Н.В. Анисимов1, А.А. Тарасова2, И.А. Усанов3, О.С. Павлова4, Д.А. Чешков5, Ю.А. Пирогов6

1,4 Факультет фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

2,3,4,6 Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

5 АО «Государственный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Интенсивность и временная активность слабых магнитно-резонансных (МР) сигналов анализируются по данным МР-томографии (МРТ). Для снижения их влияния на результат долговременного накопления сигнала предлагается при регистрации сохранять его отдельные реализации. Тогда по окончании регистрации можно провести их анализ, выявить зашумленные реализации, провести их редактирование и представить отредактированные копии для суммирования взамен зашумленных. Близкий по идее подход рассматривается для практического применения в МРТ – вместо увеличения числа накоплений предлагается увеличить число шагов фазового кодирования.

Цель. Рассмотреть проблемы регистрации слабых МР-сигналов в условиях техногенных помех.

Результаты. Приведены примеры анализа помеховой активности при проведении 23Na МРТ-сканирования разных органов человека с использованием различных катушек. Показана возможность повышения информативности данных МРТ за счет применения аподизации для данных k-пространства, причем такой прием наиболее эффективен, если воздействие помех происходит при заполнении лишь периферийной части этого пространства.

Практическая значимость. При регистрации слабого сигнала, требующего долговременного накопления, можно снизить влияние радиочастотных помех на результат накопления, если использовать данные отдельных измерений для долговременного анализа помеховой активности. Для этого надо предусмотреть сохранение отдельных реализаций сигнала с возможностью их анализа и редактирования.

Анисимов Н.В., Тарасова А.А., Усанов И.А., Павлова О.С., Чешков Д.А., Пирогов Ю.А. Обнаружение сигнала ядерного магнитного резонанса при наличии внешних помех // Электромагнитные волны и электронные системы. 2021. Т. 26. № 5. С. 50−59. DOI: https://doi. org/10.18127/ j15604128-202105-06

1. Timms W.E. Interference problems and screening in NMR and MRI // J. Med. Eng. Technol. 16(2) (1992) 69−78.
2. Andris P., Frollo I. Noise and interference in measured NMR images // Measurement 77 (2016) 29−33.
3. Ibrahim M., Pardi D.I., Brown T.W.C., McDonald P.J. Decision Tree Pattern Recognition Model for Radio Frequency Interference Suppression in NQR Experiments // Sensors (Basel) 19(14) (2019) 3153.
4. Ibrahim M., Pardi C.I., Brown T.W.C., McDonald P.J. Active elimination of radio frequency interference for improved signal-to-noise ratio for in-situ NMR experiments in strong magnetic field gradients // J. Magn. Reson. 287 (2018) 99−109.
5. Ernst R.R., Bodenhausen G., Wokaun A. Principles of nuclear magnetic resonance in one and two dimensions. Clarendon Press. Oxford. 1987.
6. Bernstein M.A., King K.F., Zhou X.J. Handbook of MRI Pulse Sequences. Elsevier Academic Press. 2004.
7. Buess M.L., Garroway A.N., Yesinowski J.P. Removing the effects of acoustic ringing and reducing temperature effects in the detection of explosives by NQR. 5365171A. U.S. Patent. 1994.
8. Barras J., Gaskell M.J., Hunt N., Jenkinson R.I., Mann K.R., Pedder D.A.G., Shilstone G.N., Smith J.A.S. Detection of ammonium nitrate inside vehicles by nuclear quadrupole resonance // Appl. Magn. Reson. 25 (2004) 411−437.
9. Anisimov N.V., Pavlova O.S. Simultaneous recording of NMR signals from nuclei with different gyromagnetic ratios using undersampling technique // Appl. Magn. Reson. 49 (2018) 523−532.
10. Anisimov N.V., Sadykhov E.G., Pavlova O.S., Fomina D.V., Pirogov Yu.A. Whole body sodium MRI at 0.5 Tesla using surface coil and long echo time sequence // Appl. Magn. Reson. 50 (2019) 1149−1161.
11. Madelin G., Lee J.-S., Regatte R.R., Jerschow A. Sodium MRI: methods and applications // Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 79 (2014) 14−47.
12. Haacke E.M., Brown R.W., Thompson M.R., Venkatesan R. Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Sequence Design. NY: John Wiley & Sons. Inc. 1999.
13. Anisimov N.V., Tarasova A.A., Pavlova O.S., Fomina D.V., Makurenkov A.M., Pavlovskaya G.E., Pirogov Yu.A. MRI coils optimized for detection of 1H and 23Na at 0.5 T // Appl. Magn. Reson. 52 (2021) 221−233.
14. Anisimov N.V., Tarasova A.A., Pavlova O.S., Fomina D.V., Makurenkov A.M., Pavlovskaya G.E., Pirogov Yu.A. 23Na MRI on 0.5T clinical scanner // Achievements of Modern Radioelectronics 75(5) (2021) 37−45; DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202104-02.
15. Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat. Methods 9(7) (2012) 671−675.
16. Wetterling F., Corteville D.M., Kalayciyan R., Rennings A., Konstandin S., Nagel A.M., Stark H., Schad L.R. Whole body sodium MRI at 3T using an asymmetric birdcage resonator and short echo time sequence: first images of a male volunteer // Phys. Med. Biol. 57(14) (2012) 4555−4567.
17. McVeigh E.R., Henkelman R.M., Bronskill M.J. Noise and filtration in magnetic resonance imaging // Med. Phys. 12 (1985) 586−591.
18. Parker D.L., Gullberg G.T., Frederick P.R. Gibbs artifact removal in magnetic resonance imaging // Med. Phys. 14 (1987) 640−645.
19. Stobbe R., Beaulieu C. Advantage of sampling density weighted apodization over postacquisition filtering apodization for sodium MRI of the human.