Модификация градиентов магнитных полей фазо-частотного кодирования сигналов при магнитно-резонансной визуализации для регуляризации данных

Автор(и)

  • Андрей Вячеславович Нетреба Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Ukraine
  • Олег Александрович Нагуляк Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Ukraine
  • Андрей Александрович Комаров Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021060017

Ключові слова:

Магнитно-резонансная томография, ЯМР, градиентное К — пространство магнитного поля, реконструкция, сверхразрешение.

Анотація

Рассмотрена реконструкция томограмм в магнитно-резонансной томографии для различных степеней нестабильности поперечного градиента магнитного поля. Предложен метод минимизации влияния отклонения полученных точек измерений сигнала от регулярных положений на качество реконструированных томограмм. При обработке реальных томографических изображений определены предельные значения параметров нестабильности градиентов поля с учетом возможности их компенсации. Для оценки влияния нестабильности на точность конечных результатов проведена серия многократных процедур формирования сигналов в условиях разного разброса составляющих магнитного поля и последующей реконструкции. Показано, что построение и совместный анализ нескольких томографических распределений для разных углов ориентации системы магнитных градиентов поперечного фазо-частотного кодирования сигнала отклика улучшает структуру диагностических данных. При решении обратной задачи восстановления спиновых распределений получена компенсация искажений вследствие нерегулярности сетки формирования данных путем объединения массива измерений, проведенных при разных условиях. Проведена оценка качественных параметров реконструкции двумерных томографических распределений высокого разрешения в случае измерений сигнала отклика для двух и трех ориентаций его поперечного кодирования.

Біографія автора

Андрей Вячеславович Нетреба, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко

Факультет радиофизики, электроники и компьютерных систем, кандидат физико-математических наук, доцент

Посилання

O. O. Naguliak, A. V. Netreba, “The influence of the time MR sequence parameters on the diffusion weighted imaging sensitivity,” J. Phys. Stud., vol. 19, no. 1/2, p. 1002, 2015, doi: https://doi.org/10.30970/jps.19.1002.

S. P. M. Crijns, B. W. Raaymakers, J. J. W. Lagendijk, “Real-time correction of magnetic field inhomogeneity-induced image distortions for MRI-guided conventional and proton radiotherapy,” Phys. Med. Biol., vol. 56, no. 1, pp. 289–297, 2011, doi: https://doi.org/10.1088/0031-9155/56/1/017.

M. Espy et al., “Ultra-low-field MRI for the detection of liquid explosives,” Supercond. Sci. Technol., vol. 23, no. 3, p. 034023, 2010, doi: https://doi.org/10.1088/0953-2048/23/3/034023.

R. Ladebeck, D. Martin, S. Schmidt, “Mobile comb. MRI/PET app.,” US Patent US20090043189, 2009.

М. В. Кононов, О. А. Нагуляк, А. В. Нетреба, “Влияние распределения рентгеновского излучения в приемной системе на качество реконструкции в проекционной томографии,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 51, no. 3, pp. 63–66, 2008, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347008030084.

O. O. Naguliak, A. V. Netreba, S. P. Radchenko, O. O. Sudakov, “Increasing of the MR imaging spatial resolution by data estimation in k-space,” in 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2017, pp. 310–315, doi: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2017.7939769.

E. Plenge et al., “Super-resolution methods in MRI: Can they improve the trade-off between resolution, signal-to-noise ratio, and acquisition time?,” Magn. Reson. Med., vol. 68, no. 6, pp. 1983–1993, 2012, doi: https://doi.org/10.1002/mrm.24187.

A. V. Netreba, A. O. Komarov, “Influence of the transverse gradient magnetic fields instability to reconstruction in MR imaging,” in 2017 IEEE International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF), 2017, pp. 139–142, doi: https://doi.org/10.1109/YSF.2017.8126660.

A. Rueda, N. Malpica, E. Romero, “Single-image super-resolution of brain MR images using overcomplete dictionaries,” Med. Image Anal., vol. 17, no. 1, pp. 113–132, 2013, doi: https://doi.org/10.1016/j.media.2012.09.003.

