Modeling Susceptibility-induced Magnetic Field Distortion in the Human Head at 7 Tesla Using a Fourier-based Method

Magnetisk susceptibilitet er en egenskap som alle materialer innehar og beskriver materiales tendens til å bli magnetisert når det befinner seg i et magnetisk felt. Den varierende fordelingen av magnetisk susceptibilitet i menneskekroppen frembringer feltforstyrrelser under MR avbildning. Magnetiske feltforstyrrelser er vanligvis sterke og komplekse nærme overflater der en brå endring i magnetisk susceptibilitet forekommer, f.eks. ved luft-vev overflater. Et fullsteding homogent felt er vanskelig å oppnå for in vivo målinger med dagens shimming-teknikk, og de gjenværende feltforstyrrelsene kan frembringe bildeartifakter, primært signaltap og geometriske forvregninger i det rekonstruerte bildet. Feltforstyrrelser grunnet forskjeller i magnetisk susceptibilitet er forsterket i høyfelts MR, da effekten stiger lineært med feltstyrken. Å beregne disse feltforstyrrelsene grunnet en magnetisk susceptibilitetsfordeling kan gi verdifull informasjon som kan brukes i videreutvikling av shimming-teknikken og bruk av sekvensparametere for å minimalisere tilstedeværelsen av bildeartifakter som oppstår grunnet induserte feltforstyrrelser. En Fourier-basert metode ble brukt til å raskt kalkulere de induserte feltforstyrrelsene basert på en spesifikk susceptibilitetsfordeling til et menneskehode. Susceptibilitetsfordelingen for personen som blir avbildet, ble anskaffet gjennom automatisk segmentering av anatomiske bilder, og ved å bruke UTE bilder med høy bein-luft kontrast for videre luftsegmentering. Feltgradienter gjennom bilde-planet (Gz,s) ble kvantisert ved bruk av ikke-lineær minste kvadraters metode. En korrigert funksjon som beskriver signalforløpet hvor tilstedeværelsen av Gz,s er tatt hensyn til, ble brukt som modell i tilpasningen av den eksperimentelle dataen oppnådd fra en multi-ekko gradient-ekko sekvens. Gz,s ble også estimert ved lineær approksimasjon av feltkartet oppnådd ved eksperimentelle målinger og ved bruk av den numeriske modellen. En overbevisende grad av likhet i form, utstrekning og størrelsesorden mellom de simulerte og de eksperimentelt målte frekvensforstyrrelsene ble observert i prefrontal cortex, lokalisert over nesegangene, og bihulene etmoid og sphenoid. Det samme ble observert for kartene over kvantiserte Gz,s verdier. Mangel på luftsegmentering i temporalbeinet, øregangene og deler av nesegangene og etmoid bihulene, forårsaket avvik fra de eksperimentelle målingene i områder av hjernen nærliggende de gitte lufthullene. I tillegg ble det