MR image data processing in study of tissue cultures

Techniky založené na principu nukleární magnetické rezonance (NMR) patří mezi jedny z nejmodernějších metod studia fyzikálních, chemických a biologických vlastností látek [1] Univerzálnost těchto technik je předurčuje k využití v širokém spektru vědeckých disciplín, např. v oblasti lékařství při studiu vlastností tkání. Výhoda technik pracujících na principu NMR spočívá v jejich neinvazivnosti a šetrnosti k lidskému zdraví či zkoumanému materiálu. Jakékoliv nežádoucí účinky silového magnetického pole nebyly doposud studiemi potvrzeny [2]. Cílem diplomové práce je vyhodnocení MR obrazů tkáňových kultur a zjistit množství protonů v nich obsažených. Teoretická část práce pojednává o základech NMR a podává základní přehled MR metod. Blíže popisuje metodu spinového echa (SE) a postup při stanovení jejích parametrů např. celkové magnetizace. V další části práce je pojednáno o problematice stanovení integrálu obrazové intenzity shluku ranných somatických embryí. Z MR obrazů smrkových embryí kontaminovaných olovem byly vypočítány integrály intenzity charakterizující počet protonů rostoucího shluku. Intenzita obrazu váhovaného spinovou hustotou je úměrná počtu jader protonů ve vybraném řezu. Práce se dále zabývá stanovením relaxačního času T2 z MR obrazů váhovaných spinovou hustotu. Následuje část zabývající se určením difúze z MR obrazů s využitím kompenzačních metod, metodikou 3- měření a prezentací získaných výsledků. Obrazy byly zpracovávány s využitím programů MATLAB a MAREVISI.Techniques based on principle of nuclear magnetic resonance (NMR) belong to the most modern methods for studying physical, chemical and biological properties of materials [1]. Their universality predestinates them for application in a wide range of scientific disciplines, e.g. in medicine to study properties of tissues. Advantages of techniques utilizing principle of NMR consist in their noninvasiveness and thoughtfulness to human health or studied material. In addition, no undesirable effects of magnetic force field have been so far proved by research. Objectives of this Diploma Thesis are evaluation of MR images of tissue cultures and determination of protons amount included in them. Theoretic part of the Thesis is devoted to the bases of NMR and provides basic overview of MR methods. The spin echo method (SE) is described in more details, including the process of assessment of technique’s parameters, e.g. general magnetization. Practical part of Diploma Thesis is focused on determination of integral of image intensity of clusters of early somatic embryos. Intensity integrals characterizing number of protons in growing cluster were calculated from MR images of spruce embryos contaminated by lead. The intensity of an image weighted by spin density is proportionate to the number of proton nuclei in the chosen slice. The Thesis describes further evaluation of relaxation time T2 from MR images weighted by spin density. Following part is dealing with determination of diffusion from MR images with application of compensation methods, three-measurement arrangement and presentation of obtained results. Images were processed by use of MATLAB and MAREVISI programs.