📄Работа №56754
Тема: Моделирование и оптимизация 3-мерных МРТ последовательностей для количественного определения объемов различных структур головного мозга
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
физика
Объем:
43 листов
Год:
2017
Просмотров:
143
4760
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Основные принципы магнитного резонанса 6
1.2. Поведение намагниченности в импульсном эксперименте 6
1.3. Уравнение Блоха 8
1.4. Релаксационные процессы 10
1.5. Импульсные последовательности 11
1.5.1. Спад свободной индукции 12
1.5.2. Спин-эхо томография 13
1.5.3. Последовательность MP-RAGE 14
1.5.4. Многослойная томография 16
1.6. Характеристики изображения 17
1.7. Градиенты магнитного поля 18
1.7.1. Томография по сигналам градиентного эха 20
1.8. К-пространство 21
1.8.1. По неполному набору данных Фурье-изображение 21
1.8.2. Трехмерная Фурье-томография 22
1.9. Преобразование сигнала 22
1.10. Контраст изображения 23
1.11. Отношение сигнал/шум. Усреднение сигнала 24
1.12. Т1- и Т2- взвешенные изображения 25
1.13. Функция точечного распределения (Point Spread Function) 26
1.14. Воксельная Морфометрия (VBM) 27
2. Практическая часть 30
3. Выводы 39
4. Список литературы 40
5. Приложение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Основные принципы магнитного резонанса 6
1.2. Поведение намагниченности в импульсном эксперименте 6
1.3. Уравнение Блоха 8
1.4. Релаксационные процессы 10
1.5. Импульсные последовательности 11
1.5.1. Спад свободной индукции 12
1.5.2. Спин-эхо томография 13
1.5.3. Последовательность MP-RAGE 14
1.5.4. Многослойная томография 16
1.6. Характеристики изображения 17
1.7. Градиенты магнитного поля 18
1.7.1. Томография по сигналам градиентного эха 20
1.8. К-пространство 21
1.8.1. По неполному набору данных Фурье-изображение 21
1.8.2. Трехмерная Фурье-томография 22
1.9. Преобразование сигнала 22
1.10. Контраст изображения 23
1.11. Отношение сигнал/шум. Усреднение сигнала 24
1.12. Т1- и Т2- взвешенные изображения 25
1.13. Функция точечного распределения (Point Spread Function) 26
1.14. Воксельная Морфометрия (VBM) 27
2. Практическая часть 30
3. Выводы 39
4. Список литературы 40
5. Приложение
📖 Введение
В 1945 году под руководством Феликса Блоха и Эдварда Парселла две независимых группы американских физиков впервые наблюдали явление ЯМР в твердых телах [1]. Хотелось бы отметить, что в 1943 году выдающийся российский физик Е.К. Завойский, также наблюдал данное явление, но по ряду причин не смог опубликовать данные. Ричард Эрнст, Нобелевский лауреат по химии в 1991 году “За вклад в развитие методологии спектроскопии ЯМР”, является создателем современной импульсной
методики ЯМР.
В настоящее время мы смело можем сказать, что все открытия, сделанные в данной области, принесли большую пользу в медицине. Магнитно Резонансная томография (МРТ) - это вид диагностики, которое позволяет исследовать внутренние органы живого организма. Опытные врачи, на основе полученных результатов, могут вынести диагноз и назначить лечение.
На сегодняшний день производители клинических томографов стараются решить ряд проблем, такие как улучшение качества изображения, сокращение времени сканирования, безопасность при проведении исследования.
МР изображения могут быть получены с помощью различных импульсных последовательностей, и характеризуется в первую очередь - отношением SNR (сигнал-шум), CNR (контраст-шум) и отсутствием артефактов. Параметры импульсных последовательностей влияют на интенсивность регистрируемого сигнала. Разность интенсивностей между двумя пикселами или вокселами соответствует контрастности между двумя этими элементами. Чем больше контрастность, тем больше различаются два элемента. Если контрастность равна нулю, то два элемента не различаются. Импульсная последовательность - это совокупность РЧ импульсов, которые возбуждают спиновую систему, а их пространственную локализацию определяют с помощью градиентов. Физик Эрвин Хан в 1950 году первым наблюдал “эхо-сигнал” свободной индукции, а последовательность получила название спин-эхо [3]. Вслед за ним изобрели более совершенные последовательности, такие как последовательности Карра - Перселла, Мейбума - Гилла и др.
Для того чтобы исследовать ткани мозга, создаются последовательности, которые обеспечивает высокий контраст ткани, а также полный охват мозга в короткое время сканирования. Пример такой последовательности может быть последовательность MP-RAGE (Magnetization - Prepared Rapid Gradient¬Echo) [4]. В данной последовательности был введен предварительный намагничивающий инверсионный импульс, для получения максимального контраста между серым веществом (GM), белым веществом (WM) и спинномозговой жидкостью (CSF).
При проектировании импульсных последовательностей немаловажную роль играют времена релаксации. Релаксация - это процесс возвращение намагниченности в исходное положение. Она подразделяется на продольную Т2 (спин-решеточная релаксация) и поперечную Т1 (спин-спиновая
релаксация).
