Zvýraznění kontrastu pro rozlišení tkání a detekci kontrastních nanočástic metodami magnetickorezonančního zobrazování
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
D
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Předložená diplomová práce se zabývá mechanismy vzniku kontrastu a jeho modifikací v magneticko-rezonančních obrazech molekulárními a nanočásticovými kontrastními činidly. V teoretické části shrnuje principy vzniku kontrastu a funkce kontrastních látek se speciálním důrazem na paramagnetické gadoliniové kontrastní látky a superparamegnetické nanočástice. Na základě analýzy typických MRI sekvencí si diplomová práce kladla za cíl vytvořit softwarovou aplikaci nazvanou MRICalc umožňující zjistit vhodné nastavení parametrů pulzní sekvence pro dosažení maximálního kontrastu. Program byl včetně grafického uživatelského prostředí vyvíjen v programovacím jazyce Python. V základní nabídce obsahuje pulsní sekvence spinové echo, FLASH, SSFP-Echo, TrueFISP, Dual - echo SSFP, Dual - echo GRE a FISP. Program umožňuje výpočet parametrů pulsní sekvence (opakovací čas, echo čas, sklápěcí úhel), kde nastává maximum kontrastu a vykreslení grafu průběhu kontrastu v závislosti na zvoleném proměnném parametru. Uživatel vybírá z předem definovaných látek, mezi kterými má být optimalizován kontrast. Korektní funkce aplikace MRICalc byla experimentálně ověřena pomocí fantomu připraveného z roztoků síranu měďnatého a destilované vody. Síran měďnatý plní ve fantomu funkci kontrastního činidla. Měření probíhalo na preklinickém MR systému Bruker Avance III 94/30 instalovaném v ÚPT AV ČR, v.v.i. Byla proměřena křivka kontrastu pro sekvenci FLASH, která je typickou variantou gradientního echa. Výsledek měření byl následně srovnán s teoretickým modelem spočteným aplikací MRICalc.
Magnetic resonance imaging is a routine and powerful diagnostic technique capable of providing detailed information about the structure and composition of the tissues. This diploma thesis is concerned with the mechanisms of contrast origin and contrast modifications by molecular and nanoparticle contrast agents. First sections of the thesis summarize basic knowledge about pulse sequences and it aims to provide an overview on MRI contrast agent with a special emphasis on paramagnetic gadolinium contrast agents and superparamagnetic nanoparticles. The main purpose of this study is to develop the software called MRICalc, which is able to optimize contrast in MRI images. Based on analysis of signal formula of typical pulse sequences, MRICalc is able to propose the parameters of the pulse sequence for compartment-specific enhancement of the contrast. User chooses from the list of the samples and after calculation he obtains the values of echo time, repetition time and flip angle, all of which simultaneously seem to create the appropriate setting to enhance the contrast. MRICalc also allows to plot contrast function with respect to the chosen parameter. Software, including its graphical user interface, is designed in Python. The sample consists from solution of CuSO4 and distilled water was designed to verify the correct function of MRICalc. Sulphate represents a contrast agent. Preclinical MR system Bruker BioSpec 94/30 USR located at Institute of Scientific Instruments of the ASCR, v.v.i was used to measure contrast curve of FLASH pulse sequence, which is a typical representative of gradient echo. Results of the measurement were compared to the theoretical model provided by MRICalc.
Magnetic resonance imaging is a routine and powerful diagnostic technique capable of providing detailed information about the structure and composition of the tissues. This diploma thesis is concerned with the mechanisms of contrast origin and contrast modifications by molecular and nanoparticle contrast agents. First sections of the thesis summarize basic knowledge about pulse sequences and it aims to provide an overview on MRI contrast agent with a special emphasis on paramagnetic gadolinium contrast agents and superparamagnetic nanoparticles. The main purpose of this study is to develop the software called MRICalc, which is able to optimize contrast in MRI images. Based on analysis of signal formula of typical pulse sequences, MRICalc is able to propose the parameters of the pulse sequence for compartment-specific enhancement of the contrast. User chooses from the list of the samples and after calculation he obtains the values of echo time, repetition time and flip angle, all of which simultaneously seem to create the appropriate setting to enhance the contrast. MRICalc also allows to plot contrast function with respect to the chosen parameter. Software, including its graphical user interface, is designed in Python. The sample consists from solution of CuSO4 and distilled water was designed to verify the correct function of MRICalc. Sulphate represents a contrast agent. Preclinical MR system Bruker BioSpec 94/30 USR located at Institute of Scientific Instruments of the ASCR, v.v.i was used to measure contrast curve of FLASH pulse sequence, which is a typical representative of gradient echo. Results of the measurement were compared to the theoretical model provided by MRICalc.
Description
Keywords
magneticko-rezonanční zobrazování (MRI), optimalizace kontrastu, pulsní sekvence, gradientní echo, spinové echo, longitudinální relaxace, transverzální relaxace, kontrastní látka, magnetic resonance imaging (MRI), contrast optimalization, pulse sequences, gradient echo, spin echo, spin–lattice relaxation, spin–spin relaxation, contrast agent
Citation
BAČOVSKÝ, J. Zvýraznění kontrastu pro rozlišení tkání a detekci kontrastních nanočástic metodami magnetickorezonančního zobrazování [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2013-06-18
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení