Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

IoT for predictive maintenance of critical medical equipment in a hospital structure

Guissi Maroua, Alaoui My Hachem El Yousfi, Belarbi Larbi, Chaik Asma

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2024

|

T. 14, nr 2

71--76

EN

Predictive maintenance (PdM) allows the prediction of early failures of medical equipment before they occur. It helps to diagnose the defaults of critical equipment in a hospital structure, namely MRI. Founded on the analysis of data collected in real time of the right parameters, thanks to intelligent sensors positioned on the equipment, using Internet of Things (IoT) technology and the practice of machine learning tools. The objective of this techniques is the implementation of algorithms capable to predict an anomaly, which will make equipment and maintenance tools increasingly autonomous and intelligent. Therefore, the idea of this project is to develop a wireless sensor network to ensure continuous monitoring of the state of MRI. The implemented solution includes an IoT monitoring system of the cold head’s cooling circuit. Based on the vibrations at the pump, it allows to monitor the motor circuit, inform the staff at each abnormal state of this system, and protect this device against any future anomalies. Thanks to the CNN algorithm implemented in this solution, the results are very satisfactory, with an accuracy >98%. This solution can be integrated into a general predictive maintenance solution for the most sensitive equipment in a hospital.

PL

Konserwacja predykcyjna (PdM) umożliwia przewidywanie wczesnych awarii sprzętu medycznego przed ich wystąpieniem. Pomaga zdiagnozować usterki krytycznego sprzętu w strukturze szpitala, na przykład MRI. Opiera się na analizie danych zbieranych w czasie rzeczywistym odpowiednich parametrów, dzięki inteligentnym czujnikom umieszczonym na sprzęcie, przy użyciu technologii Internetu rzeczy (IoT) i narzędzi uczenia maszynowego. Celem tych technik jest wdrożenie algorytmów zdolnych do przewidywania anomalii, które sprawią, że sprzęt i narzędzia konserwacyjne będą coraz bardziej autonomiczne i inteligentne. Dlatego ideą tego projektu jest opracowanie bezprzewodowej sieci czujników w celu zapewnienia ciągłego monitorowania stanu MRI. Wdrożone rozwiązanie obejmuje system monitorowania IoT obwodu chłodzenia zimnej głowicy. W oparciu o wibracje pompy pozwala on monitorować obwód silnika, informować personel o każdym nieprawidłowym stanie tego systemu i chronić to urządzenie przed wszelkimi przyszłymi anomaliami. Dzięki algorytmowi CNN zaimplementowanemu w tym rozwiązaniu, wyniki są bardzo zadowalające, z dokładnością >98%. Rozwiązanie to można zintegrować z ogólnym rozwiązaniem konserwacji predykcyjnej dla najbardziej wrażliwego sprzętu w szpitalu.

2

Obrazowanie MRI we współczesnej radioterapii – ogólne zasady

Oborska-Kumaszyńska Dominika

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2023

|

Vol. 12, nr 1

19--25

PL

Zwiększona zgodność dozymetryczna nowoczesnych technik leczenia, takich jak IMRT i VMAT, stworzyła zwiększone wymagania dotyczące dokładności wyznaczania targetów przy wsparciu informacji obrazowej z różnych modalności. Aby dokładnie zapewnić wysoką konformalność leczenia, potrzebna jest precyzyjna definicja guza i OAR (organy ryzyka). Jest to główny powód, dla którego MRI znalazło zastosowanie w planowaniu radioterapii. Najczęściej obrazowanie TK nadal stanowi główną i referencyjną modalność obrazową. Obrazowanie w rezonansie magnetycznym (MRI) jest coraz częściej wykorzystywane w planowaniu radioterapii (RT). Wynika to z lepszego kontrastu tkanek miękkich w porównaniu z obrazowaniem w tomografii komputerowej (TK). Z punktu widzenia zastosowania obrazowania w planowaniu leczenia i potrzeb radioterapii w tym zakresie, w zasadzie pożądana byłaby możliwość całkowitego zastąpienia symulatora TK odpowiednim skanowaniem MRI. (TG-101) (AAPM) zajmująca się stereotaktyczną RT ciała stwierdza, że MRI jest złotym standardem w wizualizacji guzów mózgu i „jest coraz częściej stosowany w zastosowaniach SBRT, w tym raka prostaty, guzów kręgosłupa, piersi i guzów litych jamy brzusznej”. Jednak z uwagi na kwestię dotyczącą zapewnienia dokładności geometrycznej i wymóg oszacowania gęstości elektronowej do obliczeń dawki, w praktyce obrazowanie MRI jest używane głównie w fuzji ze skanem uzyskanym na symulatorze TK.