E. Van Reeth, I. W. K. Tham, C. H. Tan, C. L. Poh, “Super-resolution in magnetic resonance imaging: A review,” Concepts Magn. Reson. Part A, vol. 40A, no. 6, pp. 306–325, 2012, doi: https://doi.org/10.1002/cmr.a.21249.

А. В. Акимов, А. А. Сирота, “Синтез и анализ алгоритмов распознавания цифровых сигналов в условиях деформирующих искажений и аддитивных помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 60, no. 10, pp. 592–604, 2017, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347017100041.

Е. Д. Прилепский, Я. Е. Прилепский, “Оценивание оптимального параметра регуляризации восстановления сигнала,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 9, pp. 522–535, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347018090030.

Д. Ю. Голованов, В. И. Парфенов, “Эффективность обнаружения сигнала с неизвестным неэнергетическим параметром с использованием алгоритмов на основе теории Compressive Sensing,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 8, pp. 464–475, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347018080046.

П. Ю. Костенко, В. В. Слободянюк, А. Н. Барсуков, “Скрытность аналитических хаотических сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 60, no. 3, pp. 166–176, 2017, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347017030050.

В. В. Савченко, “Критерий минимума среднего информационного отклонения для различения случайных сигналов с близкими характеристиками,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 9, pp. 536–548, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347018090042.

Н. Г. Иванушкина et al., “Анализ электрокардиосигналов для формирования диагностических признаков посттравматической миокардиодистрофии,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 60, no. 9, pp. 521–530, 2017, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347017090047.

С. М. Вовк, В. Ф. Борулько, “Определение амплитудных уровней кусочно-постоянного сигнала посредством полиномиальной аппроксимации,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 60, no. 3, pp. 141–153, 2017, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347017030037.

А. А. Колчев, А. Е. Недопекин, “Использование модели смеси вероятностных распределений при обнаружении сигналов радиофизического зондирования,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 59, no. 8, p. 44, 2016, doi: https://doi.org/10.20535/s0021347016080057.

Е. В. Сторчун, Е. И. Яковенко, “Анализ характеристик системы регистрации нелокального биомеханического сигнала,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 59, no. 8, p. 60, 2016, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347016080070.

В. И. Найденко, “Возбуждение однородной изотропной среды скачком магнитного поля,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 59, no. 6, p. 55, 2016, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347016060078.

А. И. Рыбин, А. Д. Мельник, Ю. Х. Нижебецкая, И. А. Сушко, С. Н. Литвинцев, “Классификация одно- и двумерных сигналов методами нормализации и нормального преобразования,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 59, no. 1, p. 34, 2016, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347016010027.

В. С. Королюк, Н. И. Портенко, А. В. Скороход, А. Ф. Турбин, Справочник По Теории Вероятностей и Математической Статистике. Москва: Наука, 1985.

C. Debus, R. Floca, D. Nörenberg, A. Abdollahi, M. Ingrisch, “Impact of fitting algorithms on errors of parameter estimates in dynamic contrast-enhanced MRI,” Phys. Med. Biol., vol. 62, no. 24, pp. 9322–9340, 2017, doi: https://doi.org/10.1088/1361-6560/aa8989.

A. O. Komarov, O. O. Naguliak, A. V. Netreba, S. P. Radchenko, O. O. Sudakov, “Compensation of the magnetic gradient instability in MRI by measurements data for several angular orientations,” in 2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2018, pp. 355–359, doi: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2018.8477435.

Д. И. Леховицкий, “Адаптивные решетчатые фильтры для систем пространственно-временной обработки нестационарных гауссовых процессов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 11, pp. 607–644, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347018110018.

А. А. Бородин, “Метод сегментации изображений по динамическим спектральным характеристикам,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 59, no. 1, p. 55, 2016, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347016010040.

Увеличение размерности по комбинированным томограммам

Опубліковано

2021-06-30 — Оновлено 2021-06-30

Як цитувати

Нетреба, А. В., Нагуляк, О. А., & Комаров, А. А. (2021). Модификация градиентов магнитных полей фазо-частотного кодирования сигналов при магнитно-резонансной визуализации для регуляризации данных. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(6), 327–340. https://doi.org/10.20535/S0021347021060017

Номер

Розділ

Статті