4 курс / Лучевая диагностика / ЯМРТ или МРТ
.pdf
Кровеносные сосуды в задней части головы пульсировали во время сбора. Это привело к появлению посторонних изображений на картинке.
Артефакты потока
Артефакты потока бывают вызваны токами крови или других жидкостей тела. Жидкость, протекающая через срез может испытать РЧ-импульс, а, затем, вытечь из плоскости среза до времени регистрации сигнала. Представим следующий пример. Для отображения среза используется спин-эхо последовательность. На рисунке представлены временная диаграмма и вид среза сбоку.
Во время 90o-срез-селектирующего импульса, кровь в срезе поворачивается на 90o. Перед применением 180o-импульса, кровь, испытавшая 90o-импульс уже вытекла из плоскости среза. 180o-срез-селектирующий импульс поворачивает спины в срезе на 180o. Однако, намагниченность крови в срезе пред импульсом направлена вдоль положительного направления оси Z, а после импульса, вдоль отрицательного направления оси Z. Ко времени регистрации эхо, в срезе находится только та кровь, которая не испытала ни 90o, ни 180o-импульсов. Результатом является то, что кровеносные сосуда, которые, как мы знаем, имеют высокие концентрации ядер водорода, не дают сигнала.
151
Вот пример аксиального среза ног. Заметим, что кровеносные сосуды выглядят черными, хотя и содержат большое количество воды.
В мультислойной последовательности, срезы могут быть расположены таким образом, чтобы кровь, испытывающая 90o-импульс в одном срезе, могла втекать в другой срез и испытывать 180o поворот, а затем втекать в третий срез и способствовать возникновению эхо. В этом случае, сосуд будет иметь более высокую интенсивность сигнала. В результате, обычно, некоторые срезы имеют кровеносные сосуды с низкой интенсивностью сигнала, а другие, имеют кровеносные сосуды с высокой интенсивностью сигнала.
Артефакты химического сдвига
Артефакт химического сдвига вызывается разницей химических сдвигов (ларморовой частоты) жира и воды. Этот артефакт проявляет себя рассовмещением между пикселами жира и воды на изображении.
Разница в химическом сдвиге составляет приблизительно 3.5 ppm, что при 1,5 Тесла соответствует разности в частотах жира и воды приблизительно 220 Гц. Во время поцедуры выбора среза существует небольшое смещение между расположением тех
152
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
спинов жира и воды, которые начали вращаться благодаря РЧ-импульсу. На следующей иллюстрации эта разница для наглядности преувеличена.
Во время работы фазо-кодирующего градиента спины жира и воды приобретают фазу с различными скоростями. В результате спины жира и воды, находясь в одном и том же вокселе, кодируются так, как будто они находятся в разных вокселах. В этом примере, во всех девяти вокселах - красные вектора воды. В дополнение к воде, центральный вектор имеет еще и жировую намагниченность.
В однородном магнитном поле вектора прецессируют со своей собственной ларморовой частотой.
Когда применяется градиент магнитного поля, такой как фазо-кодирующий градиент, спины, с разным расположением Х прецессируют с частотой, зависящей от их ларморовой частоты и поля. В этом примере, вектор жира имеет ту же частоту, что и вектор воды в вокселе справа от него.
153
Когда фазо-кодирующий градиент выключается, каждый из векторов приобретает уникальную фазу, зависящую от его положения Х.
Во время частотно-кодирующего градиента, спины жира и воды, расположенные в одном и том же вокселе, прецессируют со скоростями, отличающимися на 3,5 ppm. Суммарным эффектом является то, что спины жира и воды, находясь в одном и том же вокселе, кодируются так, как будто они находятся в разных вокселах. В этом примере, вектор жира в центральном вокселе обладает такой фазой и прецессионной частотой, как если бы он находился в правом верхнем вокселе.
В конечном изображении, жир будет расположен в правом верхнем углу, а не в
центре.
154
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Величина эффекта зависит от величины магнитного поля Bo. Чем больше Bo, тем больше результат. При 1,5 Тесла эффект составляет приблизительно 2 пиксела. При 0,5 Тесла эффект составляет меньше чем один пиксел. На этом аксиальном изображении ног присутствует артефакт химического сдвига между жиром и мышцами ног.
Артефакты частичного объема
Артефактом частичного объема является любой артефакт, вызываемый размером воксела изображения. Например, если воксел очень маленький, он может содержать только сигнал жира или воды. Воксел большего размера может содержать комбинацию из двух и, следовательно, обладать интенсивностью сигнала равной взвешенному среднему значению от процентного содержания воды и жира в вокселе. Другим проявлением этого типа артефакта является потеря разрешения, вызванная множественными признаками, представленными в вокселе изображения.
Здесь представлено сравнение двух аксиальных срезов через одно и то же место головы. Одно сделано с толщиной среза равной 3 мм, а другое - с 10 мм. Заметим утрату разрешения в изображении с толщиной среза 10 мм.
155
3 мм 
10 мм
Решением проблемы артефакта частичного объема является меньший размер воксела, что, впрочем, может привести к ухудшению соотношения сигнал-шум в изображении.
