Quantitative susceptibility mapping
ક્વોન્ટિટેટિવ સેસેપ્ટિબિલિટી મેપિંગ (ક્યુએસએમ) મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (એમઆરઆઈ) માં પરંપરાગત સેસેપ્ટિબિલિટી વેઇટેડ ઇમેજિંગથી અલગ એક નવીન કોન્ટ્રાસ્ટ મિકેનિઝમ પ્રદાન કરે છે. ક્યુએસએમમાં વોક્સેલની તીવ્રતા અંતર્ગત પેશીઓની સ્પષ્ટ ચુંબકીય સંવેદનશીલતા માટે રેખીય પ્રમાણમાં હોય છે, જે આયર્ન, કેલ્શિયમ, ગેડોલીનિયમ અને સુપર પેરામેગ્નેટિક આયર્ન ઓક્સાઇડ (એસપીઆઈઓ) નેનો-કણો સહિત ચોક્કસ બાયોમાર્કર્સની રાસાયણિક ઓળખ અને માત્રાત્મકતા માટે ઉપયોગી છે. ક્યુએસએમ તબક્કાની છબીઓનો ઉપયોગ કરે છે, ચુંબકીય ક્ષેત્રને સંવેદનશીલતા સ્ત્રોત વ્યસ્ત સમસ્યાનું સમાધાન કરે છે અને ત્રિ-પરિમાણીય સંવેદનશીલતા વિતરણ પેદા કરે છે. તેની માત્રાત્મક પ્રકૃતિ અને ચોક્કસ પ્રકારની સામગ્રી પ્રત્યેની સંવેદનશીલતાને કારણે, સંભવિત ક્યુએસએમ એપ્લિકેશન્સમાં મગજનો સૂક્ષ્મ રક્તસ્ત્રાવ અને ન્યુરોડિજનરેટિવ રોગનું પ્રમાણિત માત્રાત્મક સ્તરીકરણ, તેનાથી વિપરીત સચોટ ગેડોલીનિયમનું પ્રમાણ, ઉન્નત એમઆરઆઈ અને નેનોમેડિસિનમાં લક્ષિત થેરાનોસ્ટિક ડ્રગ બાયોડિસ્ટ્રિબ્યુશનનું સીધું નિરીક્ષણ સામેલ છે. પૃષ્ઠભૂમિ એમ. આર. આઈ. માં, મુખ્ય ધ્રુવીકરણ બી0 ક્ષેત્ર સાથે બિન-લોહચુંબકીય બાયોમટેરિયલ સંવેદનશીલતા દ્વારા પ્રેરિત સ્થાનિક ક્ષેત્ર એ દ્વિધ્રુવીય કર્નલ સાથે વોલ્યુમ સંવેદનશીલતા વિતરણનું સંકલન છેઃ આ અવકાશી કોન્વોલ્યુશનને ફોરિયર ડોમેનમાં બિંદુ મુજબના ગુણાકાર તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ જ્યારે સંવેદનશીલતા વિતરણ જાણીતું હોય ત્યારે આ ફોરિયર અભિવ્યક્તિ ક્ષેત્રની વિક્ષેપની આગાહી કરવાની એક કાર્યક્ષમ રીત પ્રદાન કરે છે. જો કે, સ્ત્રોતથી વિપરીત સમસ્યાના ક્ષેત્રમાં ફોરિયર ડોમેનમાં B0 ના સંદર્ભમાં જાદુઈ ખૂણા પર શંકુ સપાટીઓની જોડી પર શૂન્ય દ્વારા વિભાજનનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામે, શંકુની સપાટી પર અવકાશી આવર્તન પર સંવેદનશીલતા ઓછી નિર્ધારિત થાય છે, જે ઘણીવાર પુનઃનિર્માણ કરાયેલ ક્યુએસએમમાં ગંભીર સ્ટ્રીકિંગ કલાકૃતિઓ તરફ દોરી જાય છે. ટેકનિક્સ ડેટા એક્વિઝિશન સિદ્ધાંતમાં, કોઈપણ 3D ગ્રેડિયન્ટ ઇકો ક્રમનો ઉપયોગ ડેટા એક્વિઝિશન માટે થઈ શકે છે. વ્યવહારમાં, મધ્યમ લાંબા પડઘો સમય સાથે ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન ઇમેજિંગને પૂરતી સંવેદનશીલતા અસરો મેળવવા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે, જો