Технические и принципиальные границы увеличения пространственного разрешения в МРТ.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - это метод отображения, используемый, главным образом, в медицинских установках, для получения высококачественных изображений органов человеческого тела. МРТ основана на принципах ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), методе спектроскопии, используемом учеными для получения данных о химических и физических свойствах молекул.

При любой компьютерной визуализации изображение образуется из т.н пикселей (pixels – picture elements), которые, в свою очередь, отражает содержание объемных элементов - вокселей (voxels – volume elements). – Формирование изображения фигуры человека. ([1], рис. 5-1, с. 68). Фигура человека математически разбита на объемные элементы. В каждом вокселе соответствующие интенсивности сигналов усредняются, превращаясь в число, которое отвечает некоторому уровню серой шкалы. Эти числа используются для создания картины, состоящей из пикселей.

Размер вокселя ограничивается рядом факторов. Главными из них являются объем памяти компьютера и величина сигнала (от вокселя), который может быть обработан без искажений и потери информации. Обычно это 256х256х1 вокселей на 1 срез (28х 28х1), которые преобразуются в 256х256 пикселей, что образует матрицу изображения. Она и охватывает все поле зрения объекта. Если объект, например «голова», умещается в квадрате 25,6х25,6 см, то при такой матрице изображения площадь пикселя - 1мм2. Это и есть пространственное разрешение в данном эксперименте. Для МР -томографии в качестве технической характеристики приводят обычно некую оптимальную величину.

Предельные параметры изображения: пространственное разрешение 0,5-1 мм-1, контрастная чувствительность по спиновой плотности 1,0-2,0%. Время получения реконструкции — десятки секунд.

Контраст является важнейшей из характеристик МРТ, аналогичной абсолютной разрешающей способности ЯМР спектрометра высокого разрешения. Дело в том, что нормальная анатомия и патологические изменения должны быть легко и достоверно различимы, т.е. МРТ изображение должно быть высококонтрастным. В то же самое время термин « контраст» остается достаточно спорным. Качественно этот параметр можно определить следующим образом. По аналогии с рентгеновской компьютерной томографией (КТ) контраст

определяется соотношением C = (Iа – Ib)/ (Iа + Ib), где Iа и Ib интенсивности сигналов двух соседних пикселей или вокселей, определяемых автоматически в результате оцифровки МР изображения. Однако в

отличие от КТ в МРТ эти интенсивности не стандартизованы, поскольку зависят от множества факторов: совокупного влияния Т1 и Т2 , скорости диффузии, плотности спинов и т.д. Это приводит к тому, что сопоставление интенсивностей изображений, полученных на двух различных томографах, становится бессмысленным и для клинических целей использовано быть не может. Это обстоятельство затрудняет сопоставительный анализ технических характеристик ЯМР томографов в отличие от спектрометров ЯМР, где для этой цели используются тестовые образцы. это обстоятельство затрудняет сопоставительный анализ технических характеристик ЯМР томографов в отличие от спектрометров ЯМР, где для этой цели используются тестовые образцы. Важный фактор, влияющий на отношение сигнал/шум, это увеличение Т1

с ростом В0. Поскольку при этом, чтобы исключить насыщение сигнала ЯМР необходимо увеличивать время повторения импульсной последовательности TR, то реального увеличения отношения сигнал/шум можно и не получить. Таким образом, основная задача при конструировании МРТ – нахождение компромисса между достижимым отношением сигнал/шум (что определяет 50 пространственное разрешение) и контрастом изображения. При этом следует иметь в виду, что главная цель МРТ – уверенное обнаружение патологии, поскольку стремление к увеличению отношения сигнал/шум не может быть самоцелью: более высокое отношение сигнал/шум в МРТ – изображении не гарантирует точного медицинского диагноза. Очевидно, что в МРТ значительно больше факторов, влияющих на контраст изображения, поскольку в сигналах ядерного магнитного резонанса, закодировано гораздо больше информации, чем в других томографических методах, включая КТ. Эти факторы сведены в таблицу 3. Одно из главных преимуществ МРТ заключается в возможности изменить контраст с помощью специальных импульсных последовательностей и их параметров.