MRI-perusteet, OSA 3: Kuvan koodaus, k-avaruus

1
MRI-perusteet, OSA 3 Kuvan koodaus, k-avaruus

• Jukka Jauhiainen
• Oulun seudun ammattikorkeakoulu
• Tekniikan yksikkö
• Englanninkieliset kuvat Allen W. Song,
  Principles of MRI Image Formation
  (www.biac.duke.edu/education/courses/fall05/fmri/h
  andouts/2005_Week3_ImageFormation.ppt)?

2
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
MAGNEETTIKUVAUKSEN ELÄMÄN JA KUOLEMAN KAAVA
SANOO ETTÄ SPINIEN PYÖRIMISNOPEUS ON SUORAAN
VERRANNOLLINEN MAGNEETTIKENTTÄÄN
3
Kuvan keräyksen kolme vaihetta

• Leikkeenvalinta (Slice selection)?
• Vaihekoodaus (Phase encoding)?
• Luku (Readout)?
• Näin valitaan 3-ulotteinen tilavuus, jossa
  kussakin tilavuusalkiossa eli vokselissa spinit
  pyörivät eri taajuuksilla

4
(No Transcript)
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
(No Transcript)
8
(No Transcript)
9
(No Transcript)
10
(No Transcript)
11
(No Transcript)
12
Taajuus- ja vaihekoodaus

• Nyt on valittu leike, jonka sisällä kaikki spinit
  pyörivät samalla nopeudella.
• Tarvitaan viela gradientit x- ja y-suunnissa,
  joiden avulla selvitetaan jokaisen tilavuusalkion
  paikka kuvassa.

13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
Fourier-muunnos

• Alun perin mitattu MR-signaali on ajan mukana
  värähtelevä signaali
• Fourier-muunnos on matemaattinen menetelmä, jonka
  avulla saadaan selville, mitä taajuuksia
  signaalissa on
• Ihmiskorva ja aivot laskevat koko ajan
  Fourier-muunnosta. Tärykalvoon osuva äänenpaine
  muutetaan aivoissa taajuudeksi. Nopeammin
  värähtelevä ääni tajutaan korkeampana taajuutena
  kuin hitaammin värähtelevä !

21
K-avaruus

• K-avaruudella tarkoitetaan sitä kaksiulotteista
  avaruutta, johon mittausdata kerätään kuvauksen
  aikana
• Tämä on ns. raakadataa
• Signaali on esitetty k-avaruudessa ajan funktiona
• Kuva syntyy laskemalla 2-ulotteinen
  Fourier-muunnos
• Akselit
• Taajuussuunta
• Vaihesuunta

22
No miltä se sitten näyttää ?
Kuva
k-avaruus
23
Vähän tulkintaa ...

• Yksi taajuusuuntainen viiva sisältää yhden
  MR-signaalin (FIDin tai kaiun)?
• Taajuussuuntaa sanotaankin monesti lukusuunnaksi
• Vaihekoodausgradientin arvolla nolla mitattu
  viiva kulkee k-avaruuden keskikohdan kautta

24
ja vielä lisää pökköä pesään...

• Mitä suurempi vaihegradientin arvo on, sitä
  kauempana keskeltä viiva kulkee.
• Vaihe- ja lukugradientin avulla erotellaan eri
  paikoissa kuvaa olevat vokselit toisistaan niiden
  erilaisten resonanssitaajuuksien avulla
• Keskellä kuvaa olevat pisteet synnyttävät kuvan
  kontrastin
• Edustavat hitaasti muuttuvia signaaleja
• Reunoilla olevat pisteet antavat kuvan
  hienorakenteen
• Rajapinnat, terävät reunat jne ...

25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
Kuvan keräyksestä

• Yksinkertaisin tapa on kerätä yksi k-avaruuden
  viiva kullakin RF-virityksellä
• 256x256-matriisin kerääminen vaatii siten 256
  viritystä
• Jokaisen virityksen välillä on odotettava niin
  kauan että nettomagnetoituma on palautunut
• Tähän kuluu useita sekunteja
• Helkkarin hidasta !

30
Kaikuaika TE ja toistoaika TR

• TR Time of Repetition on kahden peräkkäisen
  RF-virityksen välinen aika
• Mitä pidempi TR, sitä hitaampi kuvaus
• TE Time to Echo on se aika joka kuluu
  RF-virityksestä lukugradientin keskikohtaan
• Mitä pidempi TE, sitä heikompi signaali ja
  rakeisempi kuva !
• TEn ja TRn valinnalla on keskeinen vaikutus
  kuvan kontrastiin !

31
(No Transcript)
32
Kommentteja edelliseen

• Käytännössä edellinen esimerkki on toivottoman
  hidas
• Käytännössä kuvausta voidaan nopeuttaa siten,
  että
• kerätään kaikki k-avaruuden viivat yhdellä
  virityksellä vaihtelemalla lukugradientin suuntaa
  (EPI) tai
• kerätään muutama kaiku kullakin virityksellä
  (esim. nopea spinkaiku, FSE)?
• Palataan näihin menetelmiin kuvaussekvenssien
  yhteydessä tarkemmin