Rozdział 2 — Sygnał, kontrast i rekonstrukcja MRI

Intensywność MRI jest pomiarem zależnym od protokołu

Rozdział 1 zakończył się na zrekonstruowanym obrazie CT: obiekcie obliczeniowym, którego wartości zależą od pomiarów i wyborów prowadzących do jego powstania. MRI zaczyna się od innego rodzaju pomiaru, lecz wymaga tej samej dyscypliny. Obraz MR rekonstruuje się z sygnału o częstotliwości radiowej, wytwarzanego przez magnetyzację protonów po manipulacjach polem magnetycznym i impulsami RF. Nie jest to fotografia tkanki, a zwykła wartość intensywności MR nie stanowi uniwersalnej skali fizycznej, którą można przenosić z jednego badania do drugiego.

Łatwo przeoczyć to rozróżnienie, ponieważ obrazy wyglądają znajomo. To samo kolano można na przykład przedstawić w jednej serii z jasnym tłuszczem, w innej z jasnym płynem, a w trzeciej ze stłumionym tłem. Różnice te nie są trzema sprzecznymi opisami jednej skalarnej właściwości tkanki. Wynikają ze sposobu przygotowania magnetyzacji przez sekwencję, chwili próbkowania sygnału, sposobu kodowania informacji przestrzennej podczas akwizycji oraz rekonstrukcji i wyświetlania danych.

Rozdział prowadzi zatem przez jeden łańcuch przyczynowy. Pole statyczne ustanawia wypadkową magnetyzację. Impuls RF zmienia jej orientację, po czym magnetyzacja ewoluuje przez równoczesną odbudowę podłużną i poprzeczną utratę spójności fazowej. Czasy sekwencji wybierają, która z tych zmian wnosi największy wkład do mierzonego sygnału. Przygotowanie inwersyjne i dyfuzyjne może celowo tłumić sygnał lub uwrażliwiać go na określone zjawisko. Gradienty kodują powstały sygnał w przestrzeni k, a rekonstrukcja przekształca spróbkowaną przestrzeń k w obraz, który jest zapisywany i analizowany. Na końcu tego łańcucha natężenie pola, aparatura, protokół, próbkowanie i rekonstrukcja nadal należą do proweniencji obrazu.

Celem nie jest skatalogowanie każdej sekwencji impulsów. Chodzi o zbudowanie modelu, który wyjaśnia, dlaczego kontrast jest względny, jak z wielu pomiarów powstaje mapa wyglądająca na ilościową oraz dlaczego obraz może się zmienić, gdy zmienia się jego akwizycja. Ten sam model posłuży później do wyjaśnienia zmiany domeny wywołanej akwizycją oraz tego, dlaczego obraz syntetyczny może zawierać oszacowanie, a nie pomiar.

Pierwsze rozróżnienie jest najważniejsze: intensywność względna i granice ilościowości.

Źródła

• Berger A. Magnetic resonance imaging. BMJ. 2002;324(7328):35. doi:10.1136/bmj.324.7328.35. (Pełny tekst)
• Ridgway JP. Cardiovascular magnetic resonance physics for clinicians: part I. J Cardiovasc Magn Reson. 2010;12:71. doi:10.1186/1532-429X-12-71. (Pełny tekst)
• Wiltgen T, Voon C, Van Leemput K, Wiestler B, Muehlau M. Intensity scaling of conventional brain magnetic resonance images avoiding cerebral reference regions: A systematic review. PLoS One. 2024;19:e0298642. doi:10.1371/journal.pone.0298642. (Pełny tekst)