Quantitative MR ve Multi-Echo Sequences'a giriş

Manyetik Resonance Görüntüleme (MRI) büyük ölçüde niteliğe bağlı olarak, testlerde zor olan non-vazif görüntüleme modalitydir.Poitative MRcal görüntüleri kullanarak bu sınırlamayı ele alır.T1 sağlık süresi, T2 zaman, proton yoğunluğu ve hasta spesifik faktörlere bağlıdır, doğrudan karşılaştırmalar zorlanır. Quantitative MRG (qMRI) Bu sınırlamayı T1 sağlık durumu ile ilgili olarak hassas doku parametrelerini ölçerek ele alır.

qMRI'yı yönlendiren teknikler arasında, multi-echo dizileri merkezi bir rol üst üste koyar.Tek bir eksajdan sonra farklı yankı zamanlarda birden fazla sinyal satın alarak, çok-echo dizileri yüksek zaman çözünürlüğü ile MRG'nin bozulmasına olanak sağlar.Bu, yüksek zamansal çözünürlükte doğru tahminleri sağlar, ki bu da demir içeriği, myelinasyon, fibroz ve edema. Bu makaledeki temel analiz yöntemleri, çok temel analiz yöntemleri, temel analiz yöntemleri ve sinyal oluşturma yöntemleri, ve sinyal oluşturma yöntemlerinin temel analizlerini inceler.

Signal Decay'nin Temel Prensipleri

T2 ve T2* Rahatlama

İlk radyofret (RF) pulsiyonun bir dokudaki spinleri uyardığı zaman, iki işlemden dolayı zamanla çarpıtılması: spin-spin etkileşimleri (T2 sağlık) ve manyetik alan inhomogeneities (T2* rahatlama) T2 sağlık zamanı, dokudaki gerçek T2 çürük özelliğidir, çünkü statik alanın kimyasalları ve kimyasalları arasındaki enerji değişimin verimliliğini yansıtacaktır.

[0]1/T2* = 1/T2 + 1/T2).

T2, homojenitelerden gelen katkıyı temsil eder. Multi-echo dizileri, T2 veya T2*'yi, refocusing mekanizmalarının (örneğin 180° puls) dahil olup olmadığına bağlı olarak ayırılabilir.

Signal Equation

Bir spin-echo satın alındığında, bir yankı zamanında TE'nin verdiği sinyal büyüklüğü:

[Üye/T2) [Üye/T3][/T)[Üye/T)[0)

Bir gradient-echo satın almak için, sinyal T2 ile çürükür, T2 yerine birden fazla TEs'de sinyal örneklemeyle, biri üstel su görüntülememde bozulma eğrisine sığabilir ve T2 (veya T2*) ve tamamen rahat sinyal S0 (bu da çok-kuşaklı çürük bir şekilde çürük bir şekilde azalır.

Pulse Sequence Designs for Multi-Echo Acquisition

Multi-Echo Spin Echo (MESE)

Klasik yaklaşım, birden fazla T2-weighted yankı elde etmek için çok yönlü bir yankıdır. 90° excitation nab, 180° refocusing puls treni uygulanır, aynı zamanda bir dizi spin yankıları oluşturmak için ayrı olarak kullanılır.Her yankı, özellikle de bir görüntü üretmek için kodlanır. Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) durumu en aza indirmek için gereklidir.

Limitler, kompozit pulların veya RF'in kullanımı gibi ileri tekniklere ek olarak, B1'e karşı hassasiyet ve hassaslıkların bu sorunları hafifletmesine yardımcı olur.

Multi-Echo Gradient Echo (ME-GRE)

Gradient eko dizileri, 180° puls yerine gradient geri dönüşleri uygulayarak yankıları elde eder. multi-echo gradient yankı (ME-GRE) dizisinde, tek bir RF excitation, multiple gradient yankıları ve görüntüleme hastalarında T2 * çürümesi çok hızlı bir şekilde, genellikle tek bir tekrarlama pulu eksikliği SAR'ı azaltır, yüksek ücretli MR-GRE'yi sağlar ve implantlar ile görüntülemeye uygun olarak yapılır.

ME-GRE uygulamaları R2* haritalama (R2* = 1/T2*), bu da karaciğer, beyin ve kalpte demir içeriği ölçmek için kullanılır.