EN

The increased dosimetric compatibility of modern treatment techniques, such as IMRT and VMAT, has created greater requirements for the accuracy of targeting based on the image information provided from different modalities. Accurate tumour and OAR definition is needed to ensure accurately high conformity of treatment. This is the main reason that MRI has found place in radiotherapy planning. Still, CT imaging continues to be the main and reference imaging modality in this field, however MRI has been increasingly used in radiotherapy (RT) planning. This is due to the better soft tissue contrast compared to CT scans. It would be desirable in principle to be able to completely replace the CT simulation with an appropriate MRI acquisition. (TG-101) (AAPM) for stereotactic body RT states that MRI is the gold standard for visualizing brain tumours and “is increasingly used in SBRT applications including prostate cancer, spinal tumours, breast and abdominal solid tumours.” However, due to the problem of ensuring geometric accuracy and the requirement to estimate the electron density for dose calculations, in practice MRI imaging is mainly used a registered with a CT simulation for marking up targets and OARs and planning purposes.

3

Znaczenie MRI w diagnostyce implantów piersi

Łuczyńska Elżbieta, Rudnicki Wojciech

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 1

31--41

PL

Wszczepianie implantów piersi staje się coraz popularniejsze, zarówno jako zabieg kosmetyczny zwany augmentacją, jak i część terapii oszczędzającej w leczeniu raka piersi. Istnieje kilka możliwości implantacji, a także kilkanaście rodzajów uszkodzeń implantów. Obecnie badanie MRI jest najbardziej skuteczną metodą oceny położenia, jak i nieszczelności implantu.

EN

Breast implant insertion is getting more popular lately both as an augmentation procedure or as a part of breast conserving surgery when treating breast cancer. There is a couple of ways the implant can be placed and even more ways it can be damaged. MRI is currently the most effective imaging technique used in breast implant evaluation in terms of its placement and potential damage.

4

Comparative Analysis and Fusion of MRI and PET Images based on Wavelets for Clinical Diagnosis

Sebastian Jinu, King Gnana

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2022

|

Vol. 68. No. 4

867--873

EN

Nowadays, Medical imaging modalities like Magnetic Resonance Imaging (MRI), Positron Emission Tomography (PET), Single Photon Emission Tomography (SPECT), and Computed Tomography (CT) play a crucial role in clinical diagnosis and treatment planning. The images obtained from each of these modalities contain complementary information of the organ imaged. Image fusion algorithms are employed to bring all of this disparate information together into a single image, allowing doctors to diagnose disorders quickly. This paper proposes a novel technique for the fusion of MRI and PET images based on YUV color space and wavelet transform. Quality assessment based on entropy showed that the method can achieve promising results for medical image fusion. The paper has done a comparative analysis of the fusion of MRI and PET images using different wavelet families at various decomposition levels for the detection of brain tumors as well as Alzheimer’s disease. The quality assessment and visual analysis showed that the Dmey wavelet at decomposition level 3 is optimum for the fusion of MRI and PET images. This paper also compared the results of several fusion rules such as average, maximum, and minimum, finding that the maximum fusion rule outperformed the other two.

5

Automated segmentation of chronic stroke lesion using efficient U-Net architecture

Shin Hyunkwang, Agyeman Rockson, Rafiq Muhammad, Chang Min Cheol, Choi Gyu Sang

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2022

|

Vol. 42, no. 1

285--294

EN

Stroke is the most common neurological condition worldwide and causes various sequelae, such as motor impairment, cognitive deficit, and language problems. Typically, a radiologist segments the lesion directly. This is time-consuming and relies on the subjective perception of a specialist, so studies that automatically segment stroke lesions are very important in this regard. Although recent medical image segmentation studies have achieved great results using deep learning techniques, there are still many trainable parameters, and long-term dependence problems still exist. To solve these problems, we propose an efficient U-Net (eUNet) for segmenting chronic stroke lesions. The proposed e-UNet incorporates a depthwise convolution-based e-block designed to efficiently reduce the trainable parameters. A global-feature attention block (GA-block) improves segmentation performance by capturing global features between the encoder and decoder. The proposed e-UNet reduces the number of trainable parameters by 3.75 times compared to U-Net.We used the Anatomical Tracings of Lesions After Stroke (ATLAS) dataset to evaluate e-UNet. The lesions segmentation performance of the proposed e-UNet achieved 59.2%, 45.5%, 77.7%, 52.3%, and 52.3% in Dice, IoU, precision, and recall, respectively, for the test dataset (8694 2D images).

