Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Justyna Bereśniewicz

Phantom optimization for tensor diffusion Magnetic Resonance Imaging


Optymalizacja fantomu wykorzystywanego w obrazowaniu metodą tensora dyfuzji


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Aleksandra Królak
Praca dyplomowa IFE - BSc obroniona 2012-02-12
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem pracy inżynierskiej jest optymalizacja fantomu przeznaczonego do obrazowania tensora dyfuzji w Rezonansie Magnetycznym (Diffusion Tensor Magnetik Resonance Imaging). Fantom jest to model imitujący części ciała i jest on niezbędny do optymalizacji skanów, oraz kontroli jakości w obrazowaniu za pomocą Rezonansu Magnetycznego. Obrazowanie tensora dyfuzji za pomocą Rezonansu Magnetycznego jest techniką nową i rzadko używaną w większości szpitali, dlatego też na rynku nie ma jeszcze odpowiedniego fantomu, który umożliwiłby optymalizacje i testowanie protokołów skanów. W celu rozwiązania tego problemu odpowiedni fantom, imitujący górną część ludzkiego rdzenia kręgowego, został opracowany w szpitalu Catharina. Niniejsza praca opisuje badania szerokiego zakresu parametrów mogących wpływać na stabilność fantomu oraz powtarzalność danych mierzonych przy jego użyciu. W tym celu, opracowano oraz przeprowadzono szereg niezbędnych eksperymentów. Początkowo przetestowano działanie fantomu po ponad miesięcznej przerwie w użytkowaniu oraz opracowano protokół skanowania odpowiedni do dalszych badań przy jego użyciu. Następnie zbadano wpływ szeregu czynników takich jak: temperatura, gęstość oraz średnica włókien, wpływ stężenia kontrastu w roztworze na wartości anizotropii frakcjonowanej ( Fractional Anisotropy) oraz pozornego współczynnika dyfuzji (Apparent Diffusion Coefficient). Zbadano również wpływ stałego oddziaływania roztworu kontrastu na użyte w budowie fantomu materiały oraz tubkę z włóknami imitującą rdzeń kręgowy, a także degradacje samego roztworu kontrastu. Czas inkubacji próbek wynosił pięć tygodni. Sprawdzono również wpływ różnic w podatności magnetycznej użytych w fantomie materiałów na jakość otrzymanych obrazów. Na koniec, bazując na informacjach otrzymanych ze wszystkich przeprowadzonych testów, wyciągnięte zostały wnioski oraz ustalono wytyczne dotyczące użytkowania i budowy fantomu. Dzięki przeprowadzonej pracy badawczej stwierdzono, że prawie wszystkie testowane czynniki, mają znaczący wpływ na powtarzalność wartości mierzonych przy użyciu fantomu (ADC i FA). W związku z powyższym, jest bardzo ważne aby poszczególne czynniki takie jak temperatura, stężenie kontrastu w roztworze, ilość włókien imitujących komórki nerwowe pozostały niezmienne w trakcie każdego pomiaru przy użyciu fantomu. Wiedza na temat wpływu badanych czynników na wartości mierzone podczas obrazowania tensora dyfuzji metodą Rezonansu Magnetycznego, czyli FA oraz ADC, umożliwia także ich modulacje w zależności od potrzeb. Co więcej, metoda przechowywania oraz przygotowywania tubki z włóknami jest również bardzo istotna. W trakcie badań zauważono także, że metoda przygotowywania tubki z włóknami jest nieodpowiednia i powinna zostać zmodyfikowana.
Abstract:
The aim of this thesis is optimization of a phantom for Diffusion Tensor MRI. The phantom is a device that is necessary for the optimization of scans and quality control of MRI. Since Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging is a relatively novel technique, there is no suitable phantom available on the market which can allow the protocol optimization and testing. In order to solve this issue, a DT-MRI phantom has been developed at Catherina Hospital. This phantom is a model of a part of the human spine. In this thesis wide range of different parameters that may influence the stability and reproducibility of the phantom was examined. The set of the experiments was prepared and performed. Firstly, the performance of the phantom after break in usage was tested and the appropriate sequence for the further phantom tests was found. The influence of factors like- temperature, fiber density, fiber diameter and contrast solution concentration on ADC and FA values were examined. The influences of the constant contrast solution action on the phantom’s materials, tube structure as well as contrast solution degradation itself were also examined over the incubation period of 5 weeks. The influence of the difference in magnetic susceptibility of the materials on the obtained image quality was also tested. Finally, combining the knowledge obtained from all tests the final conclusions and outlines for a phantom usage and creation ware stated. On the basis of the results of this research, it can be concluded that almost all examined factors influence the reproducibility of the data obtained, while using the phantom. It is essential to keep certain factors like- temperature, contrast concentration, number of fibers inside the tube constant during each experiment in order to obtain the reproducibility of the data. Influence of the examined parameters allows modulating measured ADC and FA values. What is more, methods of storage and tube preparation are also significant. It also occurred, that the method of tube preparation should be modified, to produce the tubes with the same properties.