|
|
DEEP LEARNING FOR SINGLE-VOXEL AND MULTIDIMENSIONAL MR-SPECTROSCOPIC SIGNAL QUANTIFICATION, AND ITS COMPARISON WITH NONLINEAR LEAST-SQUARES FITTING
Shamaei, Amirmohammad ; Latta,, Peter (referee) ; Kozubek, Michal (referee) ; Jiřík, Radovan (advisor)
Pro získání koncentrace metabolitů ve vyšetřované tkáni ze signálů magnetické rezonanční spektroskopie (MRS) je nezbytné provézt předzpracování, analýzu a kvantifikaci MRS signálu. Rychlý, přesný a účinný proces zpracování (předzpracování, analýza a kvantifikace) MRS dat je však náročný. Tato práce představuje nové přístupy pro předzpracování, analýzu a kvantifikaci MRS dat založené na hlubokém učení (DL). Navržené metody potvrdily schopnost použití DL pro robustní předzpracování dat, rychlou a efektivní kvantifikaci MR spekter, odhad koncentrací metabolitů in vivo a odhad nejistoty kvantifikace. Navržené přístupy výrazně zlepšily rychlost předzpracování a kvantifikace MRS signálu a prokázaly možnost použití DL bez učitele. Z hlediska přesnosti byly získány výsledky srovnatelné s tradičními metodami. Dále byl zaveden standardní formát dat, který usnadňuje sdílení dat mezi výzkumnými skupinami pro aplikace umělé inteligence. Výsledky této studie naznačují, že navrhované přístupy založené na DL mají potenciál zlepšit přesnost a efektivitu zpracování MRS dat pro lékařskou diagnostiku. Disertační práce je rozdělena do čtyř částí: úvodu, přehledu současného stavu výzkumu, shrnutí cílů a úkolů a souboru publikací, které představují autorův přínos v oblasti aplikací DL v MRS.
|
|
|
MR imaging and MR spectroscopy of human during physical stress (MR spectroscopy imaging, MR diffusometry, MR relaxometry etc.)
Šedivý, Petr ; Hájek, Milan (advisor) ; Haberlová, Jana (referee) ; Vymazal, Josef (referee)
The dissertation is concerned to in vivo phosphorus MR spectroscopy (31 P MRS) and 1 H MR imaging (MRI) of muscle in combination with physical workload. The theoretical part of the thesis describes methodology of 31 P MRS measurement and its clinical use in research of metabolic changes in diabetes, heart failure and peripheral artery disease (PAD). The results of the thesis are divided into methodical and clinical parts. Methodical results deal with the construction of experimental equipment, software modification and development, and show of the reproducibility of the dynamic 31 P MRS. The MRI after exercise was used to the describe involvement of the individual calf muscles to muscle contraction during pedal movement in MR compatible ergometer. The first part of the clinical results of the thesis describes changes in muscle metabolism during diabetes and critical ischemia. In patients with critical ischemia the effect of treatment by angioplasty or transplantation of mesenchymal stem cells was evaluated. In the second part of the clinical results the metabolism of patients with heart failure complicated by sideropenia was studied. In these patients the effect of experimental treatment by iron carboxymaltose was described.
|
|
|
DEEP LEARNING FOR SINGLE-VOXEL AND MULTIDIMENSIONAL MR-SPECTROSCOPIC SIGNAL QUANTIFICATION, AND ITS COMPARISON WITH NONLINEAR LEAST-SQUARES FITTING
Shamaei, Amir Mohammad ; Latta,, Peter (referee) ; Kozubek, Michal (referee) ; Jiřík, Radovan (advisor)
Pro získání koncentrace metabolitů ve vyšetřované tkáni ze signálů magnetické rezonanční spektroskopie (MRS) je nezbytné provézt předzpracování, analýzu a kvantifikaci MRS signálu. Rychlý, přesný a účinný proces zpracování (předzpracování, analýza a kvantifikace) MRS dat je však náročný. Tato práce představuje nové přístupy pro předzpracování, analýzu a kvantifikaci MRS dat založené na hlubokém učení (DL). Navržené metody potvrdily schopnost použití DL pro robustní předzpracování dat, rychlou a efektivní kvantifikaci MR spekter, odhad koncentrací metabolitů in vivo a odhad nejistoty kvantifikace. Navržené přístupy výrazně zlepšily rychlost předzpracování a kvantifikace MRS signálu a prokázaly možnost použití DL bez učitele. Z hlediska přesnosti byly získány výsledky srovnatelné s tradičními metodami. Dále byl zaveden standardní formát dat, který usnadňuje sdílení dat mezi výzkumnými skupinami pro aplikace umělé inteligence. Výsledky této studie naznačují, že navrhované přístupy založené na DL mají potenciál zlepšit přesnost a efektivitu zpracování MRS dat pro lékařskou diagnostiku. Disertační práce je rozdělena do čtyř částí: úvodu, přehledu současného stavu výzkumu, shrnutí cílů a úkolů a souboru publikací, které představují autorův přínos v oblasti aplikací DL v MRS.