6

Tractography Methods in Preoperative Neurosurgical Planning

Koryciński Mateusz, Ciecierski Konrad A.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2021

|

nr 3

78--85

EN

Knowledge of the location of nerve tracts during the surgical preoperative planning stage and during the surgery itself may help neurosurgeons limit the risk of causing neurological deficits affecting the patient’s essential abilities. Development of MRI techniques has helped profoundly with in vivo visualization of the brain’s anatomy, enabling to obtain images within minutes. Different methodologies are relied upon to identify anatomical or functional details and to determine the movement of water molecules, thus allowing to track nerve fibers. However, precise determination of their location continues to be a labor-intensive task that requires the participation of highly-trained medical experts. With the development of computational methods, machine learning and artificial intelligence, many approaches have been proposed to automate and streamline that process, consequently facilitating image-based diagnostics. This paper reviews these methods focusing on their potential use in neurosurgery for better planning and intraoperative navigation.

7

Hyperpolarized 13C tracers: Technical advancements and perspectives for clinical applications

Fiedorowicz Michal, Wieteska Michal, Rylewicz Katarzyna, Kossowski Bartosz, Piątkowska-Janko Ewa, Czarnecka Anna M., Toczylowska Beata, Bogorodzki Piotr

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2021

|

Vol. 41, no. 4

1466--1485

EN

Hyperpolarized 13C tracers offer a radiation-free option for metabolic imaging. Signal enhancement of an order of several thousand times with the dynamic nuclear polarization (DNP) technique allows the detection of these tracers and their immediate metabolites in living organisms with MRI/MRSI (magnetic resonance imaging/magnetic resonance spectroscopy imaging) methods in real time and with high temporal resolution. The initial ‘target’ application for DNP hyperpolarized tracers was prostate cancer, a condition that could hardly be diagnosed with the FDG PET. However, several Phase 2 clinical trials currently involve not only patients with prostate cancer but also pancreatic cancer, amyotrophic lateral sclerosis, transient ischemic attack, glioblastoma multiforme, mycosis fungiodes (skin cancer), and chronic heart failure. A large number of trials that started in the last three years indicate that there could be a potential for the application of hyperpolarized 13C labeled pyruvate in the diagnosis of several conditions other than prostate cancer. One limitation for the hyperpolarized 13C-labelled tracers is their relatively short half-life. In this review, we discuss several emerging strategies for increasing tracer’s lifetime that could allow either their transportation between facilities or improve the signal-to-noise ratio in the final acquisition. We also discuss some promising diagnostic applications.

8

Fully automated algorithm for the detection of bone marrow oedema lesions in patients with axial spondyloarthritis – Feasibility study

Rzecki Krzysztof, Kucybała Iwona, Gut Daniel, Jarosz Aldona, Nabagło Tomasz, Tabor Zbisław, Wojciechowski Wadim

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2021

|

Vol. 41, no. 2

833--853

EN

In the present paper we propose an automated procedure for the detection of bone marrow oedema lesions in patients with axial spondyloarthritis (axSpA). The procedure is based on MRI examination of the sacroiliac joints of 30 patients with confirmed sacroiliitis in the course of axSpA (18 of patients were male, while 12 of patients were female; the mean age of patients was 28.8 ± 9.0 years, range from 18 to 45 years). The segmentation of the sacral and iliac bones is performed using U-Net-like architecture. The subchondral bone regions are found, where inflammatory changes are expected to appear. Convolutional classification architectures are trained to classify image voxels as either being within normal or inflammatory-changed areas. The deep learning-based classification of voxels is compared to a method based on statistical testing. The Dice coefficient for segmentation of subchondral bone was 0.84 (standard deviation 0.06). The sensitivity of the detection of inflammatory changes was 0.88. The specificity of the detection of inflammatory changes was 0.91. The discrepancy between sensitivity and specificity values achieved by the automated method and the human readers is attributed to ‘‘a satisfaction of search” phenomenon. After verification of the automated detections by human readers sensitivity and specificity increased to 0.95 and 0.96, respectively. The Spearman’s correlation coefficient between the volumes of lesions calculated manually and automatically is equal to 0.866 while the intraclass coefficient of correlation ICC(1,1) is equal to 0.947. The study demonstrates that an automated detection of inflammatory lesions with high precision of lesion volume assessment is feasible.

9

Termometria rezonansu magnetycznego

Truszkiewicz Adrian, Bartusik-Aebisher Dorota

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2019

|

Vol. 8, nr 5

385--389

PL

Odkryte w połowie XX wieku zjawisko rezonansu magnetycznego stanowi do dnia dzisiejszego potężne narzędzie w rękach badaczy. Znajduje zastosowanie zarówno w naukach biologicznych, jak i technicznych. Sztandarowym zastosowaniem metody obrazowania wykorzystującego zjawisko rezonansu magnetycznego jest medycyna. Ta w pełni nieinwazyjna metoda pozwala na badanie ludzkiego ciała w sposób dotąd niespotykany. Niniejsza praca prezentuje jeden z aspektów zastosowania tej metody, a mianowicie termometrię rezonansu magnetycznego (MRT). W pracy dokonano przeglądu metod pozwalających na monitorowanie temperatury metodą MRI. Pokazano źródła błędów, jak również wybrane metody ich redukcji. Cel pracy. Celem pracy jest przedstawienie metod pomiaru temperatury wnętrza ludzkiego ciała metodami MRI. Termometria MRI (MRT) to ważna funkcjonalność pozwalająca na nieinwazyjne mierzenie temperatury w miejscach o ograniczonym dostępie. Funkcjonalność ta jest nieodzowna w prowadzeniu niektórych rodzajów terapii nowotworów. Znajomość rozkładu temperatur nie tylko w punkcie, ale w całej objętości jest kluczowa do tego rodzaju zastosowań.

EN

The phenomenon of magnetic resonance imaging discovered in the mid-20th century is a powerful tool to this day in the hands of researchers. It finds application in both sciences biological and technical. The main application field of the resonance phenomenon is medicine. The method is completely non-invasive and allows the examination of the human body in a manner so far unparalleled. This work presents one aspect of the application of this methods, called magnetic resonance imaging thermometry (MRIT). The paper reviews methods allowing for temperature monitoring. Error sources as well as selected methods of their reduction is presented. Objective of the work. The purpose of the work is to present methods for the measurements of internal body temperature by MRI . Thermometry MRI (MRIT) is an important field that allows non-invasive temperature measurement. This functionality is indispensable in driving certain types of cancer therapy. Knowledge of the temperature is crucial for this application.

10

Gwieździsty poli(tlenek propylenu) jako materiał czuły na promieniowanie rentgenowskie

Swinarew A. S., Łężniak M., Gabor J., Flak T., Kubik K., Okła H., Bielicka A., Kwaśniewska A., Guia A., Swinarew B.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2018

|

T. 24, Nr 1 (181)

69--85

PL

Aparatura wykorzystywana w teleradioterapii oraz obrazowaniu, wraz z postępem technologicznym, staje się coraz bardziej precyzyjna, jednak niezależnie od stopnia zaawansowania aparatury pomiarowej, przed napromieniowaniem obszarów nowotworowych pacjenta dokonuje się szeregu symulacji rozkładu dawki promieniowania. Nowe generacje dozymetrów żelowych pozwalają na coraz dokładniejszą ocenę zaabsorbowanych dawek oraz przestrzennego rozkładu promieniowania, co jest bardzo ważnym etapem w radioterapii, gdyż pozwala na efektywniejsze naświetlenie obszarów nowotworowych promieniowaniem jonizującym, minimalizując jednocześnie obszar naświetlania zdrowych tkanek. Celem pracy było otrzymanie poli(tlenku propylenu) jako dozymetru żelowego, jego charakterystyka pod kątem procesów sieciowania oraz degradacji i analiza jakościowa powstałych produktów reakcji chemicznych wywołanych promieniowaniem jonizującym. Do badań wykorzystano gwiaździsty poli(tlenek propylenu) przed oraz po napromieniowaniu. Próbką referencyjną był poli(tlenek propylenu) nie poddany ekspozycji na żaden rodzaj promieniowania w tym promieniowania rentgenowskiego. W celu określenia stopnia usieciowania, degradacji polimeru wykorzystano technikę chromatografii żelowej, na podstawie której określono średnie masy cząsteczkowe. Do jakościowej analizy produktów wytworzonych w skutek napromieniowania wykorzystano technikę FTIR/ATR. Określenie grup funkcyjnych badanego polimeru pozwoliło na ocenę zmian chemicznych jakie wystąpiły poprzez napromieniowanie.

EN

Equipment used in teleradiotherapy and imaging along with technological progress becomes more and more precise, however, irrespective of the degree of advancement of the measuring apparatus, before the radiation of the tumor areas of the patient, a series of simulations of the radiation dose distribution is performed. New generations of gel dosimeters allow more accurate assessment of dose absorbed, and the spatial distribution of radiation, which is a very important stage in radiotherapy because it allows effective exposure of the tumor areas with ionizing radiation while minimizing the irradiation of healthy tissue area. The aim of the study was to obtain polypropylene oxide as a gel dosimeter and to characterize crosslinking and degradation processes, qualitative analysis of chemical reaction products generated by ionizing radiation. The study used a poly (propylene oxide) before and after irradiation. The reference sample was poly (propylene), not exposed to any type of radiation, including X-rays. To determine the degree of crosslinking, degradation of the polymer in the technique of gel permeation chromatography was used, based on which the average molecular weights were determined. FTIR / ATR technique was used for the qualitative analysis of irradiated products. Determination of the functional groups of the examined polymer allowed the assessment of the chemical changes that had occurred by irradiation.

