложениям», Казань 21 -23 апреля 2016 г.
