Arteryel Spin Etiketleme ile Manyetik Rezonans Görüntülemede Echo-Planar Kodlama Hatalarının Manyetik Alan İzlemesi ve Gradyan Dürtü Fonksiyonu ile Düzeltimi

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 3, 954 - 964, 29.12.2017

Mustafa Çavuşoğlu

Öz

Arteryel spin etiketleme (ASE) tabanlı perfüzyon manyetik rezonans görüntüleme tekniği çok düşük sinyal-gürültü oranına sahiptir. Dolaysıyla bu yöntem k-uzayı verisinin hızlı bir şekilde toplanmasını gerektirir. Bu genellikle veri-okuma sekansı olarak gradyan-echo EPI kullanılarak sağlanır. Bu hızlı k-uzayı geçişi, gradyanların sistem kapasitesinin limitlerinde çalışmasını ve veri toplama sırasında çok hızlı yön değiştirmelerini gerektirir ve bu gereklilik gradyan alanlarında sapmalara sebep olur. Gradyan alanlarının zamana göre değişimlerinde meydana gelen bu sapmalar görüntü oluşturmada önemli hatalar ortaya çıkmasına neden olur. Bu çalışmada, gradyan alanlarının oluşumları dinamik bir manyetik alan kamerası ile doğrudan ölçülerek ASE görüntüleri asıl gradyan alanları kullanılarak yeniden oluşturulmuştur. Bununla beraber, gradyan sisteminin doğrusal ve zamanla-değişmez bir sistem olduğu varsayılarak gradyan dürtü fonksiyonu (GDF) tanımlanabilir. Tanımlanan GDF, bir defaya mahsus bir kalibrasyon yöntemi olarak asıl gradyan şekillerinin kestirimlerinin yapılmasında ve bu kestirimler yardımı ile görüntü oluşturulmada kullanılabilir. Ek olarak ASE görüntüleri, GDF ile kestirimi yapılmış gradyan alanları kullanılarak yeniden oluşturulmuştur. Gradyan alanı sapmalarının nicel perfüzyon manyetik rezonans görüntülerine olan etkileri araştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Arteryel Spin Etiketleme, Manyetik Alan İzlemesi, Gradyan, Düzeltme

