Артефакты диффузионно-взвешенных изображений Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Список использованной литературы:

1. ВСН 52-86 «Установки солнечного горячего водоснабжения». М.: Стройиздат, 1988. - 11с.

2. Калабушкина Н.М., Кисилёва C.B., Михайлин C.B. и др. Традиционные и перспективные фотоэлектрические модули и их применение в фотоэнергетических системах. Aльтернативная энергетика и экология. №5. Саров: Научно-технический центр «TATA», 2013. - 258 с

3. Месячные и годовые суммы суммарной солнечной энергии радиации, справочные таблицы.

4. Рейтинг стран по стоимости электроэнергии в 2014 году. Данные агентства "PИA Рейтинг".

5. Сопов И.В., Бекиров ЭА., Меджитов Р.Э. К вопросу об эффективности использования фотоэлектрических преобразователей для автономного электроснабжения зданий. Строительство и техногенная безопасность. В. 13-14. Симферополь: ЫШКС, 2006. - 233 с.

6. BP statistical review of world energy June 2013. - 46 с.

© Ильин Р А., Давыденко A.K, 2015

УДК 621.391.8

Какунина Анна Станиславовна Казначеева Анна Олеговна, к.т.н., доц.

НМЦ-Томография г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected]

АРТЕФАКТЫ ДИФФУЗИОННО-ВЗВЕШЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Аннотация

Рассмотрены основные помехи, встречающиеся на диффузионно-взвешенных изображениях в магнитно-резонансной томографии, их причины и способы устранения. Проанализированы исследования головного мозга, выполненные на томографах с полем 1,5 и 3 Тл по стандартному протоколу, показана зависимость количества артефактов каждого типа от индукции поля для изображений при различном диффузионном градиенте.

Ключевые слова

Высокопольная МРТ; диффузия; артефакты томограмм; качество изображений.

При отображении и количественной оценке диффузии, чувствительность изображений к скорости молекул зависит от амплитуды и скорости нарастания диффузионного градиента (b-фактора) [1, 4]. Методика сканирования включает получение двух наборов изображений с различной амплитудой диффузионных градиентов, один из которых принимается за начальную точку отсчета. Необходимость высокой точности количественной оценки диффузии объясняется использованием полученных значений для дифференциации различных образований и здоровых тканей [7, 8]. Однако высокая скорость получения изображений, высокое разрешение во времени и особенности эхо-планарных импульсных последовательностей [9, 10] приводят к появлению на изображениях артефактов, которые можно разделить на яркостные искажения, геометрические искажения, ложные изображения.

Артефакт магнитной восприимчивости возникает от микроскопических градиентов вблизи границ тканей с разной магнитной восприимчивостью и проявляется в виде ярких пятен или пространственных искажений. На диффузионно-взвешенных томограммах, как правило, появляется на границе воздух/вещество мозга в области лобных и височных долей (Рис. 1, а). В ряде случаев может имитировать

область патологии, однако на диффузионных картах яркостные искажения компенсируются [6].

MI

la) ^НН б) ^^^Лы^^Шв) B^rfHr)

Рисунок 1 - Помехи на диффузионно-взвешенных изображениях: а) артефакт магнитной восприимчивости; б) ложные изображения; в) геометрические искажения; г) артефакт вихревых токов

Ложные сигналы могут проявляться в виде контуров, дублирующих весь объект или отдельные его структуры в направлении фазы (Рис. 1, б). Артефакт проявляется на всех изображениях, полученных с помощью методики EPI, приводит к повышению зашумленности и увеличению погрешности измерений [3]; чаще дублируются структуры с максимальной интенсивностью сигнала.

Геометрические искажения проявляются в виде нарушения формы контура отдельных структур или объекта в целом, что чаще связано с различной локальной магнитной восприимчивостью тканей (Рис. 1, в). Искажения, вызванные локальными неоднородностями статического магнитного поля, также приводят к артефактам, наиболее выраженным в зоне лобных долей, у основания черепа, области внутреннего уха. Метод параллельного получения изображения позволяет увеличить эффективную полосу частот вдоль фазокодирующего направления и тем самым уменьшить искажения. Снижение геометрических искажений включает компенсацию токов Фуко и коррекцию влияния движений отдельных структур при сканировании.

Самой существенной проблемой, связанной с аппаратурой, являются нескомпенсированные вихревые токи, которые могут сделать томограммы непригодными для диагностики (Рис. 1, г). Артефакт встречается крайне редко и устраняется путем калибровки градиентной подсистемы. Несколько чаще встречаются изображения с отдельными замкнутыми контурами нулевой интенсивности, однако не влияющими на точность расчета коэффициента диффузии и прогнозируемыми при ежедневном контроле качества [5].