કે શ્રેષ્ઠ ઇમેજિંગ પરિમાણો ચોક્કસ કાર્યક્રમો અને ક્ષેત્રની શક્તિ પર આધાર રાખે છે. B1 અસમરૂપતાના યોગદાન વિના સચોટ B0 ક્ષેત્ર માપન માટે બહુ-ઇકો સંપાદન ફાયદાકારક છે. ફ્લો કોમ્પેન્સેશન શિરાના લોહીમાં સંવેદનશીલતા માપનની ચોકસાઈમાં વધુ સુધારો કરી શકે છે, પરંતુ સંપૂર્ણ પ્રવાહ કોમ્પેન્સેટેડ મલ્ટી-ઇકો ક્રમ તૈયાર કરવામાં કેટલીક તકનીકી મુશ્કેલીઓ છે. પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્ર દૂર કરવું માનવ મગજની માત્રાત્મક સંવેદનશીલતા મેપિંગમાં, મગજની અંદર માત્ર સ્થાનિક સંવેદનશીલતા સ્રોતો જ રસ ધરાવે છે. જો કે, સ્થાનિક સ્રોતો દ્વારા પ્રેરિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર અનિવાર્યપણે અન્ય સ્રોતો દ્વારા પ્રેરિત ક્ષેત્ર દ્વારા દૂષિત થાય છે જેમ કે મુખ્ય ક્ષેત્રની અસમરૂપતા (અપૂર્ણ ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી તેથી, તબક્કાની છબીઓ પર સ્પષ્ટ વિઝ્યુલાઇઝેશન અને ક્યુએસએમ પર ચોક્કસ પરિમાણ માટે બિન-જૈવિક પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્રને દૂર કરવાની જરૂર છે. આદર્શ રીતે, પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્રને સીધા જ એક અલગ સંદર્ભ સ્કેન દ્વારા માપી શકાય છે, જ્યાં રસના નમૂનાને સમાન આકાર સાથે સમાન ફેન્ટમ દ્વારા બદલવામાં આવે છે જ્યારે સ્કેનરને સમાન રીતે રાખવામાં આવે છે. જો કે, ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન માટે, આવો અભિગમ અશક્ય છે અને પ્રક્રિયા પછીની આધારિત પદ્ધતિઓને પસંદ કરવામાં આવે છે. હાઇ-પાસ ફિલ્ટરિંગ સહિતની પરંપરાગત સંશોધનાત્મક પદ્ધતિઓ, પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્રને દૂર કરવા માટે ઉપયોગી છે, જો કે તેઓ સ્થાનિક ક્ષેત્ર સાથે ચેડા પણ કરે છે અને માત્રાત્મક ચોકસાઈને ઘટાડે છે. વધુ તાજેતરની પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્ર દૂર કરવાની પદ્ધતિઓ પ્રત્યક્ષ અથવા પરોક્ષ રીતે એ હકીકતનો ઉપયોગ કરે છે કે પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્ર એક હાર્મોનિક કાર્ય છે. ભૌતિક સિદ્ધાંતો પર આધારિત બે તાજેતરની પદ્ધતિઓ, પ્રોજેક્શન ઓન ડાઇપોલ ફીલ્ડ્સ (પીડીએફ) અને સોફિસ્ટિકેટેડ હાર્મોનિક આર્ટિફેક્ટ રિડક્શન ઓન ફેઝ ડેટા (એસ. એચ. એ. આર. પી.) એ અંદાજિત સ્થાનિક ક્ષેત્ર પર સુધારેલ વિરોધાભાસ અને ઉચ્ચ ચોકસાઇ દર્શાવી છે. બંને પદ્ધતિઓ પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્રને