Minimization of inhomogeneities in magnetic resonance mammography

Abstract

Manyetik rezonans mamografisi (MRM), X-ışınlı mamografi ve ultrases ilebelirlenemeyen çok küçük lezyonlar hakkında ayrıntılı bilgi vermesi nedeniyle gelenekselmamografiye yardımcı bir araç olarak 1991 yılından beri kullanılmaktadır. Yüksek kanseroluşturma riskine sahip kadınlar, meme dokusunun tamamının alınmadığı lumpektomiameliyatı geçirenler veya yüksek miktarda DCIS (ductal carcinoma in situ) içeren yoğunmeme dokusuna sahip kadınlar MRM için uygun hastalardır.Meme görüntülerinin çözünürlüğü gerek iyi huylu ve kötü huylu lezyonların ayırtedilmesi gerekse uygun tedavi yöntemlerinin belirlenmesi açısından oldukça önemlidir.Duruk ve ikincil manyetik alanların homojen olmaması ve alıcı sarımdaki düzensizliklerçözünürlük üzerinde olumsuz sonuçlara neden olur. Bu etkiyi azaltmak için çeşitli yöntemlerönerilmiştir. Bu tez çalışmasında belirtilen düzensizliklerden kaynaklanan etkileri azaltmakiçin yeni bir gelişmiş homomorfik süzme yöntemi önerilmiştir. Diğer homomorfik süzmeyöntemlerinden farklı olarak, süzmeden kaynaklanan sorunları engellemek amacıyla bir dokumaskesi uygulanmış ve sapma alanı alçak geçiren süzgeç yardımıyla belirlenmiştir. Enuygungörüntü görüntü elde edilen sapma alanının, çekim sonucu elde edilen görüntüdençıkarılmasıyla bulunur. Süzgeçleme için bir frekans aralığı belirlenmiş ve farklı kesmesıklıkları için belirli sayıda sapma alanı ve enuygun görüntü elde edilmiştir. Entropi azaltmayöntemi, alçak geçiren süzgeçin enuygun kesme sıklıklarını belirlemek amacıylakullanılmıştır. Bu yöntem hızlı, kullanıcıdan ve parametrelerden bağımsız bir algoritmaoluşturmaktadır. Yöntem farklı hastalardan alınan görüntüler üzerinde denenmiştir. Ayrıcayeni bir nicel başarım çözümleme yöntemi önerilmiştir.Anahtar kelimeler: Manyetik rezonans mamografisi, alan düzensizlikleri, homomorfiksüzgeçleme, entropi

Magnetic Resonance Mammography (MRM), accepted by for use as a supplementaltool to mammography in 1991, provides detailed information about very small lesions that X-ray mammography and ultrasound often cannot detect. Women who are at increased risk fordeveloping cancer, or those who have completed breast conserving ?lumpectomy?, youngwomen with dense breasts or those with a great amount of DCIS (ductal carcinoma in situ) aregood candidates for MRM.Resolution of the breast imaging is important for improving differentiation betweenbenign and malignant lesions and for refining treatment strategy. Inhomogeneity of thestatic magnetic field or secondary magnetic field and nonuniformity of the receiver coil haveadverse effects on resolution. A number of methods have been proposed to minimize theseeffects. In this thesis work we present a novel improved homomorphic filtering method tominimize artifacts caused by these inhomogeneities. Unlike other homomorphic filteringmethods, we apply a tissue mask to eliminate filter artifacts, and then apply low-pass filteringto estimate the bias field. Restored image is obtained by the difference of the original imageand the estimated bias field. A frequency range is defined and a number of bias fields andrestored images are estimated for each image. Entropy minimization is used to define anoptimum cutoff frequency of the low-pass filter. This results in a fast, user independent,nonparametric algorithm. The method is demonstrated on various breast images fromdifferent patients. A performance evaluation method is also defined for quantitativemeasurement.Keywords: Magnetic resonance mammography, field inhomogeneity; homomorphic filtering,entropy minimization