11

Influence of gold marker for magnetic resonance imaging during prostate radiotherapy

Tanaka O., Komeda H., Hirose S., Taniguchi T., Ono K., Yama E., Matsuo M.

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2018

|

Vol. 24, Iss. 3

99--101

EN

Gold markers (GM) are increasingly used for CT and MRI registration during in intensity-modulated radiation therapy for prostate cancer. Additionally, diffusion-weighted imaging has been adopted to measure the effects of radiotherapy for prostate cancer, similar to tests of blood prostate-specific antigen levels. As diffusion-weighted imaging (DWI) is often affected by a magnetic component, we evaluated the influence of GM on the Diffusion weighted images in three cases. We found that the size range of signal void of GM in MRI was 2–5 mm. We conclude that a GM would not affect the quality of DWI in daily practice.

12

Texture and gene expression analysis of the MRI brain in detection of Alzheimer’s disease

Bustamam A., Sarwinda D., Ardenaswari G.

Journal of Artificial Intelligence and Soft Computing Research

|

2018

|

Vol. 8, No. 2

111--120

EN

Alzheimer’s disease is a type of dementia that can cause problems with human memory, thinking and behavior. This disease causes cell death and nerve tissue damage in the brain. The brain damage can be detected using brain volume, whole brain form, and genetic testing. In this research, we propose texture analysis of the brain and genomic analysis to detect Alzheimer’s disease. 3D MRI images were chosen to analyze the texture of the brain, and microarray data were chosen to analyze gene expression. We classified Alzheimer’s disease into three types: Alzheimer’s, Mild Cognitive Impairment (MCI), and Normal. In this study, texture analysis was carried out by using the Advanced Local Binary Pattern (ALBP) and the Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM). We also propose the bi-clustering method to analyze microarray data. The experimental results from texture analysis show that ALBP had better performance than GLCM in classification of Alzheimer’s disease. The ALBP method achieved an average value of accuracy of between 75% - 100% for binary classification of the whole brain data. Furthermore, Biclustering method with microarray data shows good performance gene expression, where this information show influence Alzheimer’s disease with total of bi-cluster is 6.

13

Brain abnormality detection using template matching

Praveen G. B., Agrawal A., Pareek S., Prince A.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2018

|

Vol. 14, no. 4

art. no. 20180029

EN

Magnetic resonance imaging (MRI) is a widely used imaging modality to evaluate brain disorders. MRI generates huge volumes of data, which consist of a sequence of scans taken at different instances of time. As the presence of brain disorders has to be evaluated on all magnetic resonance (MR) sequences, manual brain disorder detection becomes a tedious process and is prone to inter- and intra-rater errors. A technique for detecting abnormalities in brain MRI using template matching is proposed. Bias filed correction is performed on volumetric scans using N4ITK filter, followed by volumetric registration. Normalized cross-correlation template matching is used for image registration taking into account, the rotation and scaling operations. A template of abnormality is selected which is then matched in the volumetric scans, if found, the corresponding image is retrieved. Post-processing of the retrieved images is performed by the thresholding operation; the coordinates and area of the abnormality are reported. The experiments are carried out on the glioma dataset obtained from Brain Tumor Segmentation Challenge 2013 database (BRATS 2013). Glioma dataset consisted of MR scans of 30 real glioma patients and 50 simulated glioma patients. NVIDIA Compute Unified Device Architecture framework is employed in this paper, and it is found that the detection speed using graphics processing unit is almost four times faster than using only central processing unit. The average Dice and Jaccard coefficients for a wide range of trials are found to be 0.91 and 0.83, respectively.

14

Zastosowanie rezonansu magnetycznego w leczeniu choroby Parkinsona

Garbaciok S., Stąpór-Fudzińska M., Brzezińska D., Ślosarek K.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2017

