The Basics of MRI

Capitolo 10

PRESENTAZIONE DELLE IMMAGINI



Istogramma

L'istogramma di un'immagine fornisce una rappresentazione del numero dei pixel aventi un determinato valore. L'istogramma seguente rappresenta un'immagine in cui la maggior parte dei pixel hanno valori compresi tra 0-80 e 600-1000. Gli istogrammi delle immagini sono un utile strumento per decidere come rappresentare su un display il valore associato ad un voxel in termini di intensità del pixel. Nella sezione seguente vedrete l'importanza di un istogramma.

Elaborazione

Finora in questo compendio ci siamo concentrati sulla fisica degli spin, sulle sequenze di impulsi e sulle apparecchiature. Per ottenere la rappresentazione dell'immagine a partire dai dati grezzi è necessaria molta matematica. In questa sezione descriveremo alcuni degli aspetti di tale processo.

I dati grezzi, o dati dello spazio-k come sono talvolta chiamati, sono usualmente un insieme di 256x256 valori (campioni) dei dati complessi. Di seguito riportiamo le componenti Mx e My, ovvero la parte reale (RE) e quella immaginaria (IM), dell'uscita del digitalizzatore di segnale. L'immagine riportata è la rappresentazione dei dati grezzi.

Tipicamente i dati hanno una risoluzione in ampiezza di 16 bits. Sarà utile seguire l'elaborazione di questo set di dati 256x256 prima di passare a matrici più piccole.

Come abbiamo visto nel Capitolo 5, è spesso utile effettuare un'operazione di "smooth" dello spettro nel dominio delle frequenze convolvendo quest'ultimo con una Lorentziana. Ricordate che moltiplicare lo spettro nel dominio del tempo con una funzione esponenziale decrescente, che è la trasformata di Fourier di una Lorentziana, è equivalente ad una operazione di convoluzione nel dominio delle frequenze. Per questa ragione i dati grezzi sono talvolta moltiplicati con un "cono" esponenziale prima di venire trasformati secondo Fourier.

La trasformata di Fourier è fatta prima in direzione verticale e poi in direzione orizzontale. Una volta ottenute le trasformate di Fourier, ne viene calcolato il modulo.

Il calcolo del modulo elimina le ampiezze al di sotto dei 15 bits di risoluzione. Poiché viene utilizzata l'immagine del modulo, non ci sarà mai un'intensità di pixel negativa. I dati del modulo vengono espansi in una matrice di 512x512 o tramite interpolazione o tramite replicazione dei pixel. La replicazione dei pixel raddoppia i pixel, l'interpolazione inserisce pixel il cui valore è ottenuto mediando i pixel adiacenti.

L'immagine è tipicamente visualizzata su un display video a 8 bit. Ciò significa che ci sono 256 possibili livelli di grigio con cui rappresentare i 32768 possibili valori rappresentabili con 15 bits. Tipicamente viene utilizzata una look-up table (LUT) lineare. Qui l'intensità video compresa tra 0 e 255 è legata ai valori dei dati da una relazione lineare. L'ampiezza dei valori dei dati rispetto ai 256 livelli di grigio è chiamato contrasto (width o contrast in inglese). Al valore assegnato al centro della scala di grigio ci si riferisce come luminosità (level o brightness in inglese). Modificando il contrasto e la luminosità l'utente può mettere in risalto gli attributi dell'immagine che meglio rappresentano l'anatomia e la patologia.

Familiarizzate con questi concetti selezionando dei valori di contrasto e luminosità dalla tabella seguente. Selezionando una coppia di valori, viene visualizzata l'immagine spin-echo della testa umana con quei valori di contrasto e luminosità.

ContrastoLuminositàImmagine & LUT
1153576
280860
780735
320730
1470
1865

Matrici di dimensione inferiore a 256x256 vengono spesso acquisite al fine di diminuire il tempo di acquisizione dell'immagine. Ad esempio, matrici 256x192 o 256x128 possono essere acquisite utilizzando una codifica di fase a 192 o 128 passi. In ogni caso, è preferibile avere in ingresso alla trasformata di Fourier bidimensionale matrici quadrate.

Nel caso di un'acquisizione 256x192 o 256x128 la matrice quadrata è ottenuta attraverso un processo chiamato riempimento con zeri.

Il processo è equivalente alla replicazione dei pixel per produrre un'immagine 256x256 partendo da una 256x128. Una volta riempiti con gli zeri, i dati vengono processati come descritto sopra.

Coordinate

Per l'acquisizione e la presentazione delle immagini, le apparecchiature di imaging medico non usano il sistema di coordinate XYZ utilizzato per la descrizione della risonanza; utilizzano invece un sistema di coordinate anatomiche. In questo sistema gli assi sono riferiti al corpo.

I tre assi sono sinistra-destra (L/R), superiore-inferiore (S/I), e anteriore-posteriore (A/P).

Piani di imaging

Analogamente, per indicare i piani di imaging, le apparecchiature di diagnostica medica non utilizzano la terminologia XY, XZ e YZ ma i termini "assiale", "coronale" e "sagittale".

Un piano di imaging perpendicolare all'asse passante lungo il corpo viene chiamato assiale. I lati di questo piano sono L/R e A/P.

Un piano che biseca il corpo (o il distretto in esame) in parte anteriore e parte posteriore viene chiamato coronale. I lati di questo piano sono L/R e S/I.

Un piano che biseca il corpo (o il distretto in esame) in parte destra e parte sinistra viene chiamato sagittale. I lati di questo piano sono S/I e A/P.


Esercizi

  1. Quali sono i quattro lati di un piano di imaging sagittale?

  2. Riferitevi alla seguente immagine e al corrispondente istogramma per rispondere alle seguenti domande:

    Quali tratti nell'immagine presumibilmente rappresentano i picchi di frequenza 0-60, 720-865 e 865-1000?

    Quali potrebbero essere dei buoni valori di contrasto e luminosità da usare per la visualizzazione di un'immagine dei dati rappresentati dall'istogramma?

  3. Quali sono i quattro lati di un piano di imaging coronale?

  4. Quali sono i quattro lati di un piano di imaging assiale?

  5. Quali valori di TR e TE potrebbero essere stati utilizzati per produrre l'immagine della domanda 2?


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