Доля изображений с артефактами каждого вида зависит от ориентации среза и используемой методики и является предметом данного исследования.

Анализируемые данные получены на томографах Signa EchoSpeed с полем 1,5 Тл и HDxt с полем 3 Тл (General Electric) с помощью DWI EPI последовательности импульсов с параметрами: время эхо 80 мс, время повторения 8000 мс, b-фактор 1000 с/мм2, полоса пропускания 125 кГц, поле сканирования 34 см, срез 5 мм, одно усреднение сигнала. В первом случае проанализировано 85 исследований с матрицей 192x164, во втором - 104 исследования с матрицей 128x128. Статистическая оценка выполнена для аксиальных изображений, полученных без диффузионного градиента (T2 ВИ) и при его воздействии (DWI ВИ).

Таблица 1

Возникновение артефактов различных типов при оценке диффузии

Артефакт МРТ с полем 1,5 Тл МРТ с полем 3 Тл

DWI ВИ T2 ВИ DWI ВИ T2 ВИ

Геометрические искажения 42,90% 54,02% 55,24% 63,36%

Магнитная восприимчивость 45,31% 41,97% 62,09% 44,15%

Ложные изображения 14,73% 77,18% 18,41% 66,97%

Вихревые токи 3,28% 0% 7,80% 0%

Изображения, полученные в более сильных полях, хотя и обладают высоким отношением сигнал/шум, в большей мере подвержены влиянию артефактов, что объясняется физическими принципами получения изображений [2]. T2 ВИ содержат больше артефактов яркостной природы, что объясняется большим диапазоном сигналов. DWI ВИ более чувствительны к эффектам, связанным с магнитными и градиентными полями,

проявление на них эффекта магнитной восприимчивости объясняется более низким сигналом от здоровых тканей.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 14-04-00622. Список использованной литературы:

1. Ильясов К.А. Количественное измерение диффузии in vivo методом магнитно-резонансной томографии // Ученые записки Казанского университета. Серия: Физико-математические науки. 2011. Т. 153. №1. С. 17-37.

2. Казначеева А. О. Возможности и ограничения высокопольной магнитно-резонансной томографии (1, 5 и 3 Тесла) // Лучевая диагностика и терапия. 2010. № 4. С. 83-87.

3. Казначеева А. О. Разработка методов и средств шумоподавления в томографии: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. СПб., 2006. 19 с.

4. Казначеева А.О. Молекулярная визуализация в магнитно-резонансной томографии с помощью методики EPI-отображения // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. № 1 (59). С. 56-61.

5. Казначеева А.О. Обеспечение качества исследований в магнитно-резонансной томографии // Альманах современной науки и образования. 2015. №5(95). С. 78-82.

6. Казначеева А.О., Власюк А.В., Кудряшов А.В. Возможности вейвлет-преобразований в повышении точности измерений параметров диффузии в МРТ // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. № 5 (63). С. 86-91.

7. Корниенко В.Н., Пронин И.Н. Диагностическая нейрорадиология. М., 2007.

8. Ломовцева К.Х., Карельская Н.А., Кармазановский Г.Г., Вишневский В.А. Количественный анализ диффузионно-взвешенных изображений очаговых поражений печени. Какой показатель наиболее полезен в дифференциальной диагностике? // Медицинская визуализация. 2014. № 5. С. 20-33.

9. Трофимова Т.Н., Парижский З.М., Суворов А.С., Казначеева А.О. Физико-технические основы рентгенологии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии. Фотопроцесс и информационные технологии в лучевой диагностике. СПб.: Издательский дом СПбМАПО, 2007. 192 с.

10. Moritani Т., Ekholm S., Westesson P. Diffusion-Weighted MR Imaging of the Brain. 2nd ed. Springer, 2009. 402 p. doi: 10.1007/978-3-540-78785-3

© Какунина А.С., Казначеева А.О., 2015

УДК 004.932.2

Какунина Анна Станиславовна Мазурова Ульяна Сергеевна

Университет ИТМО г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected]

ВОЗМОЖНОСТИ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ ДЛЯ АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ

Аннотация

В статье проанализированы возможности фрактального анализа для оценки объектов различной природы по их изображениям, показана зависимость фрактальной размерности от свойств объекта. Сформулированы условия анализа томограмм для минимизации погрешности расчета размерности.

Ключевые слова

Анализ изображений, фрактальная размерность; диагностика.

Одним из новых методов получения дополнительной информации об объекте исследование является