Quantitative susceptibility mapping
मात्रात्मक संवेदनशीलता मानचित्रण (क्यू. एस. एम.) पारंपरिक संवेदनशीलता भारित इमेजिंग से अलग चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एम. आर. आई.) में एक नया विपरीत तंत्र प्रदान करता है। क्यू. एस. एम. में वोक्सेल की तीव्रता अंतर्निहित ऊतक स्पष्ट चुंबकीय संवेदनशीलता के लिए रैखिक रूप से आनुपातिक है, जो लौह, कैल्शियम, गैडोलिनियम और सुपर पैरामैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड (एस. पी. आई. ओ.) नैनो-कणों सहित विशिष्ट बायोमार्कर की रासायनिक पहचान और मात्रा निर्धारण के लिए उपयोगी है। क्यूएसएम चरण छवियों का उपयोग करता है, चुंबकीय क्षेत्र को अतिसंवेदनशीलता स्रोत व्युत्क्रम समस्या के लिए हल करता है, और एक त्रि-आयामी अतिसंवेदनशीलता वितरण उत्पन्न करता है। इसकी मात्रात्मक प्रकृति और कुछ प्रकार की सामग्री के प्रति संवेदनशीलता के कारण, संभावित क्यू. एस. एम. अनुप्रयोगों में सेरेब्रल माइक्रोब्लेड्स और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग का मानकीकृत मात्रात्मक स्तरीकरण, इसके विपरीत सटीक गैडोलीनियम परिमाणीकरण, एम. आर. आई. में वृद्धि और नैनोमेडिसिन में लक्षित थेरानोस्टिक दवा जैव वितरण की प्रत्यक्ष निगरानी शामिल है। पृष्ठभूमि एम. आर. आई. में, मुख्य ध्रुवीकरण बी0 क्षेत्र के साथ गैर-लौह चुम्बकीय जैव सामग्री संवेदनशीलता द्वारा प्रेरित स्थानीय क्षेत्र द्विध्रुवीय गुठली के साथ आयतन संवेदनशीलता वितरण का अभिसरण हैः इस स्थानिक अभिसरण को फ़ोरियर क्षेत्र में एक बिंदु-वार गुणन के रूप में व्यक्त किया जा सकता हैः यह फूरियर अभिव्यक्ति क्षेत्र की गड़बड़ी की भविष्यवाणी करने का एक कुशल तरीका प्रदान करती है जब संवेदनशीलता वितरण ज्ञात होता है। हालांकि, स्रोत व्युत्क्रम समस्या के क्षेत्र में फूरियर क्षेत्र में B0 के संबंध में जादुई कोण पर शंकु सतहों की एक जोड़ी पर शून्य से विभाजन शामिल है। नतीजतन, शंकु की सतह पर स्थानिक आवृत्तियों पर संवेदनशीलता कम निर्धारित की जाती है, जो अक्सर पुनर्निर्मित क्यूएसएम में गंभीर धारदार कलाकृतियों की ओर ले जाती है। तकनीक डेटा अधिग्रहण सिद्धांत रूप में, डेटा अधिग्रहण के लिए किसी भी 3डी ढाल प्रतिध्वनि अनुक्रम का उपयोग किया जा सकता है। व्यवहार में, मध्यम लंबे प्रतिध्वनि समय के साथ उच्च रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग को पर्याप्त संवेदनशीलता प्रभाव प्राप्त करने के लिए प्राथमिकता दी जाती है, हालांकि इष्टतम इमेजिंग पैरामीटर विशिष्ट अनुप्रयोगों और क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करते हैं। बी1 एकरूपता के योगदान के बिना सटीक बी0 क्षेत्र मापन के लिए एक बहु-प्रतिध्वनि अधिग्रहण फायदेमंद है। प्रवाह क्षतिपूर्ति शिरापरक रक्त में संवेदनशीलता माप की सटीकता में और सुधार कर सकती है, लेकिन पूरी तरह से प्रवाह क्षतिपूर्ति बहु-प्रतिध्वनि अनुक्रम तैयार करने के लिए कुछ तकनीकी कठिनाइयाँ हैं। पृष्ठभूमि क्षेत्र निष्कासन मानव मस्तिष्क मात्रात्मक संवेदनशीलता मानचित्रण में, मस्तिष्क के अंदर केवल स्थानीय संवेदनशीलता स्रोतों में रुचि होती है। हालांकि, स्थानीय स्रोतों द्वारा प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र