Артефакты заворота
Артефактом заворота является появление части отображаемого анатомического объекта, расположенного вне поля обзора, внутри поля обзора. Этот артефакт вызывается тем, что выбранное поле обзора меньше, чем размер отображаемого объекта. Или, более точно, скорость дискретизации меньше, чем диапазон частот спада свободной индукции или эхо. Решением для проблемы артефакта заворота является выбор большего поля обзора или выбор отображающей катушки, не возбуждающей или регистрирующей спины тканей за пределами желаемого поля обзора.
В прилагающемся сагиттальном изображении молочной железы часть изображения ниже стрелки должна была бы находиться наверху изображения.
156
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Она была "завернута" так как располагалась в месте, в котором резонансная частота была больше чем скорость диcкретизации. Поэтому она была "завернута" и проявилась внизу изображения.
Во многих современных томографах применяется комбинации дискретизации с повышенной частотой, цифровой фильтрации и прореживания (в цифровой обработке сигнала) для устранения артефакта заворота. Дискретизация с повышенной частотой создает большее поле обзора, но генерирует слишком большое количество информации, неудобное для хранения. Цифровая фильтрация устраняет высокочастотные компоненты данных и прореживание уменьшает размер набора данных. Следующая блок-схема подводит итог эффектов этих трех шагов, показывая результат преобразования Фурье после каждого из них.
157
Давайте более подробно рассмотрим дискретизацию с повышенной частотой, цифровую фильтрацию и прореживание для того, чтобы увидеть как комбинация этих трех шагов устраняет проблему заворота.
Дискретизацией с повышенной частотой является оцифровка временного компонента сигнала с частотой, намного превышающей необходимую для сканирования желаемого поля обзора. Например, если частота дискретизации fs, увеличивается в 10 раз, поле обзора увеличивается в 10 раз, тем самым устраняя заворот. К сожалению, дискретизация со скоростью в 10 раз большей, также в 10 раз увеличивает и количество "сырых" данных, тем самым увеличивая необходимость в месте для хранения и время обработки.
Фильтрацией называется удаление выбранного диапазона из частот сигнала. Для примера фильтрации представим следующий частотный компонент сигнала.
Частоты превышающие fo могут быть удалены из частотного компонента сигнала умножением сигнала на эту прямоугольную функцию.
В МРТ этот шаг эквивалентен выбору большого поля обзора изображения и зануление интенсивностей пикселей отстоящих далее чем на некое расстояние от изоцентра.
Цифровой фильтрацией является удаление этих частот с использованием временной компоненты сигнала. Возвращаясь к главе 5, если две функции перемножены по одной компоненте (например частотной), мы должны свернуть преобразование Фурье
158
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
от этих двух функций вместе в другой компоненте (например, временной). Для отфильтровки частот превышающих fo из временной компоненты сигнала он должен быть свернут с прямоугольной функцией, подвергнутой преобразованию Фурье, функцией sinc. (См. главу 5.)
Эта процедура удаляет частоты, большие чем fo, из временной компоненты сигнала. Подвергая преобразованию Фурье свернутый временной компонент сигнала, мы удаляем более высокие частоты из частотного компонента сигнала. В МРТ этот шаг удалит компоненты изображения fo / 2 
Gfиз центра изображения.
Прореживанием называется удаление точек данных из набора данных. Соотношение прореживания 4/5 означает, что удаляются 4 из каждых 5 точек данных или что сохраняется каждая пятая точка данных. За прореживанием данных подвергнутых цифровой фильтрации следует преобразование Фурье, что в результате всего уменьшит набор данных в 5 раз.
159
Для проведения этой методики используются высокоскоростные цифровые преобразователи, способные к дискретизации на 2 МГц и специальные высокоскоростные интегральные схемы, способные проводить свертку временных компонент данных по мере их регистрации.
Звон Гиббса
Звон Гиббса проявляется сериями линий параллельных краю с резкой интенсивностью на изображении. Звон вызывается недостаточной оцифровкой эхо. Это означает, что в конце окна сбора сигнал не спал до нуля, и эхо не было полностью оцифровано. (Читателю предлагается доказать это с использованием теоремы о свертке). Этот артефакт проявляется на изображениях с малой матрицой сбора. Поэтому, артефакт проявляется лучше в 128 ранге 512x128 матрицы сбора.
В следующем примере отображается прямоугольный объект с пространственно однородным сигналом. В горизонтальном (x) направлении собирается недостаточное число точек. В конечном изображении присутствует звон в интенсивности по краю. В окне для анимации представлен верхний правый угол этого изображения и график интенсивности сигнала. 
Глава 12 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ТОМОГРАФИИ
Введение
Похоже, каждый год приносит новые пути применения МРТ или новые импульсные последовательности, которые открывают новые возможности МРТ. Эта глава описывает некоторые из этих методов. Из-за ограничений по объему, методы описываются лишь поверхностно. За более подробной информацией читателю предлагается обращаться к литературе, указанной в ссылках.
Объемное построение (трехмерное построение)
Объемным построением является сбор данных магнитного резонанса не из томографического слоя, а из объема. Это можно представить как получение нескольких, прилежащих друг к другу слоев подряд, в некоторой области отображаемого объекта.
Одноместный фрагмент |
Прилежащий фрагмент |
Число таких срезов должно всегда быть кратным 2. Временная диаграмма импульсной последовательности при объемном построении выглядит следующим образом.
160
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/