<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">radioelectronics</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Journal of the Russian Universities. Radioelectronics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1993-8985</issn><issn pub-type="epub">2658-4794</issn><publisher><publisher-name>Saint Petersburg Electrotechnical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32603/1993-8985-2019-22-1-75-83</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">radioelectronics-290</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ, КОНТРОЛЯ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MEDICAL DEVICES, ENVIRONMENT, SUBSTANCES, MATERIAL AND PRODUCT</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТОДА РЕКОНСТРУКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО ПРОЕКЦИЯМ СПИНОВОЙ ПЛОТНОСТИ В МАГНИТОРЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>RESOLVING POWER OF MODIFIED IMAGE RECONSTRUCTION METHOD IN SPIN DENSITY PROJECTIONS IN MAGNETIC RESONANCE IMAGING</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Баруздин</surname><given-names>С. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Baruzdin</surname><given-names>S. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук (2004), доцент (1995)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. of Sci. (Engineering) (2004), Associate Professor (1995)</p></bio><email xlink:type="simple">bkedr@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI"</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>02</month><year>2019</year></pub-date><volume>0</volume><issue>1</issue><fpage>75</fpage><lpage>83</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Баруздин С.А., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Баруздин С.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Baruzdin S.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://re.eltech.ru/jour/article/view/290">https://re.eltech.ru/jour/article/view/290</self-uri><abstract><p>В известном методе реконструкции изображения по проекциям в магниторезонансной томографии используется спиновое эхо, возбуждаемое двумя sinc-импульсами. Дальнейшая обработка предполагает формирование двух квадратурных составляющих сигнала спинового эха, преобразование их в цифровой формат и последующее преобразование Фурье. Предлагаемый модифицированный метод основан на замене второго sincрадиоимпульса на импульс с линейной частотной модуляцией. При этом упомянутые проекции формируются амплитудным детектированием огибающей спинового эха, что существенно упрощает процедуру обработки. Целью исследований является анализ разрешающей способности модифицированного метода. В основу математической модели положены уравнения Блоха, решаемые на основе аппарата переходных матриц состояния спиновой системы. При их вычислении использовалась ступенчатая аппроксимация комплексных огибающих импульсов возбуждения. Это позволило свести систему линейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами (уравнения Блоха) к системе линейных дифференциальных уравнений с кусочно-постоянными коэффициентами. В этом случае уравнения имеют аналитическое решение. На основе полученного решения проведен анализ разрешающей способности метода, ранее не исследованной, посредством моделирования возбуждения спинового эха. Определены условия отсутствия динамических искажений, влияющих на качество получаемых изображений. Показано, что разрешающая способность определяется размерами области сканирования, значением градиента приложенного магнитного поля, длительностью импульса с линейной частотной модуляцией, а также гиромагнитным отношением используемого типа ядра. В разработанном методе отпадает необходимость Фурье-преобразования сигнала спинового эха и достигается сопоставимая с известным методом разрешающая способность.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The well-known method of image reconstruction by projections in magnetic resonance imaging uses spin echo excited by two sinc pulses. The further processing involves forming of the spin echo signal two quadrature components converting them into a digital format and the subsequent Fourier transform. The proposed modified method is based on the second sinc radio pulse substitution for the linear FM pulse. In this case, the mentioned projections are formed by amplitude detection of the spin echo envelope, which significantly simplifies the processing procedure. The aim of the research is to analyze the modified method resolution. The mathematical model is based on Bloch equations. Their solution is carried out on the basis of the device of the spin system state transition matrices. For their calculation, the stepped approximation of the excitation pulse complex envelopes is used. It makes possible to convert the system of linear differential equations with variable coefficients (Bloch equations) to the system of linear differential equations with piecewise constant coefficients. In this case, the equations have analytical solution. Following the obtained solution, the analysis of the method resolution not previously investigated, is performed by means of modeling the spin echo excitation. The conditions are specified when no dynamic distortions influencing received image quality exist. It is shown that resolution is determined by the size of the scan area, the magnitude of the gradient of the applied magnetic field, the pulse duration with linear frequency modulation, as well as gyromagnetic ratio of the core type used. The developed method eliminates the need for Fourier transform over the spin echo signal and pro-vides resolution comparable to the conventional one.