Mr görüntülemede Qsm yöntemi uygulaması ve kartezyen olmayan yörüngelerle 3 boyutlu k-uzayının örneklenmesi
Qsm application and sampling 3d k-space with non-cartesian trajectories in Mr imaging
Yazar: MEHMET SAİT DÜNDAR
Danışman: DOÇ. DR. SEMRA İÇER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde birçok MRG tekniğinde, k-uzayı genellikle 2 boyutlu kartezyen yörüngelerle örneklenerek veri akuzisyonu yapılmaktadır. 

2 boyutlu akuzisyon, kesitler arası boşluktan kaynaklanan problemlere sebep olur, dolayısıyla 3 boyutlu veri akuzisyonuna ihtiyaç duyulur. 3 boyutlu akuzisyonda RF pulsu, kesit yerine görüntülenecek volümün tamamını uyarır ve alınan sinyaller 3 boyutlu k-uzayına örneklenir. Bu örnekleme kartezyen olabileceği gibi kartezyen olmayan yörüngelerle de oluşturulabilir. 3 boyutlu k-uzayının kartezyen olarak örneklenmesi genellikle çok zaman aldığı için kartezyen olmayan yörüngelere ihtiyaç duyulmaktadır.  

Bu çalışmada, kartezyen olmayan iç-içe kabuk yörüngeleri ile 3 boyutlu k-uzayını örnekleyen, bir MR sekansı geliştirilmiştir. Bu örnekleme, aynı merkezli farklı yarıçapa sahip iç-içe 32 kabuktan oluşmaktadır. Ayrıca akuzisyon hızının arttırılması amacıyla az-örnekleme tekniği uygulanmıştır.  Bu şartları yerine getiren MR gradyanı, MRG simülasyonuna tabi tutulmuş ve testi başarıyla geçmiştir. Sonuç olarak 3 boyutlu akuzisyon ile 1 saniyeden daha kısa sürede k-uzayını doldurabilen bir sekans geliştirilmiştir.

Bu tezde ayrıca, QSM üzerine klinik bir çalışma yapılmıştır. Kafatası içerisinde oluşan kalsifikasyon ve kanamanın ayırt edilmesi, geleneksel MR görüntülerinde zordur. Kalsifikasyonun teşhisi için iyonize radyasyon kullanan BT'ye ihtiyaç duyulur. 

QSM, görüntüyü dokunun manyetik suseptibilitesine göre bir harita üreterek oluşturur. Dolayısıyla görüntülenen dokudaki kalsifikasyon ve kanama ayırt edilebilir hale gelir. 

Bu çalışmada, toplamda 90 adet lezyona sahip 16 çocuk hastadan elde edilen beyin QSM görüntüleri, aynı hastalardan elde edilen SWI faz görüntüleriyle karşılaştırılmıştır. İki tekniğin, kanama ve kalsifikasyonu ayırt etme başarısı karşılaştırılmış ve sensivite ve spesifite analizi yapılmıştır. Bu analizde QSM; kalsifikasyonun ayırt edilmesinde %84,7 sensivite ve %100 spesifiteye, kanamanın ayırt edilmesinde ise %90,3 sensivite ve %96,8 spesifiteye sahip olmuştur. Sonuç olarak QSM tekniğinin kalsifikasyon ve kanamanın ayırt edilmesinde başarılı olduğu ortaya konmuştur.

Abstract:
Currently, in many MRI techniques, k-space is usually sampled with 2D Cartesian trajectories. 

2D data acquisition causes some problems arising from the gap between the slices, therefore, 3D data acquisition is needed. In 3D acquisition, the RF pulse excites the entire volume rather than the slices, and the received signals are sampled into a 3D k-space. This sampling can be cartesian or non-cartesian. Cartesian sampling of 3D k-space usually takes a lot of time; therefore, non-Cartesian trajectories are needed.

In this study, an MR sequence that samples 3D k-space with non-Cartesian concentric shells trajectories was developed. This model consists of 32 concentric shells with the same center and different radius. In addition, undersampling has been used in order to increase the acquisition speed. Developed MR sequence has been subjected to MR imaging simulation program and passed the test successfully. As a result, a sequence has been developed that can fill the k-space in less than 1 second with 3D acquisition.

In the second part of this thesis, a clinical study on QSM was carried out. The differentiation of intracranial calcification and hemorrhage in conventional MRI is often challenging. CT is the gold standard for diagnosing calcification.

QSM creates the image by generating a map based on the magnetic susceptibility of the tissue. Therefore, calcification and hemorrhage become distinguishable.

In this study, QSM of intracranial images obtained from 19 pediatric patients who have 90 lesions in total have been compared with SWI phase images obtained from the same patients. The success of differentiation between calcification and hemorrhage of two imaging techniques has been compared and sensitivity and specificity analysis have been carried out. In this analysis, QSM has %84,7 sensitivity and %100 specificity in identification of calcification and %90,3 sensitivity and %96,8 specificity in identification of hemorrhage. As a result, the QSM technique has been shown to be successful in identification of calcification and hemorrhage.