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贝斯以色列女执事医疗中心提高核磁共振成像精度

挑战

开发一种安全有效的方法来提高磁共振扫描的分辨率和速度

解决方案

使用图像处理工具箱和其他MathWorks产品开发一种同时访问多个图像组件的技术s manbetx 845

结果

  • 更快,信息更丰富的磁共振扫描
  • 具备尝试新方法的能力
  • 减少编程时间

“MATLAB提供了矩阵操作和可视化功能的组合,这是我们成像工作的关键。”

Daniel Sodickson医生,Beth Israel女执事医疗中心
胸部和腹部的SMASH图像,由MR信号数据重建。

医生依靠磁共振扫描来获取人体内部的高质量图像。目前的MR扫描方法可能耗时且图像不清晰,特别是在心脏MRI(磁共振成像)和其他患者必须屏住呼吸的扫描中。

贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)开发的一种名为SMASH的成像技术,提高了MR扫描的速度和准确性。SMASH使用无线电频率(RF)探测器排列在患者周围,同时访问多个图像组件,使医生能够检查以前不清楚的区域。

Beth Israel使用MATLAB图像处理工具箱,以及其他MathWorks产品,贯穿SMAs manbetx 845SH的开发过程。“MATLAB提供了矩阵操作和可视化功能的组合,这是我们成像工作的关键,”Daniel Sodickson博士说,他是贝斯以色列女执事医疗中心生物医学成像研究实验室的主任。

挑战

贝斯以色列的研究人员开始开发一种安全有效的方法来提高核磁共振成像的分辨率和速度。以前,MR信号每次采集一点和一行,每一行数据需要单独应用磁场梯度和射频脉冲。因此,成像速度受到传统扫描仪技术的最大场开关速率的限制。

Sodickson博士从理论上认为,如果信号是并行采集的,而不是按顺序采集,那么MR成像就可以加速。这种方法将涉及安排多个射频探测器,以便一次获得多行数据。研究人员需要确定使用哪些探测器以及将它们放置在哪里。然后,他们需要从磁共振扫描仪中提取原始信息,结合来自不同探测器的数据,并重建加速图像。

解决方案

Beth Israel团队在MATLAB中开发了子程序来测试他们的SMASH理论。“在MATLAB中使用线性代数算法使我们能够非常快速地可视化成像过程,”Sodickson说。“对我们来说,分解转换并查看每个中间步骤的能力是MATLAB更吸引人的功能之一。”

他们开始通过将扫描仪的原始数据转换成频率成分,模拟他们将从磁共振机中获得的数据,并配备一套标准的射频探测器。他们开发了子程序,根据探测器创建的灵敏度模式修改频率数据。

然后,他们使用简单的MATLAB算法重建了他们的第一张加速图像。“当我们开始可视化这些图像时,图像处理工具箱非常方便,”Sodickson说。“我喜欢接触底层数据和数学。我们不仅仅是在推送图像,而是可以访问中间步骤,甚至可以看到我们在生成图像的过程中对数据做了什么。”

然后,研究人员使用MATLAB开发了一个GUI,让用户模拟不同的探测器布置、几何形状和配置。他们还使用MATLAB构建了其他程序和gui来重建临床图像,并让临床医生以各种方式比较图像堆栈。临床医生还可以改变图像的对比度和亮度——这对MRI放射科医生来说是至关重要的一步。

SMASH成像技术已被证明对心脏MRI特别有用,其中快速的心脏和呼吸运动可能使成像复杂化。SMASH减少了图像采集时间,并最大限度地减少了运动的模糊效果。

研究人员计划使用MATLAB编译器开发他们的并行成像软件的独立版本,以在临床工作站上运行。

结果

  • 更快,信息更丰富的磁共振扫描.到目前为止,SMASH成像为大多数类型的MR扫描提供了2到5倍的图像采集速度,并为临床医生提供了以前无法获得的信息。例如,他们现在可以更快地拍摄快速跳动的心脏快照,以检测冠状动脉疾病。

  • 具备尝试新方法的能力.“我们的一些发现是由MATLAB调节的,”Sodickson说。“MATLAB对我们来说不仅仅是一个实现工具。可视化数学的能力帮助我们开发了新的重建算法和方法。”

  • 减少编程时间.“MathWorks工具为我们节省了大量的开发时间,”Sodickson说。“如果没有MATLAB,我们将不得不用C或c++编写代码,并使用单独的产品进行可视化。s manbetx 845我们可能需要雇佣其他人来做这些工作。习惯用C编程的人可以用MATLAB编程,只需要做一小部分工作。”