Studium geometrických distorsí stereotaktického MR zobrazení

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá studiemgeometrických distorsí obrazu magnetické rezonance (MR). Vteoretické části jsou shrnuty základní fyzikální principy MR a Leksellova gama nože (LGN). Podrobněji jsou popsány samotné distorse obrazu, které jsou rozděleny dle příčiny vzniku na distorse způsobené neideální činností hardwarových součástí MR skenerua distorse způsobené vyšetřovaným objektem. Vpraktické části je vyhodnoceno měření geometrickýchodchylek na PTGRtarget fantomu, který je fixován ke stereotaktickémurámu LGN, a tak lze reprodukovat všechny zobrazovací postupy před radiochirurgickou léčbou. Tento 3D fantom obsahuje 21 kontrolních bodů umístěných ve známých stereotaktických souřadnicích spřesností 0,1 mm. Měření byla provedena na třech MR skenerech Nemocnice Na Homolce, které jsou používány klokalizaci cílového objemu a plánování radiochirurgické léčby. Naskenované snímky se importují do plánovacího systému Leksell GammaPlan, kde se geometrické distorse určí jako rozdíl souřadnickontrolních bodůzobrazených na MR snímku se souřadnicemi jejich skutečné polohy ve stereotaktickémprostoru LGN. Geometrické distorse byly dálestudovány jako funkce typu MR skeneru, orientace zobrazení, vyšetřovacíhoprotokolu, lokalizace měřeného bodu ve fantomu a vliv jednotlivých parametrů vyšetřovacího protokolu na geometrické distorze obrazu. Dostačující přesnost pro stereotaktickou lokalizaci byla prokázána na MR Siemens Magnetom Avanto 1,5 T (průměrná distorse 0,7 mm) a MR Siemens Magnetom Symphony 1,5 T (průměrná distorse 1,1 mm). U MR Siemens Magnetom Skyra 3 T byla dostačující přesnost pouze u 3D vyšetřovacích protokolů (průměrná distorse 1,3 mm).

This bachelor thesis deals with the geometric distortions assessment in magnetic resonance imaging (MRI). In the theoretical part, the basic physical principles of MRI and Leksell Gamma Knife (LGK) are summarized. Geometric distortions, which are described in more detail, are divided into system specific distortions and object induced distortions. In the practical part, the geometric distortion measurements on PTGRtarget phantom are evaluated. This3D phantom is fixed to the Leksell's stereotactic frame and thus it is possible to reproduce the same imaging protocols as before the radiosurgery treatment. Thephantom contains of 21 control points which are situated in known stereotactic coordinates with 0. 1 mm precision. The measurements were performed on MRI scanners in Na Homolce Hospital, which are used to the target volume localization and radiosurgery treatment planning. MRI images are imported to the Leksell GammaPlan planning system and the geometric distortions are determined as difference ofimaged coordinates of control points in MRI with their true coordinates in stereotactic space of LGK. The geometric distortions were further investigated as a function of MRI unit used, the image orientation, imaging protocol, the spatial position of measured point in the investigated volume and the impact of MRI imaging protocol parameters on geometric distortions. Satisfactory accuracy precision for stereotactic localization was proved at 1.5 T Siemens Magnetom Avanto scanner (the average distortion was 0.7 mm) and 1.5 T Siemens Magnetom Symphony scanner (the average distortion was 1.1 mm). At 3 T Siemens Magnetom Skyra scanner were measured sufficient distortions only for 3D imaging protocols (the average distortion was 1.3 mm).