Heat sensitive magnetic resonance imaging for tissue classification

Abstract

ISI DUYARLI MANYETİK RESONANS GÖRÜNTÜLEME İLE DOKU AYIRIMI ÖZET Manyetik rezonans görüntülemede (MRG) en önemli faktörlerden birisi de doku ayırımı kalitesidir. Dikey dinme zamanı TV in dokuya özel ve sıcaklığa bağımlı olduğu bilinmektedir. Dokuları ayırdetmek için yeni bir metot önerilmiştir ve doku özellikleri sıcaklığı değiştirilen şartlar altında MRG kullanarak incelenmiştir. Fantom çalışmaları, çeşitli Ti ağırlıklı MRG protokollerini 30°C-50°C aralığında optimal sıcalık hassaiyeti ve çözünürlüğünü bulmak üzere test etmek için yapılmıştır. En iyi üç MRG protokolü 30°C-40°C aralığında cam içinde dokular üzerinde de test edilmiştir. Fantom çalışmasında, TR' ı 425 msec olan Turbo Spin Echo 6 (TSE6) protokolü, 0.72°C sıcaklık çözünürlüğü ve 12.7/°C sıcaklık hassasiyeti ile en iyi sonuçlan elde etmiştir. Doku çalışmalarında, TSE6 protokolü ile karaciğerde 4.41°C, dalakta 7.60°C, böbrekte 4.81°C sıcaklık çözünürlükleri, ve karaciğerde 5.90/°C, dalakta 5.20/°C ve böbrekte 6.73/°C sıcaklık hassasiyetleri elde edilmiştir. Fantom ve tüm dokuların parlaklıklarında artan sıcaklıkla azalma olmuştur. Dokuları ayırdetmek için bu ortak davranıştan elde edilen bilgiyi kullanan bir görüntü işleme algoritması geliştirilmiştir. Sonuç olarak, manyetik resonans görüntüleme ve hipertermi kullanarak sıcaklığa dayalı doku ayırımının mümkün olduğu ve önerilen yöntemin ümit verici olduğu bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Ti ağırlıklı, sıcaklık görüntülemesi, doku ayırımı, MRG, hiperthermi

IV HEAT SENSITIVE MAGNETIC RESONANCE IMAGING FOR TISSUE CLASSIFICATION ABSTRACT One of the most important factors in magnetic resonance imaging (MRI) is the tissue discrimination quality. Among other parameters of MRI, it is known that the longitudinal- relaxation time, Ti, is also tissue specific and in addition dependent on temperature. Hence, a new method for discriminating tissues based on temperature variation was proposed, and tissue characteristics under thermally changing conditions were investigated by using MRI. Phantom studies were performed within the temperature range of 30°C-50°C to determine the optimal temperature sensitivity and resolution by testing various Ti weighted MRI protocols. The three best MRI protocols were also tested within the temperature range of 30°C-40°C on in vitro tissues. In the phantom study, a Turbo Spin Echo sequence with a TR of 425 msec produced best results with 0.72°C temperature resolution and 12.7 pixel intensity/°C temperature sensitivity. In tissue studies, the same sequence produced 4.41°C temperature resolution for liver, 7.60°C temperature resolution for spleen and 4.81°C temperature resolution for kidney with 5.90 pixel intensity/°C, 5.20 pixel intensity/°C and 6.73 pixel intensity/°C temperature sensitivity respectively. The phantom and all tissues displayed linear decrease in intensity with increasing temperature. An image processing algorithm using the information obtained from this common behaviour was developed to discriminate tissues. It was concluded that tissue discrimination based on temperature change of tissues is possible by using magnetic resonance imaging and hyperthermia and the proposed technique is promising. Keywords: Ti weighted, temperature imaging, tissue discrimination, MRI, hyperthermia.