הבנת הפיזיקה של אי-קריטריטוריות לא-קארתיות ואת היתרונות שלהם

רסנס מגנטית Imaging (MRI) היא אבן הפינה של הרפואה האבחון המודרנית, המציעה ניגודים ללא מקבילים של פיזור עדין ללא שימוש בקרינה מייננת (MRI) במשך עשרות שנים, הגישה הסטנדרטית לרכישת נתונים ב-MRI עלתה על מסלולים קרטסיאנים: נקודת-על-ידי-ידי-ידי-עין של פיזיקאים שאינם מספקים את רמת הדיוקן של זמן-הקלי-החדשנית, תוך כדי רזולוציה מהירה יותר, ודרישה של רדיאלית, תוך כדי רדיאלית, תוך כדי רדיפטירה מהירה יותר, ופתרון של שיטות טיפוליות, ופתרון מהיר יותר, ודרישה-ידי טיפולית, תוך כדי רדיאלית, תוך כדי רדיאלית, היא יעילה, תוך כדי רדיאלית, תוך כדי רדיאלית, תוך כדי פיזיקאית, תוך כדי רדיפטירה מהירה יותר, תוך כדי שינוי מהיר יותר, ודרישה, ודרישה, תוך כדי אידיאולוגית, תוך כדי שינוי מהיר יותר, תוך כדי שינוי של שיטות טיפול, ודרישה של שיטות טיפול, תוך שימוש ברזולוציה קלינית, תוך כדי שינוי, תוך כדי שינוי מהיר יותר, תוך כדי שינוי מהיר יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר

מה הם לא-קארטסיים MRI Trajectories?

ב-MRI, הנתונים הגלום שמהווים בסופו של דבר תמונה נאספת בתחום התדרים המרחבי, הידוע בשם FLT:0igeurFLT:1-space. A Cartesian trajectoryosaFLT:2kFLT 3-space על ידי שורות, עם כל קו שנרכש לאחר פיזור של קווי הדמיה נפרדים, לעומת זאת, לא לעקוב אחר רשת רגילה, כגון prant, כמו LT5, כולל ספקטרום, או , כולל , כולל ספקטרום, כגון ⁇ .

(ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0)Rosette ו- Lisajous trajectoriesualities: 1) מייצרים תבניות של הדבקה עצמית שיכולות לקודד תדרים מרחביים גבוהים מאוד בצילום יחיד, שימושיות עבור הדמיה מהירה.
(ב) [15] ⁇ (ב"ב) או "בסטרונוספירדון" נתיבים של LT:1 משמשים לעתים בשילוב עם הדמיה מקבילים כדי להאיץ רכישות נוספות.

כל אחד מהתבניות הללו מטיל דרישות שונות על חומרה ⁇ , אלגוריתמים לשחזור ועיצוב רצף.הבחירה של מסלול תלויה ביישום הקליני, אזור העניין, ואת הסחר המקובל בין מהירות ואיכות תמונה.

הפיזיקה מאחורי הטרקטוריות הלא-קארטסיות

כדי להבין כיצד מסלולים לא-קארטסיים פועלים, יש לבחון מחדש את הקשר היסודי בין ⁇ השדה המגנטי לבין המיקום של נתונים ב-FLT:0kcioFLT:1-מרחב. משוואה האות MR בנוכחות ⁇ s-varying-varing ניתן לכתוב כמו:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]

בדמיית קרטסיאן, ⁇ הם קבועים במהלך הקריאה, יצירת מערכת יחסים ליניארית בין הזמן ל- FLT:0kkFLT:1-מרחב מיקום. t-Cartesian trajectories דורש זמן-varying גלפורציות כי מעקב אחר נתיב דרך FLT:2kFLT 3-מרחב לפי הגיאומטריה הרצויה, לדוגמה, ספירלה ספירלה של סינוסים ו-לטרה-לטרה-פרקים בצורת בקפידה עם ⁇ .

עיצוב גרפי ו Waveform Shaping

העיצוב של ⁇ גלפורות עבור מסלולים לא-קארטסיים הוא בעיה אופטימיזציה לא-טריוויאלית (מערכת גרפיטי) אשר גורמת לאמפליטציה מקסימלית (בדרך כלל 30-80 mT/m בסורקים קליניים) וקצב סלבריטי מקסימלי (בדרך כלל 100-200 מ"ט / mT) עבור מסלול ספירליאלי, הגל ⁇ חייב להאיץ במהירות כמו הספירלה, אך עדיין למנוע אפקטים מתקדמים של זמן.