Точное измерение времен релаксации Т1, важно для оптимизации Т1- взвешенного МР изображения. Более того, измерение Т1 может быть полезным для тканевых характеристик, также как для фундаментального понимания механизмов релаксации. В частности, быстрое вычисление Т1 полезно в клинических МР приложениях, требующих получение отображения Т1 за очень короткое время (несколько минут) [5].
Быстрые и точные методы определения времен продольной и поперечной релаксации на основе характеристики Т1 и Т2 могут обеспечить быстрое распознавание ткани, сегментаций и их классификаций. Абсолютное определение Т1 и Т2 клинически полезны в таких областях, как
динамическое исследование контрастного вещества [6] и при определении степени тяжести болезни Паркинсона [7].
В быстрых последовательностях часто ради сокращения времени измерения происходит потеря сигнала от мелких объектов, что ведет к краевым неточностям [8]. Данное явление связано с уширением функции распределения точки (англ. - Point Spread Function).
Целью данной дипломной работы является: моделирование 3-мерной МРТ последовательности MP-RAGE, широко используемой для воксельной морфометрии, исследование того, как ее параметры влияют на результаты воксельной морфометрии, и оптимизация параметров этой последовательности для количественного определения объемов структур головного мозга.
методики ЯМР.
В настоящее время мы смело можем сказать, что все открытия, сделанные в данной области, принесли большую пользу в медицине. Магнитно Резонансная томография (МРТ) - это вид диагностики, которое позволяет исследовать внутренние органы живого организма. Опытные врачи, на основе полученных результатов, могут вынести диагноз и назначить лечение.
На сегодняшний день производители клинических томографов стараются решить ряд проблем, такие как улучшение качества изображения, сокращение времени сканирования, безопасность при проведении исследования.
МР изображения могут быть получены с помощью различных импульсных последовательностей, и характеризуется в первую очередь - отношением SNR (сигнал-шум), CNR (контраст-шум) и отсутствием артефактов. Параметры импульсных последовательностей влияют на интенсивность регистрируемого сигнала. Разность интенсивностей между двумя пикселами или вокселами соответствует контрастности между двумя этими элементами. Чем больше контрастность, тем больше различаются два элемента. Если контрастность равна нулю, то два элемента не различаются. Импульсная последовательность - это совокупность РЧ импульсов, которые возбуждают спиновую систему, а их пространственную локализацию определяют с помощью градиентов. Физик Эрвин Хан в 1950 году первым наблюдал “эхо-сигнал” свободной индукции, а последовательность получила название спин-эхо [3]. Вслед за ним изобрели более совершенные последовательности, такие как последовательности Карра - Перселла, Мейбума - Гилла и др.
Для того чтобы исследовать ткани мозга, создаются последовательности, которые обеспечивает высокий контраст ткани, а также полный охват мозга в короткое время сканирования. Пример такой последовательности может быть последовательность MP-RAGE (Magnetization - Prepared Rapid Gradient¬Echo) [4]. В данной последовательности был введен предварительный намагничивающий инверсионный импульс, для получения максимального контраста между серым веществом (GM), белым веществом (WM) и спинномозговой жидкостью (CSF).
При проектировании импульсных последовательностей немаловажную роль играют времена релаксации. Релаксация - это процесс возвращение намагниченности в исходное положение. Она подразделяется на продольную Т2 (спин-решеточная релаксация) и поперечную Т1 (спин-спиновая
релаксация).
Точное измерение времен релаксации Т1, важно для оптимизации Т1- взвешенного МР изображения. Более того, измерение Т1 может быть полезным для тканевых характеристик, также как для фундаментального понимания механизмов релаксации. В частности, быстрое вычисление Т1 полезно в клинических МР приложениях, требующих получение отображения Т1 за очень короткое время (несколько минут) [5].
Быстрые и точные методы определения времен продольной и поперечной релаксации на основе характеристики Т1 и Т2 могут обеспечить быстрое распознавание ткани, сегментаций и их классификаций. Абсолютное определение Т1 и Т2 клинически полезны в таких областях, как
динамическое исследование контрастного вещества [6] и при определении степени тяжести болезни Паркинсона [7].
В быстрых последовательностях часто ради сокращения времени измерения происходит потеря сигнала от мелких объектов, что ведет к краевым неточностям [8]. Данное явление связано с уширением функции распределения точки (англ. - Point Spread Function).
Целью данной дипломной работы является: моделирование 3-мерной МРТ последовательности MP-RAGE, широко используемой для воксельной морфометрии, исследование того, как ее параметры влияют на результаты воксельной морфометрии, и оптимизация параметров этой последовательности для количественного определения объемов структур головного мозга.
✅ Заключение
Путем моделирования последовательности MP-RAGE были подобраны оптимальные параметры импульсной последовательности, для получения максимального контраста между серым веществом (GM), белым веществом (WM) и спинномозговой жидкостью(СЗЕ). Предложенные нами параметры визуализации дают наименьшую ошибку в определении объемов структур головного мозга, по сравнению с параметрами рекомендованными Siemens и ADNI [21].
Анализ ошибок в определении объемов структур головного мозга показал, что изменение контраста и потеря четкости изображения, в наибольшей мере сказывается на распознавании структур на границе серого вещества и спинномозговой жидкости.
Анализ ошибок в определении объемов структур головного мозга показал, что изменение контраста и потеря четкости изображения, в наибольшей мере сказывается на распознавании структур на границе серого вещества и спинномозговой жидкости.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.