Ποιότητα εικόνας στην μαγνητική τομογραφία: Σύγκριση με τα υψηλά μαγνητικά πεδία

Κατσαντώνης, Βασίλειος

Image quality in MRI: Comparison with high magnetic fields

Πτυχιακή εργασία

Author

Κατσαντώνης, Βασίλειος

Date

2022-10-11

Advisor

Λαβδάς, Ελευθέριος

Κατσαντώνης Βασίλειος-Ποιότητα εικόνας στην μαγνητική τομογραφία: Σύγκριση με τα υψηλά μαγνητικά πεδία (4.748Mb)

Keywords

Μαγνητική τομογραφία ; Ποιότητα εικόνας ; Θόρυβος ; SNR ; CNR ; Τεχνικά σφάλματα ; Υπερύψηλα μαγνητικά πεδία (UHF) ; Πολυπύρηνη απεικόνιση

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στους παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα εικόνας στην μαγνητική τομογραφία και αναδεικνύει τον ρόλο που έχει η ένταση του μαγνητικού πεδίου σε αυτό. Πιο συγκεκριμένα, η ποιότητα εικόνας χαρακτηρίζεται από αρκετούς παράγοντες με κυριότερους εξ αυτών τον λόγο έντασης προς θόρυβο (SNR), την αντίθεση, την χωρική διακριτική ικανότητα καθώς και την συνολική διάρκεια της εξέτασης. Η βελτίωση αυτών των παραγόντων, οδηγεί σε αύξηση της ποιότητας της εικόνας, πράγμα που είναι μείζονος σημασίας για την απεικονιστική μέθοδο της μαγνητικής τομογραφίας διότι επιτρέπει την συλλογή σημαντικών πληροφοριών για την ανατομική περιοχή που απεικονίζεται και δίνει απαντήσεις στο κλινικό ερώτημα που διερευνάτε. Η αλλαγή κάποιων εξωγενών χαρακτηριστικών της εξέτασης όπως η αύξηση του χρόνου TR, η μείωση του TE ή η αύξηση του αριθμού των διεγέρσεων (NEX) βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα αλλά αυξάνει δραματικά των χρόνο της εξέτασης, δίνοντας την ευκαιρία να δημιουργηθούν σφάλματα τα οποία τελικά παρεμβάλουν και υποβαθμίζουν την εικόνα. Για τον λόγο αυτό, η επίδραση που έχει κάθε παράγοντας στην τελική εικόνα αλλά και στην διάρκεια της εξέτασης, θα πρέπει να είναι πλήρως κατανοητή ώστε να επιτευχθεί υψηλή ποιότητα χωρίς την παρουσία σφαλμάτων. Η αύξηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου βελτιώνει όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα. Συγκριτικές μελέτες που έχουν γίνει μεταξύ συστημάτων 1.5 Tesla και 3 Tesla έχουν δείξει μεγαλύτερη ευαισθησία και ειδικότητα στην ανάδειξη παθολογιών στην περιοχή του εγκεφάλου, του καρπού καθώς και άλλων ανατομικών περιοχών που ευνοούνται από την αυξημένη ποιότητα εικόνας. Πλέον έχουν αναπτυχθεί συστήματα απεικόνισης με ισχύ πάνω από 7 Tesla εισάγοντας νέες τεχνικές απεικόνισης όπως η λειτουργική απεικόνιση και η πολυπύρηνη απεικόνιση ενώ αναμένεται στο μέλλον να έχουν κύριο ρόλο στην κλινική πράξη, εξαιτίας των τεράστιων δυνατοτήτων που δίνουν τα πολύ υψηλά μαγνητικά πεδία.

Abstract

This thesis aims to focus on the factors that affect the image quality in MRI and to highlight the role that the intensity of the magnetic field has in it. More specifically, image quality is characterized by several factors, the main ones being intensity to noise ratio (SNR), contrast, spatial resolution as well as the overall duration of the examination. The improvement of these factors leads to an increase in the quality of the image, which is of major importance for the MR imaging method because it allows the collection of important information about the anatomical area being imaged and gives answers to the clinical question you are investigating. Changing some extrinsic characteristics of the examination such as increasing the TR time, decreasing the TE, or increasing the number of excitations (NEX) significantly improves the quality but dramatically increases the examination time, giving the opportunity to introduce errors that ultimately interfere and degrade the image. For this reason, the effect that each factor has on the final image but also on the duration of the examination, should be fully understood in order to achieve high quality without the presence of errors. Increasing the intensity of the magnetic field improves all factors that affect quality. Comparative studies performed between 1.5 Tesla and 3 Tesla systems have shown greater sensitivity and specificity in highlighting pathologies in the brain, wrist and other anatomical regions that benefit from increased image quality. Nowadays, imaging systems with power above 7 Tesla have been developed introducing new imaging techniques such as functional imaging and multinuclear imaging and are expected to play a major role in clinical practice in the future due to the enormous potential of very high magnetic fields.