הקטנת משקל והכחשה

לא-Cartesian trajectories מדגם FLT:0 irkueFLT ( 1-מרחב לא חד-משמעית.R.R.R.illy) , לדוגמה, לאסוף יותר דגימות ליד המרכז (תדירות מרחבית נמוכה) ופחות בפריפריה (תדרים מקבילים) עלולים לכלול גם את האלגוריתם SNR ואת ההתנהגות של Nyquistiterion חייב להיות מרוצה עבור תדירות המרחבית הגבוהה ביותר; כלומר, כלומר, אם כי הם לא יכולים להשפיע באופן ישיר על ידי מטושטשים).

יתרונות מרכזיים על Trajectories קרטסיאני

מסלולים לא-Cartesian מציעים מספר יתרונות נפרדים המשלימים או מעל שיטות קרטסיאניות קונבנציונליות. היתרונות האלה הניעו את אימוץ שלהם הן במסגרות מחקר והן קליניות.

מהר יותר אימגם וצמצם את ה-Spot Times

אחת היתרונות המשכנעים ביותר היא מהירות. רדיאל ומסילות ספירלה יכולות לכסות (FLT:0ekekekFLT:1-space בצילום יחיד, רכישת תמונה שלמה עם רק ציטוט אחד (או מספר קטן של התנגשויות) למחקרים דינמיים - כגון הדמיה לב, הדמיה חד פעמית, לעומת זאת, צילום פיזיולוגי מהיר עם שינויים פיזיולוגיים עם קיבולת גבוהה יותר, גם אם זה יכול להשיג שיטות הדמיה של זמן קצר יותר, גם אם זה יכול להשיג טיפולית (קריפטפטפטפטפטפטפטפטפטומטי) באופן קבוע, או ויזואלית) ויזואלית, לעתים קרובות יותר, או רזולוציה כפולה של זמן קצר יותר, אם זה יכול להשיג הדמיה (קריפטומטי) רזולוציה).

המונחים: Robustness

(הממצאים של התנועה) נשארים מקור עיקרי של הידרדרות תמונה ב-MRI הקליני, במיוחד עבור חולים לא פעילים, סריקות pediatric, או בדיקות בטן נחקרות נשימה. trajectories non-Cartesian, במיוחד רדיואקטיביות, הם רגישים פחות לתנועות.Over-sampvi-ampling של אזור FLT:0kFLT:1-space פירושו אפילו אם כמה מקרי קרינה הם בדרך כלל לא ניתן לטשטשת, כמו גם על ידי חשיבה מרכזית, כמו גם על ידי מטושטשת, כמו גם על ידי מטושטשת, כמו גם על ידי מטושטשת, כמו גם על ידי חשיבה עצמית, כמו גם על ידי מטושטשת, כמו גם על ידי מטושטשת, כמו גם על ידי מטושטשת, כמו גם על ידי מטושטשת של חומר מרכזי, כמו גם על ידי ⁇ Fgate עצמי, כמו גם על ידי ⁇ FLT2, כמו גם על ידי חשיבה מהירה, כמו גם על ידי חשיבה ישירה, כמו גם על ידי חשיבה מרכזית, כמו גם על ידי ⁇ retexitretexitretretretretretretretretretexited, כמו גם על ידי ⁇ retretretre

החלטות גבוהות יותר וגמישות

(העברה לא-קרטסית) ניתן להנדס כדי להשיג החלטה דו-טרופית גבוהה בשלושה ממדים ללא הגבלת זמן סריקות ארוכות (למשל, ערימה של כוכבים ברדינל (העברה במטוס, קרטסיאן דרך כוכבי הלכת) משמש לבדיקות הדמיה של כל אחד מהם - או דינמיקה של MRI של מילימטרים: 4Ficating באופן טבעי, לעומת זאת, ניתן לנטרל-Flyericer.

יישומים קליניים

מסלולים לא-קארטסיים MRI עברו מטיפוסי מחקר לשימוש קליני שגרתי במספר תחומים.היכולת שלהם לספק תמונות באיכות גבוהה הופכת אותם להכרחיים בתרחישים רגישים לזמן.

