Parallel MRI:Acquisición y reconstrucción de RM
Santiago Aja-Fernández,
Laboratorio de Procesado de Imagen. Universidad de Valladolid (Spain)
[email protected] 2015
UNIVERSIDAD DE VALLADOLIDE.T.S. INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN
Parallel Imaging
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Parallel Imaging
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Adquisiciones en RM
• Una sola bobina (single coil)• Varias bobinas/antenas (multiple-coil)• En caso de varias bobinas: posibilidad de
aceleración: pMRI
Parallel Imaging
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Proceso de adquisiciónImagen de magnitud
+ Procesado
Adquisición
Paciente
Parallel Imaging
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Scanner K-spaceX-space
(complex) Magnitude
F-1 | . |
Signal acquisition (Single coil)
Parallel Imaging
Signal acquisition (Multiple coil)
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Parallel Imaging
Signal acquisition (Multiple coil)
F-1
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Parallel Imaging
Modelo de Imagen en cada coil
Se adopta el siguiente modelo para la imagen en cada bobina (espacio x)
Il(x)=Cl (x)·I(x)
= x
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Parallel Imaging
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Parallel Imaging
Reconstrucción de Imagen de Magnitud
• Con las sensibilidades:
Il(x)=Cl (x)·I(x) I=C I(x)
IR(x)=(CHC) -1 CH I M(x)=|IR(x)|
• Sin las sensibilidades (Sum of squares)
M(x)=(l |Il(x)|2 )1/2
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Parallel Imaging
Reconstrucción de Imagen en varios coils
• Esto no es Parallel Imaging• Ventaja principal de varios coils:
• Mayor SNR • En algunos casos aceleración• Mejor adaptación a geometría
• Gran redundancia de datos: ¿podemos adquirir menos datos?
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Parallel Imaging
Parallel Imaging
• Idea: como hay redundancia, escaneamos menos datos y reconstruimos lo que falta.
• Reducimos en el número de líneas
Escaneo de línea (rápido)
Salto de línea (lento)
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X-space(complex)
K-space K-space (subsampled)
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Parallel Imaging
Parallel Imaging
• Muchas técnicas de reconstrucción pMRI, distintas filosofías.
• Aparecen variantes cada día.• Más conocidas: SENSE y GRAPPA• SENSE: Sensitivity encoding.• GRAPPA: Generalized auto calibrating
partially parallel acquisition.
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Parallel Imaging
Parallel Imaging: SENSE [Pruessmann, et al, MRM 2001; 46(4):638-651 ]
• Submuestreo homogéneo del espacio k
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Coil 1
Coil 2
Coil 3
Coil 4Reconstrucción en espacio x
Parallel Imaging
Parallel Imaging: SENSE
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Sm(x,y)= Cm (x,y) I(x,y)+Cm (x,y+FOV/2) I(x,y+FOV/2)
Trabajamos en el espacio x complejo
Coil m
Parallel Imaging
Parallel Imaging: SENSE
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Sm(x,y)= Cm (x,y) I(x,y)+Cm (x,y+FOV/2) I(x,y+FOV/2)
SR=W · SS,
con W(x,y)=(C* (x,y) C(x,y)) -1 C*(x,y)
Obtenemos una (sola) imagen compleja. Es necesario tomar el módulo.
Necesitamos estimar mapas de sensibilidad
Parallel Imaging
Parallel Imaging: GRAPPA [Griswold et al, MRM 2002; 47(6):1202-1210 ]
• Autocalibrado: no necesita sensibilidades
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Coil 1
Coil 2
Coil 3
Coil 4
Reconstrucción de espacio k
Parallel Imaging
Parallel Imaging: GRAPPA
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• Reconstruction from linear combination of subsampled data
Original Subsampled Reconstructed
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k-space
Lines to be reconstructed
Sampled Lines
Coil 1
Coil 3
Coil 2
Coil 4
Parallel Imaging
Parallel Imaging: GRAPPA
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• Necesito unos coeficientes para reconstruir cada punto. Los coeficientes son los mismos para toda la imagen (diferentes para cada coil).
• Ventana 3x2 y 8 coils: 3x2x8 para cada coil, (3x2x8)x8 coeficientes.
• Se estiman a partir de las líneas ACS (autocalibrado). Centro del espacio k sin muestrear
Parallel Imaging
Parallel Imaging: GRAPPA
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Parallel Imaging
Parallel Imaging: GRAPPA
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Reconstrucción a partir de operación local y combinación de coils:
s R m(k) = l sl(k) wl,k(k)
Señal reconstruida: s R m(k) en espacio k para cada coil.
Pasamos a espacio x, Sm(x)=F -1{s R m(k)}
Magnitud: Mediante suma de cuadrados:
M(x)=SoS{Sm(x); m=1,…L}
Parallel Imaging
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Resumiendo
• Posibilidad de single coil – multiple coil• Multiple coil: requiere de estrategia de
combinación de imágenes• Además, multiple coil puede acelerarse
mediante pMRI• Si se usa pMRI: necesaria estrategia de
reconstrucción
Questions?
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Santiago Aja-Fernández,
Laboratorio de Procesado de Imagen. Universidad de Valladolid (Spain)
[email protected] 2015
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