Bài giảng Hệ thống đồng bộ siêu âm và cộng hưởng từ

Bài giảng nghiên cứu về hệ thống đồng bộ giữa siêu âm và cộng hưởng từ; ước đoán vận tốc sóng âm trong mô sống bằng MRI và siêu âm; cải thiện hình ảnh siêu âm 2D do sự khác biệt về vận tốc sóng âm trong mô sống.

Hệ thống đồng siêu âm cộng hưởng từ Iwaki Akiyama, Ken Inagaki, Shinpei Arai Medical Ultrasound Research Center, Doshisha University, Kyoto, Japan This study was supported by MEXT-Supported program for the Strategic Research Foundation at Private Universities, 2013-2017 Mục tiêu • Nghiên cứu hệ thống đồng siêu âm cộng hưởng từ • Sự phát triển đầu dò siêu âm dùng từ trường cao hệ thống MRI • Ước đốn vận tốc sóng âm mơ sống MRI siêu âm • Cải thiện hình ảnh siêu âm 2D khác biệt vận tốc sóng âm mơ sống Hệ thống đồng siêu âm cộng hưởng tử 操作室 Phòng điều khiển 超⾳波診断装置 Hệ thống xử lý hình ảnh siêu âm PC MRI室 Phòng MRI ヘッドコイル Head Coil プローブ Probe ファントム Objects Hệ thống đồng siêu âm cộng hưởng từ Vị trí chuyển đổi Array transducers Plant oil MRI Markers hiển thị hình bên (P) POM(Polyoxymethylene) Ball Đầu dò siêu âm với markers MRI • Đặc điểm đầu dò • Dùng từ trường cao • Gắn với markers MRI máy MRI • Phát triển phương pháp kết hợp hình ảnh siêu âm 2D hình ảnh MRI POM ball: 6.35 mm Acrylic case 8.50 mm 9.00 mm Plant Oil Đầu dò siêu âm hệ thống đồng Piezoelectric material Tần số Độ dài chấn tử Kích thước chấn tử Số lượng chấn tử Acoustic lens 1-３ Composite material 5MHz 0.36mm 0.26×10.0 mm Piezoelectric material 1-３ Composite material Tần số 8MHz Độ dài chấn tử 0.30mm Kích thước chấn tử 0.20×8.0 mm Số lượng chấn tử 192 Acoustic lens Focal length: 20mm 256 N/A Manufactured by Japan Probe Co 7 Hệ thống xử lý hình ảnh siêu âm RSYS0006MRFP(Microsonic Co ） Interface Channels Tx/Rx Channels A/D Resolution Sampling Frequency Capacity of Capture Memory Max:256 128 12 bits 31.25MHz 256MB/ch Ước đốn vận tốc sóng âm • Vận tốc sóng âm tính khoảng cách chia thời gian dẫn truyền • Thơng tin khoảng cách tính MRI • Thời gian dẫn truyền đo siêu âm • Các nghiên cứu • Nghiên cứu mơ mỡ bò • Dùng máy MRI 1.5T Hitachi Echelon Vega Hình ảnh MRI mơ bò Hình T1 Weighted Hình T2 Weighted Hình Diffusion Weighted T1 [ms] T2[ms] D [mm2/s] Mỡ 203 – 239 122 – 136 1.62 – 4.94 * 10-4 Cơ 382 – 523 41 – 58 2.24 – 10.2 * 10-4 11 HÌnh ảnh MRI siêu âm mơ bò MRI 128mm SÂ 12 Các giá trị ước đốn mơ mỡ bò 5MHz Các nghiên cứu phantom Các nghiên cứu Bù trừ cho suy giảm chất lượng hình ảnh khác biệt vận tốc sóng âm siêu âm 2D MRI Room Probe Phantom MRI B-scan Image So sánh hình ảnh siêu âm 2D phantom bụng Có bù trừ phân bố vận tốc sóng âm Khơng bù trừ Hình ảnh vùng cổ Operating room PC MRI room Head coil Probe ultrasonic Probe setting Focal Length of Acoustic Lens : 20mm Number of elements : 192 Element Pitch : 0.30mm Center frequency : MHz Miếng gel đánh dấu vận tốc sóng âm: 1410 m/s Bề dày：10mm MRI cổ với miếng gel đánh dấu 14 Hình ảnh siêu âm có bù trừ vận tốc sóng âm Phương pháp kinh điển Phương pháp cải tiến 0dB -60dB Constant value: 