(FLT:0)Cardiac MRI:FLT:1 רצף Spiral ורדיואלי משמשים עבור הדמיה cine (לחמת קיר הלב), ההיתוך Myocardial (דינמיקה ניגודית ראשונה), ו-T1/T2 מיפוי.מהירות הספירלה מאפשרת רכישת נשימת נשימה של פחות מ -10 שניות.
(FLT:0)Neuroimaging:FLT:1hil הדמיה Radial מועסקת בקידוד ספיני arterial ספינing (ASL) המוח perfusion, שבו עמידות התנועה הטבוע משפר את ההיקף של זרימת הדם המוחית. מסילות שפירליות הן עמוד השדרה של פרוטוקולים פונקציונליים רבים (fMRI) כי הם להשיג כיסוי שלם עם רזולוציה גבוהה עבור זיהוי דם-אוקסיבי (D-אוקסורד) שינויים מדרגה נמוכה (B).
(FLT:0) Abdominal ו Pelvic Imaging:BuildFLT 1:1 חינם מבשל רצפים קורנל (למשל, RARE או GRE גרסאות) לאפשר כבד חזק וכליות ללא נשימת נשימה - נאמנות לחולים שאינם מסוגלים לעקוב אחר פקודות.
(FLT:0) ,culoskeletal Imaging: ⁇ F1) רצף די-די קצר (UTE) באמצעות דגימה קורנלית מאפשר הדמיה של רקמות עם זמני הרפיה קצרים מאוד, כגון עצם קוטורי, ligaments, ו נוטה מבנים אלה מופיעים חשוכים ברצף קרטס קונבנציונלי, אך הופכים גלויים עם שיטות UTE-רדיאליות.

מעבר ליישומים אלה, מסלולים לא-קארטסיים נחקרים עבור רכישות היפר קוטביות (FLT:01303FLT:1C הדמיה, MR spectroscopy, ו- בו זמנית Multislice (SMS) שבו ציטוטים מהירים לקריאה הם קריטיים.

אתגרים ושיקולים

בעוד היתרונות הם משמעותיים, MRI לא-קארטסי הוא לא panacea. כמה מכשולים טכניים יש לטפל פריסה נרחבת.

מורכבות השיקום:0 [החדשה:] מורכבות: [ה] לא-uniform sampling דורש אלגוריתמים שיקום מיוחדים אשר הם אינטנסיביים מבחינה חישובית.שיטות המבוססות על גריידידינג'ינג מהיר, אך יכולים להציג פריטים אם פונקציות פיצוי צפיפות הן לא מדויקות.זה שחזורים הדרגתיים (למשל, שימוש בריאציות מוחלטות או בגלגל קבועות) מניבות איכות תמונה גבוהה יותר, אך דורשות זמן עיבוד משמעותי, לעתים קרובות מעומס לתקנות סטנדרטיות לתקנות סטנדרטיות לתקנות סטנדרטיות נוספות.

(FLT:0) מגבלות חמורות: FLT:1 המעבר המהיר הנדרש עבור ספירלה או עלות עליות עלה על שיעור הזחלות של מערכות קליניות רבות, הגבלת ההחלטה או שדה הראייה. אדדי זרמים ו- ⁇ לגרום עיכובים טרמפטורי כי יש לתקן באמצעות cabration. עם הופעת של ביצועים גבוהים יותר (כמו הדור החדש של רצף 5T), אך בהדרגה יש לתקן רצף של רצף זההעיצובים, אך בהדרגה, אך ורק 5T חדש, אך ורק אז הוא קבוע, אך ורק אז הוא קבוע, אך הוא עדיין קבוע, אך הוא עדיין קיים רק 5.

(FLT:0) קליטורים ואפקטים מחוץ לזיכרון:FLT:1 לא-Cartesian trajectories, במיוחד ספירלות, רגישים לשדה מגנטי הומוגניות ושינויים כימיים. Off-resonance frequences לגרום מטושטש או עיוותים כי הם לא בקלות לתקן טכניקות מתקדמות כגון שחזור תדרים או מפת קרקע מבוססת-בסיס יכול להוסיף את הכשלים אלה, אך הם עדיין מושפעים יותר מהמסלולים אלה.

(FLT:0)Standardization and הרגולטור מסלולים: רצף 1 (לא-Cartesian) מפותחים כחבילות "עובדים-ב-בעבר" ספציפיות: איכות אחידה על פני יצרני סורקים שונים וגרסאות תוכנה נשאר אתגר.ה- FDA וסוכנויות רגולטוריות אחרות חייבות לאשר כל רצף חדש, אשר יכול להאט אימוץ קליני.

