Manyetik Resonance Görüntülemesinin Fiziksel Vakfı

Manyetik Resonance Görüntüleme (MRI) uzun zamandır, güçlü bir statik manyetik alanda, bu spin frekansına uygun olmayan, alanı güçle doğrulayan bir radyofret (RF) ile spin mıknatısının kuantum mekanik özelliklerini kullanarak, yüksek çözünürlükte sabit bir manyetik alana yerleştirdiğinde, bu spinler ve önlenmeler alanı ile sabit bir şekilde değişir.

Onun gücüne rağmen, geleneksel MRG büyük ölçüde nitelikseldir. Görüntü kontrastı tarama parametrelerine bağlıdır (zaman TR, yankı zamanı TE, döndürme açısı), T1, T2 veya proton yoğunluğunda farklar nedeniyle başka bir şekilde görünebilir (PDD) Elde edilen görüntüler, uzun metrajlı karşılaştırmalar, çok merkezli denemeler veya mutlak doku karakterizasyonu gerçekleştirmek için göreceli sinyal tutar.

Qualitative MRG limitleri

Radyologlar, kontrast farklılıklarının tanınması ve öznel yorumuna güveniyor.Hastalıkta Subtle değişiklikleri - edema, inflamasyon veya erken fibroz gibi - aksine, hareket eserlerini geliştirmekten kaçırıyorsa, inter-observer variability bilinen bir konudur.Re1 haritalama, T2 haritalama, diffüzyon, on iki tane dekreksiyonu gerektirir.

Manyetik Resonance Parmakları Nedir?

Manyetik Resonance Parmaklama, ilk olarak Ma et al. tarafından 2013 ([Dönetici:0) Doğa, 2013[Dönetici 1), tekrarlanan MRGGK'lar MRG'nin bir görüntü oluşturma problemi olarak algılanması yerine, sabit bir kontrastla görüntülenme problemini üretmek yerine, MRF'nin doğal olarak farklı bir şekilde tanımlanması için, sayısal bir şekilde kodlama ve yüksek çözünürlükte bulunan bir sinyale sahip olan bir sinyale izin vermek.

"Fırklama" adı, sinyal evriminin insan parmak izi olarak eşsiz olduğunu düşünüyor - farklı dokular (örneğin, gri madde, beyaz madde, cerebrospinal sıvı) tanınabilen ve sınıflandırılabilen farklı zaman kalıpları üretmektedir.

Fizik-Driven Pulse Sequence Design

MRF'nin kalbi spin dinamiklerinin fiziğinde yatıyor. Satın alma, farklı RF pulsuna (yaklaşık 180 dereceye kadar) farklı tekrarlama zamanlarına (TRs) ve gradient encoding emirlerine bağlı olarak, her biri farklı bir dönüş açısına asla ulaşmamasını sağlıyor ve BNT'ye bağlı olmayan değişkenleri de en üst düzeye çıkarmak için sinyal parametrelerini tasarlıyor. Örneğin, orijinal MRF uygulamaları, bir spiral k-space yörüngesi 500 veya daha fazla zaman puanlarıyla kullanıldı.

Bloch denklemleri – temel diferansiyel denklemler bir manyetik alanda nükleer magnetizasyon tarif eder – aynı zamanda parametrelerin her olası kombinasyonu için sinyal evrimi simüle etmek için kullanılır. Bu sözlük, belirli bir voxel'in ideal koşullar altında etkileri içerebilir.

Simultane Multi-Parameter Encoding

Parmak izi T1, T2 ve PD tek bir evrime entegre eder, MRF, B0 alan haritası gibi üç haritayı üretebilir ve hatta perfüzyon veya difüzyon genellikle her parametre için ayrı diziler gerektirir (örneğin T1 için geri dönüşüm-recovery, multi-echo spin yankısı T2). B1 alan haritası gibi ek parametreler, B1+ ilerleyici veya difüzyon, hatta perfüzyon veya difüzyon her parametresi için ayrı diziler dahil edilebilir.

MRF, Tound Properties Nasıl Tanımlanır?

Satın alındıktan sonra, ham k-space verileri, söz konusu sözlüğe giriş yapan geçici bir dizi görüntüyü yeniden yapılandırır (örneğin, en yüksek korelasyona giriş yapın).Her voxel şimdi zaman dizi sinyal değerleri vardır, genellikle 100-1000 zaman puan. Bu ölçümlenen sinyal normalleştirilir ve her girişe kıyasla genellikle Bhome veya korelasyona ilişkin olarak değerlendirilir.

Çünkü sözlük fizik simülasyonlarından üretilmiştir, değerler mutlak ve geri dönüşümlüdür. Örneğin, 3T'de sağlıklı beyaz madde T1 yaklaşık 1000-1100 ms, T2 yaklaşık 60-70 ms. Uzun süreli T1 ve T2 ile bir tümör, parmak izi buna göre değiştirir. Parametrik haritalar, her mülkün uzaysal dağılımını görmelerine izin verir.

MRF'nin sayısal doğası objektif doku karakterizasyonu destekliyor. Araştırmalar MRF'nin normal beyin dokusu ve lezyonlar arasında birden fazla scleroz arasında ayrım yapabileceğini göstermiştir, glimyomlarda tümör notları ve kardiyak görüntülemedeki myocardium arasında. Çünkü değerler mutlak, hastalık izleme ve tedavi değerlendirmeleri ile karşılaştırılabilirler.