|

Vol. 6, nr 1

17--25

PL

Choroby neurodegeneracyjne, do których należy choroba Parkinsona, charakteryzuje patologiczny proces prowadzący do utraty komórek nerwowych na drodze apoptozy bądź nekrozy. Dokładniejsze poznanie ich patomechanizmów, lepsza diagnostyka, a przede wszystkim leczenie są niezwykle istotne dla współczesnej medycyny. Liczba osób zmagających się z chorobą Parkinsona będzie stale rosnąć, czego powodem jest występowanie zjawiska starzenia się społeczeństwa krajów zachodnich. W badaniach obrazowych tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego obraz tej choroby nie jest jednoznaczny. Zastosowanie badania rezonansu magnetycznego w leczeniu choroby Parkinsona ma niezwykle istotne znaczenie z punktu widzenia terapeutycznego i w mniejszym stopniu z punktu widzenia diagnostycznego ze względu na występowanie pewnych cech choroby w badaniu obrazowym w późnym stadium choroby. Wykonanie rezonansu magnetycznego umożliwia dokładne zlokalizowanie dowolnego celu w mózgu i przeprowadzenie operacji metodą stereotaktyczną. Rezonans magnetyczny ma także niezwykle istotne znaczenie w radiochirurgii z użyciem CyberKnife.

EN

Neurodegenerative diseases which include Parkinson’s disease are characterized by a pathological process leading to a loss of nerve cells by apoptosis or necrosis. More detailed knowledge of the pathomechanisms, improved diagnostics, and especially treatment are extremely important for contemporary medicine. The diseases continue to spread, despite significant advancements in medicine. The imaging computed tomography and magnetic resonance image of this disease is not clear apart from lowering the signal substantia nigra and the lenticular nucleus in come cases. The application of magnetic resonance imaging in the treatment of Parkinson’s disease is of paramount importance, not only from the point of view of diagnosis, but from the viewpoint of therapeutic effect. Performing a magnetic resonance imaging allows the precise location of any object in the brain and performing the surgery using stereotactic. Magnetic resonance imaging is also extremely important in radiosurgery using CyberKnife.

15

Metody oceny rezerwy wieńcowej

Gawryś K., Gawryś J., Majchrzak K.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2016

|

Vol. 5, nr 6

335--341

PL

Rezerwa wieńcowa, będąca różnicą pomiędzy spoczynkowym a maksymalnym przepływem wieńcowym, a także cząstkowa rezerwa przepływu są przydatnymi parametrami w ocenie pacjentów z chorobą wieńcową i ich kwalifikacji do leczenia zachowawczego bądź rewaskularyzacyjnego. Pośrednie metody oceny rezerwy wieńcowej – próby ergometryczne pozwalają m.in. na ocenę zdolności krążenia wieńcowego do dostarczania odpowiedniej ilości tlenu w sytuacji zwiększonego zapotrzebowania. Do oceny perfuzji mięśnia sercowego i rezerwy wieńcowej wykorzystuje się także skalę TIMI (Thrombolysis in Myocardial Infarction) i jej modyfikacje przydatne w prognozowaniu rokowania u chorych z ostrym zawałem serca oraz w ocenie efektów leczenia reperfuzyjnego, rezonans magnetyczny pozwalający dodatkowo na zbadanie innych parametrów funkcjonalnych serca, SPECT (Single-photon Emission Computed Tomography), PET (Positron Emission Tomography), a także nowoczesne skanery PET-CT i SPECT-CT.

EN

Coronary reserve, defined as the difference between resting and maximum coronary flow, as well as the fractional flow reserve are useful parameters in the evaluation of patients with coronary artery disease and their qualifications to conservative or invasive treatment. Indirect methods of coronary reserve assessment – ergometric tests, allow to assess the capacity to deliver enough amount of oxygen in the case of increased demand. To assess myocardial perfusion and coronary reserve are also used: TIMI (Thrombolysis in Myocardial Infarction) scale – useful in predicting prognosis in patients with acute myocardial infarction and in evaluating the effects of reperfusion therapy, magnetic resonance imaging which allows also to explore other functional parameters of the heart, SPECT (Single-Photon Emission Computed Tomography), PET (Positron Emission Tomography) and modern scanners – PET-CT and SPECT-CT.

16

Kontrola jakości systemów MRI : testy podstawowe

Sokół M., Wicher M., Wochlik I., Bułka J., Machnikowska-Sokołowska M.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2016

|

Vol. 5, nr 6

301--308

PL

Rezonans magnetyczny, od momentu zaistnienia, zajął centralne miejsce wśród technik radiologicznych. O ile jednak w przypadku aparatury rentgenodiagnostycznej obowiązują w zakresie kontroli jakości jednolite zalecenia i przepisy prawne, to nie ma takich wytycznych w odniesieniu do MRI. Procedury kontroli jakości opracowane przez ACR (American College of Radiology) mogą stanowić idealny punkt wyjścia do konstruowania własnego programu kontroli jakości w pracowni MRI. W niniejszej pracy opisano osiem podstawowych testów systemu MRI, takich jak: kontrola współczynnika stosunku sygnału do szumu, częstotliwości rezonansowej, zniekształceń geometrycznych, jednolitości intensywności obrazu, obecności cieni dodatkowych na obrazach, rozdzielczości przestrzennej przy wysokim kontraście, wykrywania obiektów o niskim kontraście, grubości warstwy i położenia warstwy. Testy wykonano przy użyciu fantomu ACR MRI oraz w kilku przypadkach, dla porównania, fantomu GE.

EN

Since its discovery, magnetic resonance imaging (MRI) has been one of the main methods of imaging in radiology. So far, there are not many national or international guidelines for MRI quality assurance (QA) compared to imaging methods that are using ionizing radiation. Thus, the QA procedures developed by the American College of Radiology (ACR) may constitute an ideal starting point for constructing an own MRI QA program. In this study, eight basic test procedures, such as: signal-to-noise ratio, central frequency of the scanner, geometric accuracy, image intensity uniformity, percent signal ghosting, high-contrast resolution, low-contrast object detectability, slice thickness accuracy and slice position accuracy are described. The tests were done using the ACR MRI phantom, however in some of the tests also the GE phantomwas applied, for a sake of comparison.

17

Bezpieczeństwo w pracowni rezonansu magnetycznego

Sokół M., Waligórski M., Wicher M., Walecki J.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2016

|

Vol. 5, nr 3

109--118

PL

Bezpieczeństwo osób poddanych narażeniu zawodowemu i medycznemu na działanie niejonizującego promieniowania elektromagnetycznego i pól magnetycznych w pracowniach rezonansu magnetycznego (MR) wymaga regulacji, szczególnie w Polsce. Obecnie skanery MR znajdują się nie tylko w dużych centrach diagnostycznych, lecz także w małych ośrodkach, w salach operacyjnych, a nawet w klinikach weterynaryjnych. Do użytku, również w Polsce, wchodzą nowe „jonizujące” urządzenia hybrydowe: PET/MR, MRI/CT czy MRgRT – będący w fazie rozwoju system umożliwiający skaning MR bezpośrednio w trakcie procedury radioterapii. Wedle danych Ministerstwa Zdrowia, w Polsce w roku 2015 było 246 tomografówMR. Tej dynamicznie rozwijającej się w Polsce technologii nie towarzyszy, jak dotąd, ujednolicenie w skali krajowej systemu organizacji pracowni MR, zasad systemu bezpieczeństwa czy procedur kontroli jakości, które są obecnie ustalane indywidualnie, często na poziomie poszczególnych pracowni. Zagrożenie dla personelu i pacjenta istotnie wzrasta, gdy do użytku wchodzą urządzenia stosujące coraz wyższe pola magnetyczne. W niniejszej pracy zebrane zostały informacje o podstawowych zagrożeniach fizycznych związanych z techniką MR. Omówiono także międzynarodowe zalecenia bezpieczeństwa formułowane przez Międzynarodową Komisję ds. Ochrony Przed Promieniowaniem Niejonizującym (ICNIRP), Amerykańskie Towarzystwo Radiologiczne (ACR), Komisję Europejską czy Europejską Federację Organizacji Fizyków Medycznych (EFOMP). Uwzględniając perspektywę badacza wykorzystującego dla celów naukowych różne techniki magnetycznego rezonansu jądrowego, perspektywę fizyka medycznego działającego w pracowni MR oraz spojrzenie lekarza-radiologa na kwestie sprawnego i bezpiecznego funkcjonowania tej pracowni, a także punkt widzenia koordynatora krajowego dążącego do wypracowania jednolitych zasad krajowego systemu bezpieczeństwa pacjenta i personelu w związku z badaniami MR, autorzy pragną rozpoczą dyskusję nad stworzeniem w kraju spójnego systemu funkcjonowania pracowni MR. System ten powinien dotyczy zarówno bezpieczeństwa, jak i standaryzacji badań, kontroli jakości, a także kwalifikacji oraz szkolenia personelu zatrudnionego w pracowniach rezonansu magnetycznego, a w szczególności fizyków, specjalistów w dziedzinie fizyki medycznej, inżynierów medycznych oraz personelu technicznego.

