用户故事

贝斯以色列女执事医疗中心提高核磁共振的准确性

挑战

目的:研究一种安全有效的方法来提高MR扫描的分辨率和速度

解决方案

使用图像处理工具箱和其他MathWorks产品来开发一种同时访问多个图像组件的技术2022世界杯八强谁会赢?

结果

  • 更快,信息量更大的MR扫描
  • 尝试新方法的能力
  • 减少编程时间

“MATLAB提供了矩阵操作和可视化功能的结合,这是我们成像工作的关键。”

丹尼尔·索迪克森医生,贝斯以色列女执事医疗中心
胸腹粉碎图像,由MR信号数据重建。

医生依靠磁共振(MR)扫描来获取人体内部的高质量图像。目前的MR扫描方法可能耗时且图像不清晰,尤其是心脏MRI(核磁共振成像)和其他患者必须屏住呼吸的扫描。

贝斯以色列女执事医疗中心开发的一种称为SMASH的成像技术提高了MR扫描的速度和准确性。SMASH使用在患者周围排列的射频(RF)探测器来同时访问多个图像组件,使医生能够检查之前不清楚的区域。

Beth Israel用MATLAB图像处理工具箱,以及其他MathWorks产品贯穿SMAS2022世界杯八强谁会赢?H的整个开发过程。“MATLAB提供了矩阵操作和可视化功能的结合,这是我们成像工作的关键,”Daniel Sodickson博士说,他是贝斯以色列女执事医疗中心生物医学成像研究实验室的主任。

挑战

贝斯以色列医院的研究人员开始开发一种安全、有效的方法来提高MRI的分辨率和速度。以前,MR信号每次采集一个点和一条线,每一行数据都需要单独应用磁场梯度和射频脉冲。因此,成像速度受到传统扫描仪技术的最大场开关率的限制。

Sodickson博士认为,如果信号是并行获取的,而不是按顺序获取,磁共振成像就可以加速。这种方法需要安排多个射频探测器,以便一次获得多行数据。研究人员需要确定使用哪种探测器以及将它们放置在哪里。然后,他们需要从MR扫描仪中提取原始信息,结合来自不同探测器的数据,并重建加速图像。

解决方案

Beth Israel团队在MATLAB中开发了子程序来测试他们的SMASH理论。Sodickson说:“在MATLAB中使用线性代数算法使我们能够非常快速地可视化成像过程。”“对我们来说,能够分解一个转换并查看其间的每个步骤是MATLAB更吸引人的功能之一。”

他们开始通过将扫描仪的原始数据转换为频率成分,模拟从装有标准射频探测器的MR机器中得到的数据。他们开发了子程序,根据探测器创建的灵敏度模式修改频率数据。

然后,他们使用简单的MATLAB算法重建了第一个加速图像。“当我们开始可视化这些图像时,图像处理工具箱就非常方便了,”Sodickson说。“我喜欢接触底层数据和数学。我们不仅仅是在推送图像,还可以访问中间步骤,甚至可以看到我们在生成图像的过程中对数据做了什么。”

利用MATLAB,研究人员开发了一个图形用户界面,让用户模拟不同的探测器排列、几何形状和配置。他们还使用MATLAB构建了其他程序和图形界面来重建临床图像,并让临床医生以各种方式比较成堆的图像。临床医生还可以改变图像的对比度和亮度——这是核磁共振放射科医生的关键一步。

SMASH成像技术已被证明特别适用于心脏MRI,其中快速的心脏和呼吸运动可能使成像复杂化。SMASH减少了图像采集时间,并最大限度地减少了运动的模糊效应。

研究人员计划使用MATLAB编译器开发他们的并行成像软件的独立版本,并在临床工作站上运行。

结果

  • 更快,信息量更大的MR扫描.到目前为止,SMASH成像为大多数MR扫描提供了2到5倍的图像采集速度,并使临床医生能够获得以前无法获得的信息。例如,他们现在可以更快地拍摄快速跳动的心脏,以检测冠状动脉疾病。

  • 尝试新方法的能力.Sodickson说:“我们的一些发现是通过MATLAB实现的。”“对我们来说,MATLAB不仅仅是一个实现工具。可视化数学的能力帮助我们开发了新的重构算法和方法。”

  • 减少编程时间.“MathWorks工具为我们节省了大量的开发时间,”Sodickson说。“如果没有MATLAB,我们将不得不手工编写C或c++代码,并使用单独的产品进行可视化。2022世界杯八强谁会赢?我们可能需要雇佣其他人来做这些工作。习惯用C语言编程的人可以用MATLAB进行少量的编程工作。”

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