כיוונים עתידיים

האבולוציה של מסילות MRI לא-קארטסיות היא רחוקה מלהיות מלאה.טכנולוגיות מתפתחות ומתודולוגיות מבטיחות להרחיב את היכולות שלהם עוד יותר.

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית (AI) בשיחזור: ⁇ FLT:1 , מודלים למידה עמוקה, כגון רשתות עצביות מהפכתיות ורשתות ניווניות, יכול לבצע הערכה מהירה והסרת חפצים. "שיקום" מבוסס AI מהנתונים הלא-קארתיים עלולים לחסל את הצורך בקידוד מפורש, המאפשר הדמיה בזמן אמת.
(FLT:0) sensing sensing:cioFLT 1 1 לא-Cartesian trajectories הם התאמה טבעית עבור חישה דחוסה, אשר מנצל ספאריות בתמונה כדי לאפשר sampling sub-Nyquist.comsampling. הסתגלות מסלולים מתואמים כי מתמקדת באזורים של תמונה גבוהה (כפי שנקבע על ידי שחזור אמיתי יכול להאיץ עוד זמן קצר יותר).
(FLT:0)Combined עם טביעת אצבע מגנטית (MRF): MRF 1 משתמש במהירות בפרמטרי רכישה שונים בו זמנית לכמת תכונות רקמה מרובות (T1, T2, צפיפות פרוטון) שאינם קרטים (Cartesian sampling) הוא קריטי להשגת האצה הנדרשת ב MRF, וגרסאות רדיואל או ספירלה הם כעת סטנדרטיים ביישום מחקר.
(FLT:0)Low-field ו- MRI נייד:FreaLT:1 , העניין ב- קומפקטי, נמוך שדה (למשל, 0.05-0.1 T) סורקי MRI עבור הדמיה נקודה-של טיפול חי מחדש את העניין במסלולים לא-קארטסיים.בשדה נמוך, SNR הוא נמוך מטבעו, ומשך זמן סריקה הוא אפילו יקר יותר.

מוסדות מחקר מובילים עכשיו לפרסם באופן שגרתי תוצאות מרצף לא-קארטסיאניים שגישות לדיגמות תלת מימדיות (4D) - קבלת שלושה ממדים מרחביים בתוספת זמן בנשימה של ילדים, מתנדבים נעים בחופשיות, או מחקרים ניגודיים דינמיים של המוח. asשיקום חומרה ואלגוריתמים בוגרים, שיטות אלה צפויים להיות ברירת המחדל עבור פרוטוקולים קליניים רבים בתוך העשור הבא.

מסקנה

מסלולים לא-קארתיים MRI מייצגים שינוי פרדיגמה מהרשת הנוקשות של רכישת קרטסיאן קונבנציונלית. על ידי אימוץ הפיזיקה של עיצוב ⁇ ומינוף של שיקום מתקדם, מסלולים אלה מציעים הדמיה מהירה יותר, חזקה גדולה יותר לתנועה, וגמישות להסתגל למגוון רחב של צרכים קליניים, בעוד אתגרים כגון שיקום ומגבלות חומרה נשאר, התקדמות מתמשכת בעוצמת חישובית, AI וטכנולוגיה הם באופן קבוע כדי לנטרק את הסימפטומים של שיטות חלופיות, אך ורק כדי לרדיפטומטיים, אך ורק כדי להפוך את המשתנים, כמו רדיפטומטיים מתקדמים, אך ורק כדי לרדיפטים, כמו רדיפטמטיים, כמו רדיפטומטיים, אך ורק כדי לרדיפטים אחרים, כי הם רק כדי לרדיפטים, כמו פונקציות מתמטיים, אך ורק כדי לרדיפטמטיים, כמו פונקציות אבטחה רדיקליים, אך ורק כדי לרדיפטומטיים, אך ורק כדי לפתח שיטות חלופיות, אך ורק כדי לרדיקאליות, אך ורק כדי לרדיקאליות, כמו רדיקאליות, כמו שחזור ואפקטים, כמו מורכבות, אך ורק כדי למנוע רדיקאליות, אך ורק כדי לרדיפטומטיים, הם רק כדי לרדיפטומטיים רציונליים פשוטים, אך ורק כדי