Analýza vybraných artefaktů v difuzních magneticko-rezonančních měřeních

Analysis of Selected Artefacts in Diffusion-Bassed Magnetic Resonance Measurements

Ph.D. thesis principal points

Czech

Disertační práce pojednává o artefaktech vyskytujících se v difuzně vážených obrazech. V medicínské praxi mohou artefakty způsobovat problémy při diagnostice patologických tkání, proto je cílem jejich eliminace. V práci je nejprve provedena analýza nejčastěji se vyskytujících artefaktů v difuzně vážených obrazech, jsou popsány známé metody eliminace jednotlivých artefaktů. Pro omezení artefaktů způsobených nehomogenitou statického magnetického pole a vlivem vířivých proudů je popsána nově navržená metoda tří měření. Metoda nalezne praktické uplatnění zejména při měření difuzního koeficientu izotropních materiálů. Mezi významné a velmi často se vyskytující artefakty řadíme také magnetickou susceptibilitu. Vlivem rozdílných hodnot magnetické susceptibility na rozhraní dvou materiálů může dojít k nehomogenitám magnetického pole a dokonce až k úplné ztrátě signálu. Proto byla navržena nová metoda měření magnetické susceptibility vzorků magneticky nekompatibilních materiálů, a tedy nevytvářejících MR signál. Navržená metoda měření magnetické susceptibility byla experimentálně ověřena na vzorcích různých tvarů a také různých diamagnetických a paramagnetických materiálů. Dále jsou v práci popsány artefakty jako šum, pohybové artefakty, hardwarová omezení, chemický posuv a závislost difuzního koeficientu na teplotě. Pro přesné měření difuzního koeficientu byl doporučen teplotní systém. Experimentálně bylo zjištěno, že při požadavku na přesné měření s chybou nepřesahující 5 %, by se teplota neměla změnit více než o 0,1 stupně Celsia.

The presented dissertation thesis analyses artefacts in diffusion-weighted images. In medical practice, the artefacts can impede the diagnostics of pathological tissues and, therefore, need to be eliminated. As the first step within the thesis, an analysis of the most frequent artefacts in diffusion-weighted images is performed, and the hitherto known approaches to artefact elimination are described. In order to facilitate the reduction of artefacts caused by the inhomogeneity of the static magnetic field and induced by eddy currents, a novel three-measurement method is shown. This technique will find application especially in measuring the diffusion coefficient of isotropic materials. At this point, it is important to note that a significant and commonly found problem is the magnetic susceptibility artefact; different magnetic susceptibility values at the boundary between two materials can cause magnetic field inhomogeneities and even complete loss of the signal. Therefore, we designed a novel method for the measurement of magnetic susceptibility in various samples of magnetically incompatible materials, which do not produce any MR signal. The technique was experimentally verified using a set of differently shaped diamagnetic and paramagnetic samples. In addition to the magnetic susceptibility problem, the thesis presents artefacts such as noise, motion-induced items, hardware limitations, chemical shift, and the dependence of the diffusion coefficient on the temperature. To enable precise measurement of the diffusion coefficient, we proposed a thermal system; in the experiment, it was determined that when the measurement error does not exceed 5 %, the temperature change should not be higher than 0.1 celsius degrees.

artefakty, difuzně vážené obrazy, NMR, MRI, susceptibilita

artefact, diffusion-weighted imaging, MRI, NMR, susceptibility

MARCOŇ, P.

27. 3. 2014

Vutium

1

30

30