Ultra-Short Echo Time (UTE) Sequences

Çok kısa T2 veya T2 ile dokular için (örneğin, kortical kemik, tendonlar, bağlar ve myelin), geleneksel yankı süreleri sinyalin hesaplanmasına izin vermek için çok uzundur. Ultra-kısa zaman (UTE) dizileri çok kısa TE’lerle bir araya gelir (örneğin, çok kısa sürede (örneğin, çok kısa sürede) ve çok fazla miktarda yüksek çözünürlükte bulunabilir.

Veri Analizi ve Parametre Estimation

Monoexponential Equipment

Multi-echo verilerini analiz etmek için en basit ve en yaygın yaklaşım, bir günlük köşeli bir hata modeli kullanarak sinyale uygun olarak sinyale uygun olarak yapılır. T2 haritalama için, model S (TE) = S0 · exp(-TE/T2) + gürültü önyargısı.Vienberg-Marquard algoritması kullanarak daha düşük bir hesaplama işlemi daha düşük bir hesap için daha doğrulayıcı bir sabit bir şekilde yapılır.

T2 tahminlerinin doğruluğu ve hassasiyeti, yankı sayısına, yankıya bağlı ve en uzun TE'nin en az 1.5 kez ilgisini çekmesi gerekir ve en kısa TE ilk çürümeyi yakalamak için mümkün olduğunca küçük olmalıdır.

Çok sorumlu montaj

Tcons genellikle farklı sağlık zamanlarıyla birden fazla su bölmesi içerir. Örneğin, beyaz madde çok kısa T2 (~10-20 ms) ve uzun T2 (~80-100 ms) ile bir intra/extracellular su bileşeni içerir. Bu, benim su görüntüleme (MWI) ile ilgili hataların bir miktarla ölçülmesi için çok düşük maliyetlidir.

Zorluklar, ters problemin kötü ortaya çıkardığı doğasını içerir (belki olası dağıtımlar verileri eşit derecede iyi bir şekilde uyum sağlar), gürültüye duyarlı ve yüksek bir SNR ve birçok yankıya ihtiyaç duyar. Düzenlileştirme yöntemleri (örneğin, Tikhonov düzenlileştirme) ve Bayesian yaklaşımlar çözümü stabilize etmek için kullanılır.

R2* Haritalama ve Düzeltmeler

Yüksek lisans için, R2 * tahminleri, elde edilen yankıların monoexponential modeline uygun şekilde gerçekleştirildiği bir hata haritası kullanılarak yapılır. Ancak, makroskobu B0 inhomogeneities, R2* tahminleri ile birlikte, olumlu ve negatif gradient kutupluları kullanarak, B0'ı test etmek için alternatif olarak kullanılan bir alan haritasını kullanarak yanlış bir şekilde yorumlayabilir veya uygulama yöntemiyle yanlış bir şekilde kullanılabilir.

Bir başka önemli düzeltme şişmanlık içindir. Her iki su ve yağ içeren dokularda, kimyasal değişim sinyal çürümesine neden olur. Su-saf ayrılık teknikleri (örneğin, IDEAL veya Roth) aynı anda su ve yağ keserek birleştirilebilir.

Klinik Uygulamaları

Nörolojik Görüntüleme

Multi-echo dizileri beyinde yaygın olarak kullanılır. T2, birden fazla scleroz lezyonun karakterizasyonunda yardımcıları, uzun süreli T2'nin demyelinasyon ve edema. Myelin su görüntülemesi çok-echo T2 kullanarak, akut hemorhage ve nörodejeneratif hastalıklarında haritalama daha spesifik bir işaret sunar.

Liver ve Abdominal Görüntüleme

Karaciğerde demir aşırılığı (örneğin R2* ve karaciğer konsantrasyonu arasındaki korelasyon iyi kurulmuş, non-ya da transfüzyon bağımlı anemiler) R2* çok yüksek çözünürlükte bir biyo-eko işaretleyicisi kullanarak tahmin edilebilir. R2* ve karaciğer retoriksel olmayan bir tedavi izleme sağlar.