અજ્ઞાત પૃષ્ઠભૂમિ સંવેદનશીલતા વિતરણ દ્વારા પેદા થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર તરીકે મોડેલ કરે છે, અને તેને અંદાજિત ઓર્થોગોનાલિટી અથવા હાર્મોનિક ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરીને સ્થાનિક ક્ષેત્રથી અલગ પાડે છે. લેપલેસિયન બાઉન્ડ્રી વેલ્યુ (LBV) પદ્ધતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ, સરળ સીમા મૂલ્યો સાથે લેપલેસના સમીકરણને હલ કરીને પૃષ્ઠભૂમિ ક્ષેત્રની સીધી ગણતરી પણ કરી શકાય છે. ક્ષેત્ર-થી-સ્રોત વ્યુત્ક્રમ ક્ષેત્ર-થી-સ્રોત વ્યુત્ક્રમ સમસ્યાને વિવિધ સંકળાયેલ લાભો અને મર્યાદાઓ સાથે ઘણી પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉકેલી શકાય છે. મલ્ટીપલ ઓરિએન્ટેશન સેમ્પલિંગ (સી. ઓ. એસ. એમ. ઓ. એસ.) દ્વારા સંવેદનશીલતાની ગણતરી સી. ઓ. એસ. એમ. ઓ. એસ. બહુવિધ દિશાઓમાંથી ઓવરસેમ્પલિંગ દ્વારા વ્યસ્ત સમસ્યાનું સમાધાન કરે છે. કોસ્મોસ એ હકીકતનો ઉપયોગ કરે છે કે ફોરિયર ડોમેનમાં શૂન્ય શંકુ સપાટી B0 ક્ષેત્રના સંદર્ભમાં જાદુઈ ખૂણા પર નિશ્ચિત છે. તેથી, જો કોઈ પદાર્થને B0 ક્ષેત્રના સંદર્ભમાં ફેરવવામાં આવે, તો પદાર્થની ફ્રેમમાં, B0 ક્ષેત્ર ફેરવવામાં આવે છે અને આમ શંકુ. પરિણામે, શંકુને કારણે જે માહિતીની ગણતરી કરી શકાતી નથી તે નવી દિશાઓ પર ઉપલબ્ધ થાય છે. કોસ્મોસ મોડેલ-મુક્ત સંવેદનશીલતા વિતરણ ધારે છે અને માપેલા ડેટાને સંપૂર્ણ વફાદારી રાખે છે. આ પદ્ધતિને ઈન વિટ્રો, એક્સ વિવો અને ફેન્ટમ પ્રયોગોમાં વ્યાપકપણે માન્ય કરવામાં આવી છે. વિવો માનવ મગજના ઇમેજિંગમાંથી મેળવેલા માત્રાત્મક સંવેદનશીલતા નકશામાં પણ મગજની શરીરરચના વિશેના અગાઉના જ્ઞાન સાથે ઉચ્ચ સ્તરની સંમતિ દર્શાવવામાં આવી હતી. સી. ઓ. એસ. એમ. ઓ. એસ. માટે સામાન્ય રીતે ત્રણ દિશાઓ જરૂરી છે, જે ક્લિનિકલ કાર્યક્રમો માટેની કાર્યદક્ષતાને મર્યાદિત કરે છે. જો કે, જ્યારે અન્ય તકનીકોના માપાંકન માટે ઉપલબ્ધ હોય ત્યારે તે સંદર્ભ ધોરણ તરીકે કામ કરી શકે છે. આકારવિજ્ઞાન સક્ષમ દ્વિધ્રુવ વ્યુત્ક્રમ (એમ. ઇ. ડી. આઈ.) એમ. આર. આઈ. નો એક અનોખો ફાયદો એ છે કે તે માત્ર તબક્કાની છબી જ નહીં પણ તીવ્રતાની છબી પણ પ્રદાન કરે છે. સિદ્ધાંતમાં, તીવ્રતાની છબી પર વિપરીત ફેરફાર, અથવા સમકક્ષ ધાર, પેશીના પ્રકારનાં અંતર્ગત પરિવર્તનમાંથી ઉદભવે છે, જે સંવેદનશીલતાના પરિવર્તનનું સમાન કારણ છે. આ અવલોકનને ગણિતમાં એમ. ઇ. ડી. આઈ. માં અનુવાદિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં ક્યુ. એસ. એમ. માં ધાર કે જે અનુરૂપ તીવ્રતાની છબીમાં અસ્તિત્વમાં નથી, તેને ભારિત ધોરણ લઘુતમ સમસ્યાને હલ કરીને છૂટા કરવામાં આવે છે. MEDI ને ફેન્ટમ, ઈન વિટ્રો અને એક્સ વિવો પ્રયોગોમાં પણ વ્યાપકપણે માન્ય કરવામાં આવ્યું છે. વિવો માનવ મગજમાં, એમ. ઇ. ડી. આઈ. દ્વારા ગણતરી કરાયેલ ક્યુ. એસ. એમ. એ આંકડાકીય રીતે નોંધપાત્ર તફાવત વિના કોસ્મોસની તુલનામાં સમાન પરિણામો દર્શાવ્યા હતા. એમ. ઇ. ડી. આઈ. ને માત્ર એક જ ખૂણો મેળવવાની જરૂર છે, તેથી તે ક્યુ. એસ. એમ. માટે વધુ વ્યવહારુ ઉકેલ છે. થ્રેશોલ્ડ કે-સ્પેસ ડિવિઝન (ટીકેડી) ફોરિયર ડોમેનમાં અલ્પનિર્ધારિત માહિતી માત્ર શંકુના સ્થાન અને તેની નજીકમાં જ હોય છે. કે-સ્પેસમાં આ પ્રદેશ માટે, દ્વિધ્રુવ કર્નલની અવકાશી-આવર્તન વિભાજન માટે પૂર્વનિર્ધારિત બિન-શૂન્ય મૂલ્ય પર સેટ કરવામાં આવે છે. આ કે-સ્પેસ પ્રદેશમાં માહિતી પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે વધુ અદ્યતન વ્યૂહરચનાઓની તપાસ પણ ચાલુ સંશોધનનો વિષય છે. થ્રેશોલ્ડ કે-સ્પેસ ડિવિઝન માટે માત્ર સિંગલ એન્ગલ એક્વિઝિશનની જરૂર પડે છે, અને અમલીકરણની સરળતા તેમજ ઝડપી ગણતરીની ગતિથી ફાયદો થાય છે. જો કે, ક્યુએસએમમાં સ્ટ્રીકિંગ કલાકૃતિઓ વારંવાર હાજર હોય છે અને કોસ્મોસ દ્વારા ગણતરી કરાયેલ ક્યુએસએમની સરખામણીમાં સંવેદનશીલતા મૂલ્યને ઓછો અંદાજ આપવામાં આવે છે. સંભવિત ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન્સ આયર્નથી કેલ્સિફિકેશનને અલગ પાડવું વિવો અને ફેન્ટમ પ્રયોગોમાં પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે કે કોર્ટિકલ હાડકાં, જેની મુખ્ય રચના કેલ્સિફિકેશન છે, તે પાણીની તુલનામાં ડાયમેગ્નેટિક છે. તેથી, આ ડાયમેગ્નેટિઝમનો ઉપયોગ લોખંડની થાપણોમાંથી કેલ્સિફિકેશનને અલગ પાડવા માટે શક્ય છે જે સામાન્ય રીતે મજબૂત પેરામેગ્નેટિઝમ દર્શાવે છે. આ ક્યુએસએમને ટી2 * ભારિત છબીઓ પર મૂંઝવણભર્યા હાયપોઇન્ટેન્સ તારણોના નિદાન માટે સમસ્યા હલ કરવાના સાધન તરીકે કામ કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે. કોન્ટ્રાસ્ટ એજન્ટનું પ્રમાણ બાહ્ય સંવેદનશીલતા સ્રોતો માટે, સંવેદનશીલતા મૂલ્ય સૈદ્ધાંતિક રીતે કોન્ટ્રાસ્ટ એજન્ટની સાંદ્રતાના પ્રમાણમાં રેખીય છે. આ ગેડોલીનિયમ અથવા એસ. પી. આઈ. ઓ. સાંદ્રતાના વિવો પરિમાણ માટે એક નવી રીત પ્રદાન કરે છે. સંદર્ભો મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