अनिवार्य रूप से अन्य स्रोतों जैसे मुख्य क्षेत्र समरूपता (अपूर्ण शिमिंग) और वायु-ऊतक इंटरफेस द्वारा प्रेरित क्षेत्र द्वारा दूषित होता है, जिसकी संवेदनशीलता अंतर स्थानीय स्रोतों की तुलना में अधिक परिमाण के क्रम हैं। इसलिए, चरण छवियों पर स्पष्ट दृश्य और क्यूएसएम पर सटीक मात्रा निर्धारण के लिए गैर-जैविक पृष्ठभूमि क्षेत्र को हटाने की आवश्यकता है। आदर्श रूप से, पृष्ठभूमि क्षेत्र को सीधे एक अलग संदर्भ स्कैन के साथ मापा जा सकता है, जहां रुचि के नमूने को समान आकार के साथ एक समान प्रेत द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जबकि स्कैनर को समान रूप से रखा जाता है। हालांकि, नैदानिक अनुप्रयोग के लिए, इस तरह का दृष्टिकोण असंभव है और प्रसंस्करण के बाद आधारित तरीकों को प्राथमिकता दी जाती है। हाई-पास फ़िल्टरिंग सहित पारंपरिक शोध विधियाँ, पृष्ठभूमि क्षेत्र को हटाने के लिए उपयोगी हैं, हालाँकि वे स्थानीय क्षेत्र के साथ छेड़छाड़ भी करते हैं और मात्रात्मक सटीकता को कम करते हैं। हाल ही में पृष्ठभूमि क्षेत्र हटाने की विधियाँ प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से इस तथ्य का फायदा उठाती हैं कि पृष्ठभूमि क्षेत्र एक हार्मोनिक कार्य है। हाल के दो तरीके जो भौतिक सिद्धांतों पर आधारित हैं, प्रोजेक्शन ऑन डाइपोल फील्ड्स (पीडीएफ) और सोफिस्टिकेटेड हार्मोनिक आर्टिफैक्ट रिडक्शन ऑन फेज डेटा (एसएचएआरपी), ने अनुमानित स्थानीय क्षेत्र पर बेहतर कंट्रास्ट और उच्च परिशुद्धता का प्रदर्शन किया। दोनों विधियाँ पृष्ठभूमि क्षेत्र को एक अज्ञात पृष्ठभूमि संवेदनशीलता वितरण द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के रूप में मॉडल करती हैं, और इसे अनुमानित ऑर्थोगोनलिटी या हार्मोनिक गुण का उपयोग करके स्थानीय क्षेत्र से अलग करती हैं। पृष्ठभूमि क्षेत्र की गणना सरल सीमा मूल्यों के साथ लाप्लास के समीकरण को हल करके भी की जा सकती है, जैसा कि लाप्लासियन सीमा मूल्य (एल. बी. वी.) विधि में दिखाया गया है। फील्ड-टू-सोर्स व्युत्क्रम फील्ड-टू-सोर्स व्युत्क्रम समस्या को विभिन्न संबद्ध लाभों और सीमाओं के साथ कई तरीकों से हल किया जा सकता है। मल्टीपल ओरिएंटेशन सैंपलिंग (सी. ओ. एस. एम. ओ. एस.) के माध्यम से संवेदनशीलता की गणना सी. ओ. एस. एम. ओ. एस. कई अभिविन्यासों से अधिक नमूने लेकर व्युत्क्रम समस्या का समाधान करता है। सी. ओ. एस. एम. ओ. एस. इस तथ्य का उपयोग करता है कि फूरियर क्षेत्र में शून्य शंकु सतह बी0 क्षेत्र के संबंध में जादुई कोण पर स्थिर है। इसलिए, यदि किसी वस्तु को B0 क्षेत्र के संबंध में घुमाया जाता है, तो वस्तु के ढांचे में, B0 क्षेत्र घुमाया जाता है और इस प्रकार शंकु। नतीजतन, शंकु के कारण जिन आंकड़ों की गणना नहीं की जा सकती है, वे नए अभिविन्यासों पर उपलब्ध हो जाते हैं। सी. ओ. एस. एम. ओ. एस. एक मॉडल-मुक्त संवेदनशीलता वितरण मानता है और मापा गया डेटा के प्रति पूरी निष्ठा रखता है। इस विधि को इन विट्रो, एक्स विवो और फैंटम प्रयोगों में व्यापक रूप से मान्य किया गया है। इन विवो मानव मस्तिष्क इमेजिंग से प्राप्त मात्रात्मक संवेदनशीलता मानचित्रों ने भी मस्तिष्क शरीर रचना विज्ञान के बारे में पिछले