Fondamenti di risonanza magnetica: con ricostruzione dell'immagine simulata da MATLAB

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Titolo originale:

Fundamentals of Magnetic Resonance Imaging: with image reconstruction simulated by MATLAB

Contenuto del libro:

Questo libro è stampato in bianco e nero. È stato revisionato il 30.05.2020. Partendo dal complesso decadimento per induzione libera (FID), questo libro stabilisce un quadro logico per la discussione dei principi della risonanza magnetica. Sulla base di questo quadro, vengono descritti in dettaglio gli argomenti tradizionali e alcuni nuovi argomenti. Ogni formula viene ampiamente derivata passo dopo passo. L'essenza della risonanza magnetica è discussa in modo approfondito. Si sottolinea che la trasformata di Fourier (FT) nella risonanza magnetica è un risultato naturale dell'acquisizione dei dati con un gradiente di campo lineare. Ogni concetto, in particolare quello di eco, viene spiegato in dettaglio. Ad esempio, viene indicato che il disegno popolare di un'eco che segue un singolo FID (si noti questo "singolo") sull'asse del tempo è fuorviante in RM (ma potrebbe non esserlo in NMR). Un'eco non può essere considerata come due FID che si susseguono, ecc. Se non riuscite ad accettare immediatamente queste affermazioni, forse dovrete rinfrescare le vostre conoscenze di base sulla RM. La procedura che porta dalla FID all'immagine RM è realizzata da una coppia di FT. La prima FT viene stabilita naturalmente e automaticamente dall'acquisizione dell'eco. Il convertitore analogico-digitale porta alla FID discreta. Utilizzando il campionamento di Nyquist e la rilevazione sensibile alla fase in quadratura (PSD), si ottiene la formula FOV*dk = 2pi. Da FOV*dk=2pi, la FT discreta è derivata dalla somma delle FID discrete direttamente, senza fare affidamento sulla FT continua. Pertanto, il FID discreto porta al FT discreto.

D'altra parte, un'eco discreta è la somma delle FID discrete acquisite, se il campo di gradiente lineare di rifasamento segue il campo di gradiente di rifasamento. Pertanto, il FID discreto porta anche all'eco discreto. Ne consegue che l'eco discreto è una FT discreta (monodimensionale). Una serie di echi è ottenuta dalla codifica di fase (dati grezzi in uno spazio k bidimensionale). Lo spazio k, quindi, è una FT discreta bidimensionale (prima FT). L'immagine ricostruita si ottiene applicando la FT inversa (seconda FT) alla serie di echi discreti (k-spazio). La FT continua viene utilizzata come passo euristico. Ma non è necessaria per la discussione della risonanza magnetica. Come esempio di passaggio dalla FID all'immagine di risonanza magnetica, sono state ottenute immagini simulate per i fantasmi grafici utilizzando MATLAB. In appendice, sono inclusi i codici MATLAB per la ricostruzione dell'immagine e per alcuni impulsi selettivi di frequenza. Sulla base del quadro di riferimento, gli argomenti includono sequenze di impulsi di base; treno di impulsi; contrasti di immagine; rapporto segnale/rumore; artefatti da ringing; artefatti da aliasing; miglioramento del profilo della fetta di impulsi selettivi (l'equazione di Bloch viene risolta numericamente con il metodo Runge-Kutta); soppressione del grasso; trasferimento di magnetizzazione; diffusione; immagine di flusso; RM funzionale (viene presentata la RM per un'alternanza percettiva), ecc.

All'interno del quadro, gli argomenti sottolineati includono l'artefatto fantasma pulsatile per il flusso che è simulato da MATLAB e spiegato da dati zero interleaved in k-spazio; gli esperimenti dimostrano che la spiegazione tradizionale dell'errata registrazione del flusso non è corretta; l'esperimento mostra anche che il profilo del flusso laminare assomiglia a un lungo ago, invece che a un ellissoide; la formula di Stejskal-Tanner per il valore di b può essere ottenuta da una derivazione errata, quindi, la correttezza della formula può essere in discussione; l'intensità del gradiente di rifocalizzazione per l'impulso selettivo 90d è-0. 515, invece del comunemente usato -0. 5 (una piccola differenza porta a grandi differenze negli effetti di rifocalizzazione a causa della non linearità dell'equazione di Bloch); ecc. 515, invece del comunemente usato -0,5 (una piccola differenza nella forza di rifocalizzazione porta a una grande differenza negli effetti di rifocalizzazione a causa della non linearità dell'equazione di Bloch); ecc. Oltre agli argomenti sopra citati, l'equazione di Bloch con i termini T1, T2, diffusione, flusso, ecc. è derivata aggiungendo contributi indipendenti a dM/dt con l'assunzione che T2 funzioni solo nel piano x-y. La speranza è che questo libro sia leggibile. La speranza è che il viaggio attraverso il libro possa essere piacevole. Questo libro sarà utile ai principianti. Forse è prezioso anche per un pubblico più ampio.