Rapid and robust image reconstruction for magnetic particle imaging

Manyetik Parçacık Görüntüleme (MPG) süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklarının uzamsal dağılımlarını yüksek çözünürlük, kontrast ve hassasiyetle görüntüleyen, ve hızla gelişen bir medikal görüntüleme tekniğidir. MPG, anjiyografi, kanser görüntüleme ve kök hücre takibi gibi uygulamalara sahiptir. Alternatif manyetik alanların güvenlik sınırları nedeniyle, MPG görüntüleri görüş alanını (GA) çok sayıda görece küçük kısmi GA'lara (kGA) bölerek elde edilir. Eşzamanlı uyarım ve sinyal alımının neden olduğu geribeslemeden dolayı, her bir kGA sabit bir değer kaybı yaşar. Standart x-uzayı görüntü geriçatımı her bir kGA'yı tek başına işledikten sonra, son görüntüde negatif olmama ve süreklilik kısıtlarını zorlayarak tüm kGA'ları birleştirir. Bu işlemler kGA'ların örtüşmesini gerektirir, ve harmonik girişim, gürültü, nanoparçacık relaksasyonu gibi ideal olmayan sinyal koşullarının etkilerini artırabilir. Bu tezde iki farklı gürbüz x-uzayı görüntü geriçatım tekniği önerilmektedir. kGA merkez görüntüleme (KMG) ismindeki ilk teknik, öncelikle sinyali doğrudan kGA merkezlerine atayarak tüm GA'nın ham bir görüntüsünü oluşturur. Son MPG görüntüsü ise bu ham görüntünün bilinen ve kompakt bir çekirdekle ters evrişimi ile geriçatılır. Harmonik dağılım x-uzayı (HD-X) ismindeki ikinci teknik ise hızlı tarama gezingeleri için sinyal harmoniklerinin dağılımından faydalanır. Bu teknik, temel harmonikte keskin bir bant söndüren süzgeci takiben MPG sinyalini doğrudan gridleyerek son görüntüyü oluşturur, ve kGA'ların örtüşmesini gerektirmez. KMG harmonik girişimlere karşı gürbüzlük sağlarken, HD-X örtüşmeyen kGA'lar içeren hızlı ve seyrek gezingelerin x-uzayı geriçatımlarını mümkün kılar. Kapsamlı benzetimler ve görüntüleme deneyleri, önerilen her iki tekniğin de ideal olmayan sinyal koşullarına karşı gürbüzlük ve görüntü kalitesi açısından standart x-uzayı geriçatımından üstün olduğunu göstermektedir.