|
|
|
MR spectroscopy of the heart in vivo
Drobný, Miloslav ; Englich, Jiří (advisor) ; Herynek, Vít (referee)
The presented thesis deals with the use of MR spectroscopy methods for the study of heart metabolism, namely the determination of the lipid content in the heart tissue. The aim of the thesis was the optimization of the examination protocol for the use in the routine examination of patients. The heart examination by means of MR spectroscopy is due to movements caused by the heart rhythm and breathing very challenging. We have, therefore, proposed the measurement protocol, when the measurement is controlled both by ECG signal and the signal monitoring breathing of the examined subject. To achieve sufficient quality of MR spectra we also proposed the use of an advanced method (GREshim) for the adjustment of the homogeneity of the static magnetic field. Using the optimized examination protocol we have examined a group of 14 healthy volunteers. An average content of lipids in the myocardium equal to 0,7 % as determined from the performed measurements is in agreement with published data.
|
|
|
The use of MR spectroscopy in neurosurgery
Malucelli, Alberto ; Hájek, Milan (advisor) ; Ryznarová, Zuzana (referee) ; Vaverka, Miroslav (referee)
Proton MR spectroscopy is a non-invasive tool for measuring in vivo concentrations of several metabolites. The aim of this thesis was to test its applicability and reliability in neurosurgical praxis. In the first part of the study multiple MR spectroscopy methods were applied in a group of patients after surgery and oncologic treatment for high-grade glioma to test which method performed best in discriminating recurrent tumor from radionecrosis in the presence of a new enhancing lesion. The best diagnostic yield was achieved by comparison of choline, creatine and lactate between lesion and contralateral side (sensitivity 93.3%, specificity 78.6%). Creatine was significantly decreased in patients compared to controls. The inhibiting effect of ongoing oncologic treatment on cerebral and tumoral metabolism makes differential diagnosis trickier. Therefore, a diagnosis of radionecrosis assessed during ongoing radio- and chemotherapy should be confirmed after its completion. In the second part of the study MR spectroscopy data was compared with MR hippocampal volumetry and transcranial doppler examination in a cohort of patients with unilateral occlusion of the internal carotid artery. The N-acetylaspartate/choline ratio and hippocampal volume were significantly lower in both hemispheres of patients...
|
|
|
MR imaging and MR spectroscopy of human during physical stress (MR spectroscopy imaging, MR diffusometry, MR relaxometry etc.)
Šedivý, Petr ; Hájek, Milan (advisor) ; Haberlová, Jana (referee) ; Vymazal, Josef (referee)
The dissertation is concerned to in vivo phosphorus MR spectroscopy (31 P MRS) and 1 H MR imaging (MRI) of muscle in combination with physical workload. The theoretical part of the thesis describes methodology of 31 P MRS measurement and its clinical use in research of metabolic changes in diabetes, heart failure and peripheral artery disease (PAD). The results of the thesis are divided into methodical and clinical parts. Methodical results deal with the construction of experimental equipment, software modification and development, and show of the reproducibility of the dynamic 31 P MRS. The MRI after exercise was used to the describe involvement of the individual calf muscles to muscle contraction during pedal movement in MR compatible ergometer. The first part of the clinical results of the thesis describes changes in muscle metabolism during diabetes and critical ischemia. In patients with critical ischemia the effect of treatment by angioplasty or transplantation of mesenchymal stem cells was evaluated. In the second part of the clinical results the metabolism of patients with heart failure complicated by sideropenia was studied. In these patients the effect of experimental treatment by iron carboxymaltose was described.
|
|
|
MR spectroscopy of the heart in vivo
Drobný, Miloslav ; Englich, Jiří (advisor) ; Herynek, Vít (referee)
The presented thesis deals with the use of MR spectroscopy methods for the study of heart metabolism, namely the determination of the lipid content in the heart tissue. The aim of the thesis was the optimization of the examination protocol for the use in the routine examination of patients. The heart examination by means of MR spectroscopy is due to movements caused by the heart rhythm and breathing very challenging. We have, therefore, proposed the measurement protocol, when the measurement is controlled both by ECG signal and the signal monitoring breathing of the examined subject. To achieve sufficient quality of MR spectra we also proposed the use of an advanced method (GREshim) for the adjustment of the homogeneity of the static magnetic field. Using the optimized examination protocol we have examined a group of 14 healthy volunteers. An average content of lipids in the myocardium equal to 0,7 % as determined from the performed measurements is in agreement with published data.
|
guest ::
