ナトリウムMRIにおける微小物体の解析に関する電位誤差の計算

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Magn Reson Med.2018 06;79(6):2968-2977. doi: 10.1002/mrm.26962.Epub 2017-10-11.

ナトリウムMRIにおける微小物体の解析に関する電位誤差の計算

Calculating potential error in sodium MRI with respect to the analysis of small objects.

Robert W Stobbe
Christian Beaulieu

PMID: 29023969 DOI: 10.1002/mrm.26962.

抄録

目的:

ナトリウムMRI測定の正しい解釈を容易にするために、急速な信号減衰に関する誤差の計算を導入し、空間的に相関したノイズと組み合わせて、特に小さな物体の体積-オブ-インタレスト(VOI)ナトリウム信号測定の不正確さを評価した。

PURPOSE: To facilitate correct interpretation of sodium MRI measurements, calculation of error with respect to rapid signal decay is introduced and combined with that of spatially correlated noise to assess volume-of-interest (VOI) Na signal measurement inaccuracies, particularly for small objects.

方法:

雑音と信号減衰に関連した誤差計算は、ツイストプロジェクションイメージングと、一定のナトリウム濃度上昇の異なるサイズの球体を用いた特別に設計されたファントムを用いて検証された。実証として、病変信号の測定変動（多発性硬化症患者5名）を計算から予測した値と比較した。

METHODS: Noise and signal decay-related error calculations were verified using twisted projection imaging and a specially designed phantom with different sized spheres of constant elevated sodium concentration. As a demonstration, lesion signal measurement variation (5 multiple sclerosis participants) was compared with that predicted from calculation.

結果:

理論とファントム実験の両方で、大きな10mL、314ボクセル球体でのVOI信号の測定は、VOIが完全な球体を含むように描画されたときに点-スプレッド関数のスミアリングのために予想よりも20％少ないことが示された。関心容積の収縮は、この誤差を減少させたが、ノイズに関連した誤差を増加させた。誤差は、小さな球体のためにさらに大きかった（40〜60％は0.35mL、11ボクセルの球体のために期待されるよりも少ない）。画像強度VOIの測定値は、理論から予測されたものと同様の方法で、多発性硬化症の病変サイズに応じて変化し、増加した。相関関係は、小さな病変ではNaシグナルの過小評価が大きいことを示唆している。

RESULTS: Both theory and phantom experiment showed that VOI signal measurement in a large 10-mL, 314-voxel sphere was 20% less than expected on account of point-spread-function smearing when the VOI was drawn to include the full sphere. Volume-of-interest contraction reduced this error but increased noise-related error. Errors were even greater for smaller spheres (40-60% less than expected for a 0.35-mL, 11-voxel sphere). Image-intensity VOI measurements varied and increased with multiple sclerosis lesion size in a manner similar to that predicted from theory. Correlation suggests large underestimation of Na signal in small lesions.

結論:

CONCLUSIONS: Acquisition-specific measurement error calculation aids Na MRI data analysis and highlights the limitations of current low-resolution methodologies. Magn Reson Med 79:2968-2977, 2018. © 2017 International Society for Magnetic Resonance in Medicine.