2) позитронно-эмиссионная томография
3) магнитно-резонансная томография (+)
4) компьютерная томография
Магнитно-резонансная томография является правильным ответом в рамках классической томографической классификации, поскольку пространственная информация кодируется непосредственно во время регистрации сигнала. Градиенты магнитного поля создают частотное и фазовое кодирование: положение источника МР-сигнала однозначно отражается в его частоте и фазе, а измеренные данные заполняют пространственно-частотную область — k-пространство. При полном декартовом заполнении k-пространства изображение получают стандартным обратным преобразованием Фурье, без поиска неизвестного распределения параметров посредством итерационного решения плохо обусловленной обратной задачи.
В компьютерной томографии регистрируются интегральные значения ослабления рентгеновского излучения вдоль множества направлений, после чего восстанавливается пространственное распределение линейного коэффициента ослабления. Это соответствует обращению преобразования Радона и представляет собой типичную обратную задачу. В позитронно-эмиссионной томографии по зарегистрированным линиям совпадения необходимо оценить неизвестное распределение активности радиофармпрепарата; реконструкция формулируется как линейная статистическая обратная задача и обычно выполняется итерационными алгоритмами.
СВЧ-томография основана на регистрации электромагнитных волн, рассеянных и поглощённых тканями с различными диэлектрическими свойствами. Для построения изображения требуется восстановить пространственное распределение диэлектрической проницаемости и электропроводности по внешним измерениям, то есть решить нелинейную и часто некорректно поставленную задачу обратного рассеяния. Поэтому необходимы численное моделирование прямой задачи, итерационная оптимизация и регуляризация, ограничивающая нестабильность решения.
| Критерий сравнения | МРТ | КТ | ПЭТ | СВЧ-томография |
|---|---|---|---|---|
| Регистрируемый физический сигнал | Радиочастотный сигнал ядер водорода в магнитном поле | Интенсивность прошедшего рентгеновского излучения | Совпадения двух аннигиляционных фотонов | Рассеянные и прошедшие микроволновые поля |
| Основной источник контраста | Протонная плотность, времена T1 и T2, диффузия и другие МР-параметры | Линейный коэффициент ослабления рентгеновского излучения | Пространственное распределение активности радиофармпрепарата | Диэлектрическая проницаемость и электропроводность тканей |
| Способ пространственного кодирования | Частотное и фазовое кодирование градиентами магнитного поля | Проекции объекта под различными углами | Линии ответа между детекторами совпадений | Изменение амплитуды и фазы электромагнитного поля при рассеянии |
| Тип исходных данных | Отсчёты в k-пространстве | Синограмма рентгеновских проекций | Проекционные или списочные данные событий | Комплексные коэффициенты рассеяния и передачи |
| Базовый метод получения изображения | Обратное преобразование Фурье при полном декартовом сборе данных | Обратное преобразование Радона, фильтрованная обратная проекция или итерационная реконструкция | Статистическая итерационная реконструкция, например OSEM | Итерационное решение уравнений обратного электромагнитного рассеяния |
| Необходимость решения некорректной обратной задачи | Обычно отсутствует при стандартной полностью дискретизированной реконструкции | Присутствует, особенно при неполных или малодозовых данных | Присутствует из-за шума, ограниченного числа событий и физических поправок | Выражена вследствие нелинейности, неединственности и чувствительности к шуму |
| Роль регуляризации | Необязательна при полном сборе данных; важна при ускоренной и модельной реконструкции | Стабилизирует реконструкцию при ограниченных проекциях и сниженной дозе | Подавляет шум и ограничивает нестабильность оценки активности | Необходима для получения устойчивого и физически правдоподобного решения |
Формулировку теста следует понимать как противопоставление прямого фурье-кодирования в стандартной МРТ классическим томографическим обратным задачам. Обратное преобразование Фурье математически является обратной операцией, однако при полном декартовом заполнении k-пространства оно вычисляется однозначно и не требует итерационного подбора неизвестной структуры объекта. При параллельной МРТ, сжатом измерении, неполном k-пространстве или коррекции неоднородностей реконструкция уже может формулироваться как регуляризованная обратная задача. Следовательно, отмеченный ответ справедлив прежде всего для базовой МР-томографии с полным набором пространственно закодированных данных.