Quantificazione automatica di spettri 1H ed estrazione di mappe metaboliche da acquisizioni CSI mediante Wavelet Packets

Abstract

La quantificazione dei picchi spettrali del segnale di spettroscopia 1H in risonanza magnetica, utile per un'analisi metabolica dei tessuti in-vivo, richiede un tempo di elaborazione elevato, soprattutto quando si tratta di acquisizioni CSI dove ad essere elaborata è un'intera matrice di dati.

Inoltre, la sovrapposizione dei picchi, maggiormente marcata negli spettri con tempo di eco breve (20 ms), rende spesso difficoltosa la separazione dei singoli contributi metabolici.

Si propone pertanto un metodo automatico per la quantificazione dei metaboliti, che utilizza l'algoritmo delle Wavelet Packets per scomporre il segnale nel dominio del tempo (FID) in sottobande. La stima dei parametri di ampiezza, fase, frequenza e smorzamento viene quindi eseguita nelle sottobande, dove cadono i picchi di interesse, mediante metodi di predizione lineare basati sulla scomposizione a valori singolari (LPSDV). L'ampiezza stimata dei picchi viene infine utilizzata sia per il calcolo dei rapporti metabolici sia per l'estrazione di mappe metaboliche.

Il metodo di quantificazione proposto è stato messo a punto su fantocci e poi applicato alle acquisizioni di volontari sani e infine su alcuni pazienti.

L'elaborazione automatica dei dati spettroscopici con il metodo proposto offre la possibilità di studiare in modo efficace ed affidabile i metaboliti cerebrali nonché di rappresentare la loro distribuzione spaziale mediante mappe metaboliche.