Effekten av Compressed Sensing på opptakstid og bildekvalitet i MR-undersøkelse av håndleddet

Abstract

Bakgrunn: Lang undersøkelsestid setter grenser for hvilke pasientgrupper som kan bli undersøkt på MR. Pasienter med blant annet klaustrofobi og smertefulle lidelser har vanskeligheter med å gjennomgå lange MR-undersøkelser. Det finnes ulike metoder som kan redusere undersøkelsestiden, men disse innebære ofte kompromisser, som redusert bildeoppløsning eller signal-to-noise-ratio (SNR). Den nye akselerasjonsteknikken Compressed Sensing, gjør det imidlertid mulig å forkorte undersøkelsestiden mellom 20-40% uten betydelig tap av bildekvalitet.

Hensikt: Hensikten med denne studien var å undersøke om akselerasjonsteknikken Compressed Sensing (CS) kan redusere opptakstiden på MR-undersøkelse av håndleddet, uten betydelig tap av bildekvalitet.

Metode: 11 friske frivillige (3 menn og 8 kvinner) gjennomgikk MR-undersøkelse av håndleddet. MR-protokollen bestod av fire sekvenser: coronal T1W, aksial PDW-SPAIR, sagittal T2W-SPAIR og coronal PDW-SPAIR. Totalt syv CS-faktorer ble inkludert i studien (CS 2.0, 2.4, 2.8, 3.2, 3.6, 4.0 og 4.4). Frivillige ble først avbildet med sekvensene uten CS, og dermed ble alle sekvensene akselerert med de syv CS-faktorene. Bildekvaliteten ble målt ved hjelp av SNR-målinger og visuell analyse. SNR ble målt i distale radius i ImageJ (Versjon 1.53t). Radiologen vurderte bildekvaliteten ved å studere artefakter, skarphet i anatomiske strukturer og diagnostisk kvalitet i MR-bildene på en skala fra 1-5.

Resultat: Det var signifikant forskjell i SNR-målingene i alle fire sekvensene i MR-protokollen (p = <.001). Resultatet fra visuell analyse viste at det var signifikant forskjell i radiologens vurdering av artefakter i T1W-sekvensen (p = <.001). Det var signifikant forskjell i radiologens vurdering av skarphet i tre av de fire sekvensene i protokollen (p = <.001). Det var også signifikant forskjell i radiologens vurdering av diagnostisk kvalitet i T1W-sekvensen (p = <.001) og PDW-SPAIR-AX-sekvensen (p = <.001).

Konklusjon: Resultatene tyder på at det er mulig å redusere opptakstiden på MR-undersøkelse av håndleddet uten betydelig tap av bildekvalitet. Hvor mye opptakstiden kan reduseres er imidlertid avhengig av hvilket resultat som blir vektlagt. Basert på resultatene i denne studien, er det mulig å redusere opptakstiden mellom 29-63%.

Background: Long examination time sets limits on which patient groups can undergo MRI scan. Patients with conditions such as claustrophobia and painful disorders, have difficulty undergoing long MRI scans. There are various methods that can reduce the examination time, but these often involve trade-offs, such as reduced image resolution or signal-to-noise ratio (SNR). The new acceleration technique, Compressed Sensing, makes it possible to shorten the examination time between 20-40% without significant loss of image quality.

Purpose: The purpose of this study was to investigate whether the acceleration technique Compressed Sensing (CS) can reduce acquisition time of MRI examination of the wrist, without significant loss of image quality.

Method: Eleven healthy volunteers (3 men and 8 women) underwent MRI examination of the wrist. The MRI protocol consisted of four sequences: coronal T1W, axial PDW-SPAIR, sagittal T2W-SPAIR and coronal PDW-SPAIR. A total of seven CS-factors were included in the study (CS 2.0, 2.4, 2.8, 3.2, 3.6, 4.0 and 4.4). Volunteers were first imaged with the sequences without CS, and then all sequences were accelerated with the seven CS-factors. Image quality was measured using SNR-measurements and visual analysis. SNR was measured in the distal radius using ImageJ (Version 1.53t). The radiologist assessed the image quality by studying artefacts, sharpness of anatomical structures and diagnostic quality on a scale of 1-5.

Results: There was a significant difference in SNR-measurements in all four sequences (p = <.001). The results from the visual analysis showed significant difference in the radiologist´s assessment of artifacts in the T1W-sequence (p = <.001). There was a significant difference in the radiologist´s assessment of sharpness in three of the four sequences (p = <.001). There was also a significant difference in the radiologist´s assessment of diagnostic quality in the T1W-sequence (p = <.001) and the PDW-SPAIR-AX-sequence (p = <.001).

Conclusion: The results suggest that it is possible to reduce the acquisition time of MRI examination of the wrist without a significant loss of image quality. However, how much the acquisition time can be reduced depends on which results is emphasized. Based on the results of this study, it is possible to reduce the acquisition time between 29-63%.