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

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

Correcting the Echo-Planar Image Encoding Imperfections in Arterial Spin Labeling MRI using Magnetic Field Monitoring and Gradient Impulse Responses

Arterial spin labeling (ASL) based perfusion MRI has inherently very low signal-to-noise ratio (SNR). Therefore, these methods require rapid k-space coverage. This is often achieved by using a readout sequence such as gradient-echo-EPI. However, such a fast k-space traversal typically needs the gradients to be operated at the maximum of the hardware specks and to be alternated rapidly during the execution which makes acquisition highly sensitive to gradient field deviations. The resulting deviations in the gradient field time courses cause substantial artifacts on the reconstructed images. In this work, we directly recorded the gradient waveform fidelities using a dynamic field camera technology and reconstructed the acquired ASL data with monitored gradient waveforms. Furthermore, by assuming that the gradient chain is a linear time-invariant (LTI) system that enables to define the gradient impulse response function (GIRF) of the system as a one-time calibration procedure, the actual gradient waveforms can be predicted. We therefore additionally performed the reconstruction based on such GIRF-predicted k-trajectories. The ultimate effects of gradient field deviations on to the absolute perfusion maps were explored

___

  • 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 on Arteryel spin etikleme ile MR görüntülemede echo-planar kodlama hatalarının düzeltimi, Çavuşoğlu
  • quantitative 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 kspace 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.
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Zemin Stabilizasyonunda Puzolanik Katkı İnceliğinin Dayanıma Etkisi

Fatih YILMAZ

An Education Kit Design for Lightning Protection of a Wind Turbine

Bedri KEKEZOĞLU, Hasan Can KILIÇKIRAN, İbrahim ŞENGÖR, Hüseyin AKDEMİR

Yapı Analizinde Kullanılan Farklı Yöntemlerin Tutarlılığı Üzerine Bir Çalışma

Ercan IŞIK, Emrullah VELİOĞLU

Kavisli Ahşap Lamine Elemanlarda Biçim (Form) Kararlılığı Performansının Belirlenmesi

Necmi KAHRAMAN, Mustafa ALTINOK

Comparative Analysis of Least-squares Approaches for 3D Datum Transformation in Western Turkey

Tamer BAYBURA, Mevlut GULLU, Mustafa YILMAZ

Rüzgâr Türbinlerinin Yıldırımdan Korunması için Bir Eğitim Setinin Tasarlanması

İbrahim ŞENGÖR, Bedri KEKEZOĞLU, Hüseyin AKDEMİR, Hasan Can KILIÇKIRAN

VLBI Intensive Oturumlarının Analizi ile Evrensel Zamanın (UT1) İzlenmesi

Mehmet Fikret ÖCAL, Metin NOHUTCU, Kamil TEKE, Gonca Okay AHİ

Nümerik Fonksiyonların Optimizasyonu için Karşıt Tabanlı Yeni Bir Meta- Sezgisel Algoritma

Hasan TEMURTAŞ, Celal YAŞAR, Serdar ÖZYÖN

Ultra Düşük Sıcaklıklarda Çalışan İki Kademeli Bir Soğutma Sisteminde Aşırı Soğutma ve Isıtmanın Performansa Etkilerinin Sayısal İncelenmesi

Deniz YILMAZ, Ünal SINAR, Ali ÖZYURT, Barış , YILMAZ, Ebru MANCUHAN

Fındık ve Çeltik Kabukları ve Odun Talaşı İle Takviye Edilmiş Termoset Kompozitlerde Reçine Türünün Fiziksel Özelliklere Etkisi

Nihan KAYA, Fındıkkabuğu ÇELTİK