Kaynakça

• Alsop, D.C., Detre, J.A., Golay, X., Gunther, M., Hendrikse, J., Hernandez-Garcia, L., Lu, H.Z., MacIntosh, B.J., Parkes, L.M., Smits, M., van Osch, M.J.P., Wang, D.J.J., Wong, E.C., Zaharchuk, G., 2015. Recommended Implementation of Arterial Spin-Labeled Perfusion MRI for Clinical Applications: A Consensus of the ISMRM Perfusion Study Group and the European Consortium for ASL in Dementia. Magnetic Resonance in Medicine 73, 102-116.
• Barmet, C., De Zanche, N., Pruessmann, K.P., 2008. Spatiotemporal magnetic field monitoring for MR. Magnetic Resonance in Medicine 60, 187-197.
• Barmet, C., De Zanche, N., Wilm, B.J., Pruessmann, K.P., 2009. A Transmit/Receive System for Magnetic Field Monitoring of In Vivo MRI. Magnetic Resonance in Medicine 62, 269-276.
• Boesch, C., Gruetter, R., Martin, E., 1991. Temporal and Spatial-Analysis of Fields Generated by Eddy Currents in Superconducting Magnets - Optimization of Corrections and Quantitative Characterization of Magnet Gradient Systems. Magnetic Resonance in Medicine 20, 268-284.
• Brown, G.G., Clark, C., Liu, T.T., 2007. Measurement of cerebral perfusion with arterial spin labeling: Part 2. Applications. Journal of the International Neuropsychological Society 13, 526-538.
• Buxton, R.B., 2002. Introduction to Functional Magnetic Resonance Imaging: Principles and Techniques. Cambridge University Press, Cambridge.
• Buxton, R.B., Frank, L.R., Wong, E.C., Siewert, B., Warach, S., Edelman, R.R., 1998. A general kinetic model for quantitative perfusion imaging with arterial spin labeling. Magn. Reson. Med. 40, 383-396.
• Cavusoglu, M., Bartels, A., Yesilyurt, B., Uludag, K., 2012a. Retinotopic maps and hemodynamic delays in the human visual cortex measured using arterial spin labeling. Neuroimage 59, 4044-4054.
• Cavusoglu, M., Pfeuffer, J., Ugurbil, K., Uludag, K., 2009. Comparison of pulsed arterial spin labeling encoding schemes and absolute perfusion quantification. Magn Reson Imaging 27, 1039-1045.
• Cavusoglu, M., Pohmann, R., Burger, H.C., Uludag, K., 2012b. Regional effects of magnetization dispersion onquantitative perfusion imaging for pulsed and continuous arterial spin labeling. Magn Reson Med.
• De Zanche, N., Barmet, C., Nordmeyer-Massner, J.A., Pruessmann, K.P., 2008. NMR probes for measuring magnetic fields and field dynamics in MR systems. Magnetic Resonance in Medicine 60, 176-186.
• Detre, J.A., Leigh, J.S., WIlliams, D.S., Koretsky, A.P., 1992. Perfusion imaging. Magn. Reson. Med. 23, 37-45.
• Edelman, R.R., Chen, Q., 1998. EPISTAR MRI: multislice mapping of cerebral blood flow. Magn. Reson. Med. 40, 800-805.
• Foerster, B.U., Tomasi, D., Caparelli, E.C., 2005. Magnetic field shift due to mechanical vibration in functional magnetic resonance imaging. Magnetic Resonance in Medicine 54, 1261-1267.
• Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S., 2002. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. Neuroimage 17, 825-841.
• Liu, Q., Hughes, D.G., Allen, P.S., 1994. Quantitative Characterization of the Eddy-Current Fields in a 40-Cm Bore Superconducting Magnet. Magnetic Resonance in Medicine 31, 73-76.
• Liu, T.T., Brown, G.G., 2007. Measurement of cerebral perfusion with arterial spin labeling: Part 1. Methods. Journal of the International Neuropsychological Society 13, 517-525.
• Luh, W.M., Wong, E.C., Bandettini, P.A., Hyde, J.S., 1999. QUIPSS II with thin-slice TI1 periodic saturation: a method for improving accuracy of quantitative perfusion imaging using pulsed arterial spin labeling. Magn Reson Med 41, 1246-1254.
• Pruessmann, K.P., Weiger, M., Bornert, P., Boesiger, P., 2001. Advances in sensitivity encoding with arbitrary k-space trajectories. Magnetic Resonance in Medicine 46, 638-651.
• Smith, S.M., Jenkinson, M., Woolrich, M.W., Beckmann, C.F., Behrens, T.E., Johansen-Berg, H., Bannister, P.R., De Luca, M., Drobnjak, I., Flitney, D.E., Niazy, R.K., Saunders, J., Vickers, J., Zhang, Y., De Stefano, N., Brady, J.M., Matthews, P.M., 2004. Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL. Neuroimage 23 Suppl 1, S208-219.
• Vannesjo, S.J., Dietrich, B.E., Pavan, M., Brunner, D.O., Wilm, B.J., Barmet, C., Pruessmann, K.P., 2014. Field Camera Measurements of Gradient and Shim Impulse Responses Using Frequency Sweeps. Magnetic Resonance in Medicine 72, 570-583.
• Vannesjo, S.J., Graedel, N.N., Kasper, L., Gross, S., Busch, J., Haeberlin, M., Barmet, C., Pruessmann, K.P., 2016. Image Reconstruction Using a Gradient Impulse Response Model for Trajectory Prediction. Magnetic Resonance in Medicine 76, 45-58.
• Vannesjo, S.J., Haeberlin, M., Kasper, L., Pavan, M., Wilm, B.J., Barmet, C., Pruessmann, K.P., 2013. Gradient system characterization by impulse response measurements with a dynamic field camera. Magnetic Resonance in Medicine 69, 583-593.
• Wilm, B.J., Barmet, C., Gross, S., Kasper, L., Vannesjo, S.J., Haeberlin, M., Dietrich, B.E., Brunner, D.O., Schmid, T., Pruessmann, K.P., 2017. Single-shot spiral imaging enabled by an expanded encoding model: Demonstration in diffusion MRI. Magnetic Resonance in Medicine 77, 83-91.
• Wilm, B.J., Nagy, Z., Barmet, C., Vannesjo, S.J., Kasper, L., Haeberlin, M., Gross, S., Dietrich, B.E., Brunner, D.O., Schmid, T., Pruessmann, K.P., 2015. Diffusion MRI with Concurrent Magnetic Field Monitoring. Magnetic Resonance in Medicine 74, 925-933.
• Wu, Y.H., Chronik, B.A., Bowen, C., Mechefske, C.K., Rutt, B.K., 2000. Gradient-induced acoustic and magnetic field fluctuations in a 4T whole-body MR imager. Magnetic Resonance in Medicine 44, 532-536.
• Yongbi, M.N., Branch, C.A., Helpern, J.A., 1998. Perfusion imaging using FOCI RF pulses. Magn. Reson. Med. 40, 938-943.