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>магниторезонансная томография</kwd><kwd>метод реконструкции изображения по проекциям</kwd><kwd>разрешающая способность</kwd><kwd>динамические искажения</kwd><kwd>линейная частотная модуляция</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>magnetic resonance imaging</kwd><kwd>method of image reconstruction by projection</kwd><kwd>resolving power</kwd><kwd>dynamic distortion</kwd><kwd>linear frequency modulation</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Блинк Э. Основы магнитно-резонансной томографии: Физика. 2000. URL: http://www.twirpx.com/file /84209/ (дата обращения 04.02.2019)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Blink E. Fundamentals of Magnetic Resonance Imaging: Physics 2000. Available at: http://www.twirpx.com/file /84209/ (accessed 04.02.2019)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hornak J. P. The Basics of NMR. Magnetic Resonance Laboratory. Rochester Institute of Technology. URL: http:/www.cit.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (дата обращения 04.02.2019).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hornak J. P. The Basics of NMR. Magnetic Resonance Laboratory. Rochester Institute of Technology. Available at: http:/www.cit.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (accessed 04.02.2019).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мэнсфилд П. Быстрая магниторезонансная томография // УФН. 2005. Т. 175, № 10. С. 1044–1052. doi: 10.3367/UFNr.0175.200510e.1044</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mansfield P. Bystraya magnitorezonansnaya tomografiya [Fast Magnetic Resonance Imaging]. UFN, 2005, vol. 175, no. 10, pp. 1044–1052. doi: 10.3367/UFNr.0175. 200510e.1044 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Blumich B. NMR imaging of materials. Oxford: Clarendon press, 2000. 541 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Blumich B. NMR Imaging of Materials. Oxford: Clarendon press, 2000, 541 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">ЯМР-интроскопия / В. А. Ацаркин, Г. В. Скроцкий, Л. М. Сороко, Э. И. Федин // УФН. 1981. Т. 135, № 2. С. 285–315. doi: 10.3367/UFNr.0135.198110e.0285</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Atsarkin V. A., Skrotskii G. V., Soroko L. M., Fedin E. I. YaMR-introskopiya [NMR-Introscopy]. UFN, 1981, vol. 135, no. 2, pp. 285–315. doi: 10.3367/UFNr.0135.198110e.0285 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Vlaardingerbroek M. T., den Boer J. A. Magnetic resonance imaging. Berlin: Springer, 2002. 520 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vlaardingerbroek M. T., den Boer J. A. Magnetic Resonance Imaging. Berlin: Springer, 2002, 520 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Волобуев А. Н. Некоторые принципы выбора параметров магниторезонансных томографов // ЖТФ. 2017. Т. 87, вып. 1. С. 130–135. doi: 10.21883 /JTF.2017.01.44029.1755 (дата обращения 04.02.2019).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Volobuev A. N. Some Principles of Magnetic Resonance Imaging Parameter Selection. Technical Physics. 2017, vol. 87, iss. 1, pp. 130–135. doi: 10.21883 /JTF.2017. 01.44029.1755 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ernst R. R., Bodenhausen G., Wokaun G. Principles of nuclear magnetic resonance in one and two dimensions. Oxford: Clarendon press, 1987. 610 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ernst R. R., Bodenhausen G., Wokaun G. Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions. Oxford, Clarendon press, 1987, 610 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Блюмих Б. Основы ЯМР. М.: Техносфера, 2011. 256 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Blumich B. Osnovy YaMR [Basics of NMR]. Moscow, Technosphere, 2011, 256 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сликтер Ч. Основы теории магнитного резонанса. М.: Мир, 1981. 448 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Slichter C. P. Principles of Magnetic Resonance. 3d ed. Berlin: Springer, 1990. 448 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 492 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kittel Ch. Vvedenie v fiziku tverdogo tela [Introduction to Solid State Physics]. Moscow, Nauka, 1978, 492 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Baruzdin S. A. Modified Method for Reconstructing the Image From Projections in Magnetic Resonance Tomography // Technical Physics. 2018. Vol. 63, № 2. P. 306–311. doi: 10.1134/S1063784218020032</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Baruzdin S. A. Modified Method for Reconstructing the Image From Projections in Magnetic Resonance Tomography. Technical Physics. 2018, vol. 63, no. 2, pp. 306–311. doi: 10.1134/S1063784218020032</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Baruzdin S. A. Excitation of Spin Echo by Pulses with Linear Frequency Modulation // Technical Physics. 2015. Vol. 60, № 3. P. 400–405. doi: 10.1134/S1063784215030032</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Baruzdin S. A. Excitation of Spin Echo by Pulses with Linear Frequency Modulation. Technical Physics. 2015, vol. 60, no. 3, pp. 400–405. doi: 10.1134 /S1063784215030032</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Баруздин С. А. Моделирование возбуждения спинового эха импульсами с произвольным законом модуляции // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2015. Вып. 1. С. 39–43.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Baruzdin S. A. Simulation of Spin Excitation with Arbitrary Modulation Law. Journal of the Russian Universieties. Radioelectronics. 2015, vol. 1, pp. 39-43. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Deans S. R. The Radon Transform and Some of Its Applications. New York: John Wiley &amp; Sons, 1983. 289 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Deans S. R. The Radon Transform and Some of Its Applications. New York, John Wiley &amp; Sons, 1983, 289 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