ज्ञान के साथ उच्च स्तर की सहमति दिखाई। कॉस्मोस के लिए आम तौर पर तीन अभिविन्यासों की आवश्यकता होती है, जो नैदानिक अनुप्रयोगों के लिए व्यावहारिकता को सीमित करते हैं। हालाँकि, यह अन्य तकनीकों के अंशांकन के लिए उपलब्ध होने पर एक संदर्भ मानक के रूप में काम कर सकता है। आकृति विज्ञान सक्षम द्विध्रुव व्युत्क्रम (एम. ई. डी. आई.) एम. आर. आई. का एक अनूठा लाभ यह है कि यह न केवल चरण छवि बल्कि परिमाण छवि भी प्रदान करता है। सिद्धांत रूप में, एक परिमाण छवि पर विपरीत परिवर्तन, या समतुल्य रूप से किनारा, ऊतक प्रकार के अंतर्निहित परिवर्तन से उत्पन्न होता है, जो संवेदनशीलता के परिवर्तन का एक ही कारण है। इस अवलोकन का अनुवाद एम. ई. डी. आई. में गणित में किया जाता है, जहां एक क्यू. एस. एम. में किनारे जो संबंधित परिमाण छवि में मौजूद नहीं हैं, एक भारित मानक न्यूनतम समस्या को हल करके विरल किए जाते हैं। एम. ई. डी. आई. को फैंटम, इन विट्रो और एक्स विवो प्रयोगों में भी बड़े पैमाने पर मान्य किया गया है। इन विवो मानव मस्तिष्क में, एम. ई. डी. आई. द्वारा गणना किए गए क्यू. एस. एम. ने सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर के बिना सी. ओ. एस. एम. ओ. एस. की तुलना में समान परिणाम दिखाए। एम. ई. डी. आई. के लिए केवल एकल कोण अधिग्रहण की आवश्यकता होती है, इसलिए यह क्यू. एस. एम. के लिए एक अधिक व्यावहारिक समाधान है। थ्रेसहोल्डेड के-स्पेस डिवीजन (टीकेडी) फूरियर डोमेन में कम निर्धारित डेटा केवल शंकु के स्थान और उसके तत्काल आसपास के क्षेत्र में होता है। के-स्पेस में इस क्षेत्र के लिए, द्विध्रुव कर्नेल की स्थानिक-आवृत्तियों को विभाजन के लिए एक पूर्व निर्धारित गैर-शून्य मान पर सेट किया जाता है। इस के-स्पेस क्षेत्र में डेटा पुनर्प्राप्त करने के लिए अधिक उन्नत रणनीतियों की जांच भी चल रहे शोध का विषय है। थ्रेसहोल्डेड के-स्पेस डिवीजन के लिए केवल एकल कोण अधिग्रहण की आवश्यकता होती है, और कार्यान्वयन की आसानी के साथ-साथ तेज गणना गति से लाभ होता है। हालाँकि, क्यू. एस. एम. में धारित कलाकृतियाँ अक्सर मौजूद होती हैं और सी. ओ. एस. एम. ओ. एस. द्वारा गणना किए गए क्यू. एस. एम. की तुलना में संवेदनशीलता मूल्य को कम करके आंका जाता है। संभावित नैदानिक अनुप्रयोग लोहे से कैल्सीफिकेशन को अलग करना इन विवो और फैंटम प्रयोगों में यह पुष्टि की गई है कि कॉर्टिकल हड्डियां, जिनकी प्रमुख संरचना कैल्सीफिकेशन है, पानी की तुलना में डायमैग्नेटिक हैं। इसलिए, इस डायमैग्नेटिज्म का उपयोग लोहे के भंडार से कैल्सीफिकेशन को अलग करने के लिए करना संभव है जो आमतौर पर मजबूत पैरामैग्नेटिज्म प्रदर्शित करते हैं। यह क्यूएसएम को टी2 * भारित छवियों पर भ्रमित करने वाले हाइपोइंटेन्स निष्कर्षों के निदान के लिए एक समस्या समाधान उपकरण के रूप में काम करने की अनुमति दे सकता है। कंट्रास्ट एजेंट की मात्रा बहिर्जात संवेदनशीलता स्रोतों के लिए, संवेदनशीलता मूल्य सैद्धांतिक रूप से कंट्रास्ट एजेंट की सांद्रता के रैखिक रूप से आनुपातिक है। यह गैडोलीनियम या एस. पी. आई. ओ. सांद्रता के इन विवो परिमाणीकरण के लिए एक नया तरीका प्रदान करता है। संदर्भ चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग