Основы МРТ

Глава 10

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Гистограмма изображения
Обработка изображений
Координаты изображения
Плоскости изображения
Контрольные вопросы

Гистограмма изображения

Гистограммой изображения диаграмма числа пикселей, с присвоенными значениями данных. Эта гистограмма представляет изображение, в котором большинство пикселей имеют значения данных между 0-80 и 600-1000. Гистограммы изображения используются при решении как представить значения данных связанных с вокселами, отображаемыми интенсивностью пикселов на дисплее. В следующей части будет объяснена необходимость в гистограммах.

Обработка изображений

До сих пор в этом обучающем пакете мы рассматривали физику спина, импульсные последовательности и аппаратуру. Между процессом сбора данных и выводом изображения проводится огромное количество математических расчетов. В этой части описываются некоторые детали этого.

Необработанные данные, или, как они иногда называются, данные k-пространства, часто представляют собой 256х256 точек комплексных данных. На данном рисунке, в виде M_x и M_y, представлены действительные (RE) и мнимые (IM) части сигналов, полученные от цифрового преобразователя сигнала.

На рисунке представлена форма изображения необработанных данных. Данные обычно имеют 16 битную амплитуду разрешения. Будет полезно рассмотреть обработку 256х256 порядка данных перед тем как перейти к матрицам меньшего размера.

Как было видно из главы 5, часто бывает удобным сглаживать частотные компоненты спектра, свертывая их лоренцианом (или функцией Лоренца). Напомним, что умножение частотных характеристик спектра на экспоненциально затухающую функцию, которая является парой Фурье для лоренциана, равносильно свертыванию в частотную компоненту. Для этих целей иногда необработанные данные перед преобразованием Фурье умножаются на экспоненциальный конус.

Сначала преобразование Фурье проводится в вертикальном направлении, , а затем в горизонтальном. После преобразования Фурье вычисляется значение.

Вычисление значения срезает амплитуду информации до 15 битного разрешения. Так как изображение значений используется для рассмотрения, в нем никогда не присутствуют интенсивности негативных пикселей. Изображение значений приводится к матрице данных 512х512 интерполяцией пикселов или репликацией пикселей. Репликация пикселей дублирует четные пиксели меньшими нечетными пикселями. Интерполяция пикселей вставляет четные пиксели, как усредненные прилежащим к ним нечетным пикселям.

Изображение обычно выводится на 8-битный дисплей. Это означает, что возможны 256 градаций серого, которые должны отобразить 32768 возможных значений данных от 15 битных значений. Обычно используется линейная таблица (linear look-up table - LUT). Здесь представлены значения интенсивности между 0 и 255 в линейной зависимости со значениями данных. Ширина значений данных в 256 возможных градациях серого называется шириной контраста. Для значений данных, определенных в градациях серого, определяются уровни яркости. Изменения ширины и уровня позволяют установить свойства изображения для наилучшего отображения анатомии и патологии.

Можно поэкспериментировать с представлением ширины и уровня, выбирая их из приведенной ниже таблицы. После выбора ширины и уровня, эти значения применяются к спин-эхо изображению человеческой головы.

Ширина	Уровень	Изображение и LUT
1153	576
280	860
780	735
320	730
1	470
1	865

Часто, для уменьшения времени отображения собирается меньше, чем 256х256 точек данных. К примеру, собираются матрицы данных 256х192 или 256х128, при 192 или 128 шагах фазового кодирования. Для двумерного преобразования Фурье, предпочтительно всегда иметь квадратные матрицы.

В случае 256х192 или 256х128 сбора, концы матрицы заполняются нулями. Этот процесс называется нулезаполнением. Он эквивалентен репликации пикселов при получении 256х256 изображения из 256х128 данных. После заполнения нулями, данные обрабатываются так, как это было описано выше.

Координаты изображения

В клинических томографах для сбора и представления изображений система координат магнитного резонанса XYZ не используется. Вместо нее используется анатомическая система координат. В этой системе оси отнесены к телу.

Тремя осями являются лево-право (left-right - L/R), верх-низ (superior-inferior - S/I), и перед-зад (anterior-posterior - A/P).

Плоскости изображения

Также, в клинических томографах для плоскостей изображения не используются обозначения XY, XZ и YZ. Изображенная плоскость, перпендикулярная продольной оси тела, называется аксиальной. Сторонами этой плоскости являются L/R и A/P.

Плоскость, отделяющая переднюю часть тела от задней, называется коронарной. Сторонами этой плоскости являются L/R и S/I.

Плоскость, отделяющая левую и правую стороны тела, называется сагиттальной плоскостью. Сторонами этой плоскости являются S/I и A/P.

Контрольные вопросы

Как называются четыре направления сагиттальной плоскости отображения?
При ответах на следующие вопросы, обращайтесь к следующему МР изображению и соответствующей гистограмме.

Какие элементы изображения, скорее всего представлены соответствующими пиками на отрезках 0-60, 720-865 и 865-1000?

Предложите ширину и уровень, подходящие для отображения данных, представленных на гистограмме?