Musculoskeletal Görüntüleme

Otomobiltilage'da T2 haritalama, her dilim için erken dejeneratif değişiklikleri tespit etmek için kullanılmıştır. Collagen fiber yönelim ve hidr etkisi T2 önceki morfolojik değişiklikler hakkında tamamlayıcı bilgiler sağlar. Multi-echo spin yankı dizileri her dilim için ayrı yankı trenleri genellikle kullanılır. T1 görüntüleme ile T2 haritalama, proteoglycan içeriği hakkında tamamlayıcı bilgiler sağlar.

Cardiya Görüntüleme

Myocardial T2 ve T2* haritalama, edema (örneğin, kardiyak hareketimi dondurmak için) değerdir. T2* Kalpteki haritalama daha düşük demir seviyeleri ve hareket nedeniyle karaciğerde daha zorludur (örneğin, modern dizi iyileştirmeler ve post-işlemler ile).

Gelişmiş Teknikler ve Son Gelişmeler

Simultane T2 ve T2* Mapping

Bazı diziler hem T2 hem de T2* tek bir satın almada bilgi edinmeyi amaçlamaktadır. Örneğin, gradient-echo spin-echo (GRASE) serisi spin yankıları arasındaki yüksek çözünürlükli yankıları, T2 ve T2 * de eğrilerinin eş zamanlı örneği ile bir başka yaklaşımdır.

Comed Sensing ile Çok-Echo Görüntüleme

Bir dönüşüm alanı (örneğin, dalgacıklar) ile ilgili tarama süresini azaltmak için, sıkıştırılmış algılama (CS) ve paralel görüntüleme teknikleri çok-echo dizilerine uygulanır. CS, çoklu TE'ler ile yeniden inşa edilebilir.

Hareket Düzeltme ve Gerçek Zaman Uygulamaları

fetal MRG veya kardiyak MR gibi uygulamalar için, çoklu-echo satın almalarında hareket verileri bozabilir.Navigator ekoes veya optik izleme kullanarak, altın-köksel örnekleme ile birlikte, hareket varlığında bile çok-echo görüntüleme sağlar. Gerçek zamanlı geri bildirimler döngüsü, görüntülemenin sürekli ayarlamasına izin verir.

Meydanlar ve Sınırlar

Onların gücüne rağmen, çok-echo dizileri birkaç zorlukla karşı karşıyadır. Signal-to-noise oranı daha uzun yankı süreleri ile azalır, özellikle kısa T2 dokular için, yankı ve dizilerini gerektiren. B1 inhomogeneities, spin-echo dizilerinde refocusing puls doğruluğunu etkiler, özellikle de heterojen hataların bozulmasına yol açabilir.

Bu sorunları ele almak için, dizi tasarımcıları pul dizilerini incelemeye devam ediyor, daha iyi düzeltme algoritmaları geliştiriyor ve parametre tahminleri için makine öğrenimi entegre edebilir. Örneğin, sinir ağları, T2 haritalarına çok-echo sinyallerinden haritalarını öğrenebilir, potansiyel olarak hız ve sağlamlığı geleneksel uyumla karşılaştırıldığında artırabilir.

Future Yol Tarifi

Multi-echo nicel MRG alanı hızla gelişiyor. Bir umut verici yön, multi-merkezli çalışmaların ve klinik kabulün entegrasyonlarının diğer nicel tekniklerle daha büyük bir rol oynayacaktır, örneğin diffüzyon görüntüleme veya magnetizasyon transferi, bir donanım geliştirmek için - daha yüksek alan güçlü bir diğerinde standart protokollerin geliştirilmesi - daha hassas RF anahtarlama sistemleri - çok merkezli çalışmaların ve klinik kabul edilmesi için daha yüksek çözünürlükte daha yüksek çözünürlükte, daha kısa sürede geliştirilecektir.

Sonuçta, multi-echo dizilerinin ilkeleri, teşhis, tedavi izleme ve insan hastalığı anlayışımızı geliştirmek için bu teknikleri kullanarak temelseldir.

Daha fazla okuma için, R2 * Haritalama ile ilgili kapsamlı bir inceleme bakınız:0)Mackay ve al. (2006) beyindeki multi-echo T2 rahatlaması[FLT: 1 ), Laule et al. (2020)[Dönetici:2|Dönergeler için ek teknik ayrıntılar, multi-echo pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pul pulları ile ilgili olarak incelenebilir.