Parmak Eşleştirme Örnekleri

Saf cerebrospinal sıvı içeren bir voxel düşünün (CSF) CSF, her inversiyondan sonra yavaş bir iyileşme gösterecektir ve bu tür gri maddeden (kısa T1, daha kısa T2). Sözlüğün, MRF sıralamasındaki sinyal evrimi, en yakın parametrik haritalar için tekrarlanabilir.

Klinik Uygulamalar ve Faydaları

Beyin Görüntüleme

MRF, nöroimating'da yoğun olarak incelenmiştir. T1, T2 ve PD tüm beynin tek bir dakika içinde, alt-millimeter kararı ile. Applications şunları içerir:

  • [FONT:0) Çok sayıda Skleroz: [Dönler:[Dönler: 1) Lesions, normal beyaz maddeye kıyasla yüksek T1 ve T2 değerleri gösterir. MRF, lesion yükünü ölçebilir ve kronik lezyonlardan aktif ayırt edebilir.
  • [FONT=0)Brain Tumors:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici] Glioblastoma multiforme sıklıkla uzun süreli T1 ve T2 gösterirken, düşük dereceli glimomlar farklı imzalara sahip olabilir. MRF, radyasyon nekrozinden ayırt edici ve ayırt edici tümör recurrence yardımcı olur.
  • [FONT:0]Neurodejeneratif Hastalıklar: T1 ve T2 derin gri maddedeki değişiklikler Alzheimer hastalığında bilişsel düşüşle ilişkilendirilebilir.

Cardiya Görüntüleme

Kalpte, myocardial T1 ve T2, fibroz, edema ve demir aşırı yükleme işaretleyicileri ve çok sayıda satın alma gerektirir. MRF tek bir nefes alma (yaklaşık 15-20 kalp atışları) ile haritalarını haritalayabilir, aynı zamanda T1 ve T2 akut myocarditis (özellikle de T1 ve T1 ile ilişkili olarak) ile anlamlıdır.

Abdominal ve Pelvic Görüntüleme

Liver MRF, fibrosis ve steatosis'i değerlendirmek için T1 ve T2'yi ölçebilir. Prostate kanser tespiti, iyi huylu dokulardan ayırt edilen MRF doku haritalarından yararlanabilir. MRF 3T ve 1.5T'de uygulanmış ve satıcılar arasındaki protokolleri standartlaştıracak.

Tüm uygulamalardaki MRF'nin başlıca yararı, reroditeability. Çünkü dizin çıktısı operatör ayarları ve tarayıcı günlük varyasyonu bağımsızdır, MRF gerçek multi-merkezli klinik denemeler ve uzun süredir hasta izleme sağlar. Ayrıca tarama süresini azaltır - tipik bir beyin MRF satın alma işlemi, çok geleneksel parametrik haritalama dizileri için 30–60 saniyedir.

Meydanlar ve Sınırlar

Sözcülüğe rağmen, MRF, her biri 10.10.2016 tarihli bir notu içeren bir dizi zorlukla karşı karşıya kalır.Demek, çoklu parametreler (örneğin, T1, T2, PD, B0, B1) veya her biri SVD gibi düşük seviyeli 5D sözlüğün kullanılması, hesaplamak için daha fazla düzeltme işlemi hızlandırılabilir.

Diğer bir sınırlama doğru fiziksel modeller için ihtiyaçtır. Eğer sözcülük sistem dışı olmayanlar için dikkate almaz (örneğin, eddy akımları, yüksek çözünürlükte (SNR), parmak izleri belirsizdir.

Standartizasyon aktif bir alan olarak kalır. MRF doğal olarak nicel olsa da, elde edilen kesin değerler, dizi tasarımla değişebilir (örneğin, zaman puanları, yüz algılama modelleri). Inter-vendor farklılıkları var, ancak Quantitative Görüntüleme Biyomarkers Alliance (QIBA) gibi fikir birliği ve düzenleyici onayı ile değişebilir.

Future Yol Tarifi

MRF statik bir teknoloji değildir; hızla gelişmeye devam eder. Derin öğrenme, 20-50'nin altmışlık özelliklerini doğrudan sinyal evrimi ile tahmin eden bir sinir ağı ile sözlük eşleştirme adımını yerine getirmeye başladı. Bu, birkaç dakikadan milisaniyelere hesaplamak ve daha önce algılamak için hesaplamak için zorlayabilir.

Multi-parametrik uzantılar araştırılıyor: MRF, diffüzyonla uyumlu (D-MRF) aynı anda T1, T2 ve belirgin difüzyon katsayı (ADC) moleküler düzeydeki dokuları karakterize etmek için, daha genişleyen, pH veya metabolit konsantrasyonlarını ölçmek için entegre edilebilir. MRF, nicel olarak algılanabilir haritalama (QSM) aynı zamanda soruşturma altında.

Donanım seviyesinde, ultra yüksek alan 7T MRG daha yüksek SNR ve çözünürlük sunar, ancak aynı zamanda daha şiddetli B1 inhomogeneity. MRF'nin doğal olarak sağlamlığı B1 inhomogeneity ( parametre tahminleri ile) 7T uygulamaları için ideal bir aday sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Manyetik Resonance Parmaklama, sayısal, fizik tabanlı doku karakterizasyonu için bir paradigma değişikliği temsil eder ve manyetik rezonans fiziğinin ilkelerine uygun olarak, MRF, aynı anda T1, T2 ve PD haritaları kısa sürede, tek bir satın alma tekniğini azaltır ve MLT'un özgün bir disipline dönüştüğüne dair standart bir araçla ilgili olarak, teknik bilgileri ve detaylı bilgi birikimine ve diğerleriyle ilgili olarak tekrarlayabilir.