EN

When performing Magnetic Resonance (MR) diagnostic procedures, patients and medical personnel are exposed to non-ionizing electromagnetic fields of high frequency and to high static magnetic fields. With respect to such procedures, the safety of patients and of medical personnel needs to be better regulated, especially in Poland. MR scanners are now being installed not only at major diagnostic centres, but also at regional units, operating theatres or even at veterinary clinics. Hybrid systems emerge, combining MRI with other “ionizing” diagnostic techniques, such as PET/MR, MRI/CT or the novel MRgRT – where MR scanning is possible during the application of radiotherapy procedures. According to the Polish Ministry of Health, there were 246 MR scanners installed in Poland in 2015, with a growing number of high-field units. While a significant body of literature on MR safety recommendations exists and relevant national and international guidance on occupational MR exposure is available, uniform safety regulations have not yet been introduced in the European Union, nor in Poland. In this paper we discuss the physical hazards associated with MR diagnostic procedures and review some international safety recommendations developed by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), the American Society of Radiology (ACR), the European Commission or the European Federation of Organizations of Physicists in Medicine (EFOMP). We make an attempt at reviewing the various aspects of safety and efficiency of MR procedures from the perspectives of a MR researcher, a radiologist, responsible for the efficiency and safety of the MR diagnostic procedures, and a medical physicist working in a typical MR unit. We also include the perspective of a national coordinator in his attempt to develop uniform rules of a national MR safety system, of patient-care and of medical personnel requirements. Our principal aim is to start a discussion on developing a coherent system of MR diagnostics in Poland and, in particular, on the duties and training of the medical personnel operating such MRI units. This system should address not only the safety aspects and standardisation of MR imaging procedures, but also the qualifications and training of the medical personnel employed at MR units, especially of physicists, experts in medical physics, medical engineers and technicians.

18

Automatic segmentation of brain tumors using tensor analysis and multimodal MRI

Jackowski K., Manhães-Savio A., Cyganek B.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2015

|

Vol. 24

165--172

EN

Glioma detection and classification is an critical step to diagnose and select the correct treatment for the brain tumours. There has been advances in glioma research and Magnetic Resonance Imaging (MRI) is the most accurate non-invasive medical tool to localize and analyse brain cancer.The scientiﬁc global community has been organizing challenges of open data analysis to push forward automatic algorithms to tackle this task. In this paper we analyse part of such challenge data, the Multimodal Brain Tumor Image Segmentation Benchmark (BRATS), with novel algorithms using partial learning to test an active learning methodology and tensor-based image modelling methods to deal with the fusion of the multimodal MRI data into one space. A Random Forest classifier is used for pixel classification. Our results show an error rates of 0.011 up to 0.057 for intra-subject classification. These results are promising compared to other studies. We plan to extend this method to use more than 3 MRI modalities and present a full active learning approach.

19

Hiperpolaryzacyjne związki kontrastujące w obrazowaniu MRI : przygotowanie kontrastu

Lorenc K., Nieciecki M., Cacko M., Czarniecki M., Zalewska E., Królicki L.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2015

|

Vol. 4, nr 5

245--248

PL

Zastosowanie kontrastów hiperpolaryzacyjnych jest znaczącym krokiem w rozszerzeniu zastosowań MRI w zakresie obrazowania molekularnego. W artykule przedstawiono niezbędne i zalecane wyposażanie pracowni prowadzącej badania z wykorzystaniem kontrastów hiperpolaryzacyjnych, a także proces przygotowania próbki do hiperpolaryzacji.

EN

The application of hyperpolarized contrasts in MRI is a step towards molecular imaging. This article discusses the prerequisites and recommended laboratory apparatus for implementing hyperpolarized contrast agents’ use in diagnostics. The process of sample preparation is described and basic concepts in DNP polarization are introduced.

20

Semi-PROPELLER Compressed Sensing Image Reconstruction with Enhanced Resolution in MRI

Malczewski K.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2015

|

Vol. 61, No. 2

211–217

EN

Magnetic Resonance Imaging (MRI) reconstruction algorithm using semi-PROPELLER compressed sensing is presented in this paper. It is exhibited that introduced algorithm for estimating data shifts is feasible when super- resolution is applied. The offered approach utilizes compressively sensed MRI PROPELLER sequences and improves MR images spatial resolution in circumstances when highly undersampled k-space trajectories are applied. Compressed sensing (CS) aims at signal and images reconstructing from significantly fewer measurements than were traditionally thought necessary. It is shown that the presented approach improves MR spatial resolution in cases when Compressed Sensing (CS) sequences are used. The application of CS in medical modalities has the potential for significant scan time reductions, with visible benefits for patients and health care economics. These methods emphasize on maximizing image sparsity on known sparse transform domain and minimizing fidelity. This diagnostic modality struggles with an inherently slow data acquisition process. The use of CS to MRI leads to substantial scan time reductions [7] and visible benefits for patients and economic factors. In this report the objective is to combine Super-Resolution image enhancement algorithm with both PROPELLER sequence and CS framework. The motion estimation algorithm being a part of super resolution reconstruction (SRR) estimates shifts for all blades jointly, utilizing blade-pair correlations that are both strong and more robust to noise.