1540 m/s Acoustic Coupler: 1410 m/s Constant value: 1540 m/s Ước đoán vận tốc sóng âm từ giá trị T1, T2 Diffusion phân tích hồi qui Tên mẫu Số lượng mẫu Hình ảnh mẫu Kích thước mẫu Mơ mỡ bò 18 30x30x5 Mơ bò 18 30x30x5 • Xác định tham số hồi qui mô mơ mỡ bò • Vận tốc sóng âm đo siêu âm • Các giá trị T1, T2 Diffusion đo MRI Hệ thống dùng nghiên cứu để đo vận tốc sóng âm Pulser receiver Glycerin Transducer Acrylic Block PC Sample 50 mm mm Acrylic Block Transducer Center frequency Diameter 5.0 MHz 14 mm 25 mm Hệ thống dùng nghiên cứu để đo giá trị T1, T2, diffusion Sample 80 mm 35 mm water MRI Acrylic case MRI: Hitachi Echelon Vega 1.5T 1560 1520 1480 Fat 1440 Muscle 100 120 140 160 180 Sound veloicty [m/s] Sound velocity [m/s] Mối liên quan vận tốc sóng âm giá trị T1, T2 Diffusion 1560 Fat 1520 Muscle 1480 1440 40 50 60 70 80 90 Sound velocity [m/s] T2 value [mm] T1 value [mm] Relationship between sound velocity and T1 value Relationship between sound velocity and T2 value 1560 1520 Fat 1480 Muscle 1440 50 100 150 200 ×10-5 Diffusion coefficient [mm /s] Relationship between sound velocity and diffusion coefficient Kết nghiên cứu • Vfd vận tốc sóng âm mơ mỡ • Vmd vận tốc sóng âm mơ • Vbd vận tốc sóng âm mơ mỡ mơ Vfd  0.620T1  1.677T  1.251105 D  1629 Vmd  0.358T1  0.405T  1.258 10 D  1486 Vbd  0.888T1  2.295T  2.413  10 D  1422 Standard deviation Coefficient of determination Mô mỡ 10.1 m/s 0.38 Mô 12.6 m/s 0.78 Cả hai 15.2 m/s 0.91 Ước lượng sai số 1% Kết luận • Hệ thống đồng siêu âm MRI phát triển • Đầu dò siêu âm dùng hệ thống đầu dò kiểu mẫu • Kết nghiên cứu hệ thống MRI1.5T siêu âm với đầu dò có tần số 8MHz đo vận tốc sóng âm mơ mơ mỡ bò sống • Đã cải thiện chất lượng hình ảnh siêu âm 2D bù trừ phân bố vận tốc sóng âm Doshisha Medical Ultrasound Research Center • Doshisha University • Prof Yoshiaki Watanabe • Prof Masaya Ikegawa • Jichi Medical University • Prof Nobuyuki Taniguchi • Asist Prof Hideki Sasanuma • Nara Medical University • Prof Toshiko Hirai • Hyogo College of Medicine • Prof Hiroko Iijima • Toyama University • Prof Takashi Kondo • Prof Hideyuki Hasegawa • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology • Senior Researcher Naotaka Nitta • Graduate Students • • • • • • • • • • • Ken Inagaki Yukako Tsujimoto Shinpei Arai Hiroaki Kanayama Naoyuki Sakawa Ryosuke Fujioka Masakazu Kanai Narushi Kominami Hiroki Moriizumi Mai Morimoto Mariko Sugiyama ... Nghiên cứu hệ thống đồng siêu âm cộng hưởng từ • Sự phát triển đầu dò siêu âm dùng từ trường cao hệ thống MRI • Ước đốn vận tốc sóng âm mơ sống MRI siêu âm • Cải thiện hình ảnh siêu âm 2D khác... sóng âm mơ sống Hệ thống đồng siêu âm cộng hưởng tử 操作室 Phòng điều khiển 超⾳波診断装置 Hệ thống xử lý hình ảnh siêu âm PC MRI室 Phòng MRI ヘッドコイル Head Coil プローブ Probe ファントム Objects Hệ thống đồng siêu âm. .. Kết luận • Hệ thống đồng siêu âm MRI phát triển • Đầu dò siêu âm dùng hệ thống đầu dò kiểu mẫu • Kết nghiên cứu hệ thống MRI1.5T siêu âm với đầu dò có tần số 8MHz đo vận tốc sóng âm mơ mơ mỡ