Construcción de un editor y simulador de secuencias de imagen de resonancia magnética con Qt

Abstract

En este Trabajo de Fin de Grado se plantea la mejora de una herramienta software de simulación del proceso de adquisición de imágenes por resonancia magnética (MRI) mediante la adición de una interfaz gráfica de usuario (GUI) que disponga de un editor de secuencias, así como de capacidades gráficas avanzadas para que sirvan de guía al usuario. La idea de esta aplicación surge del estudio de una herramienta de simulación de MRI ya existente, KomaMRI.jl, desarrollada en el lenguaje de programación Julia. La herramienta cuenta con un enorme potencial en cuanto a metodología de simulación se refiere, pero carece de una GUI que facilite la creación de secuencias y la observación del efecto de los gradientes de selección de slice. Con esta motivación se fija el objetivo principal de este proyecto: diseñar una GUI para que la composición de secuencias de MRI resulte más sencilla de cara al usuario. Se ha desarrollado una aplicación a partir de la combinación de los lenguajes C++/Qt, QML y Julia, que permite crear secuencias de MRI arbitrarias mediante la concatenación y agrupación de bloques. Estos bloques implementan los elementos básicos de una secuencia, que son, esencialmente, gradientes y pulsos electromagnéticos de radiofrecuencia. Asimismo, se ha integrado una herramienta que permite visualizar en tres dimensiones el corte seleccionado por los gradientes. Como resultados, se han verificado tanto las imágenes generadas por la simulación como los modelos tridimensionales proporcionados por la herramienta de visualización 3D. Por otra parte, tanto el desarrollo como el uso de la herramienta nos han proporcionado nuevas perspectivas de trabajo futuro, entre las que se plantea la creación de una aplicación web y su integración con una versión del simulador desarrollada en OpenCL por miembros del mismo grupo de investigación en el que se ha realizado este proyecto.

This Batchelor thesis is focused on the improvement of a software tool to simulate the magnetic resonance image (MRI) acquisition and reconstruction process, by adding a graphical user interface (GUI) that incoporates a sequence editor as well as advanced graphical capabilities to guide the user. The application idea arises from the analysis of an existing MRI simulation tool, KomaMRI.jl, developed in the Julia programming language. The tool has enormous potential in terms of simulation methods, but lacks a GUI that eases sequence creation and observation of the slice selection gradient effects. With this motivation, the main objective of this project is set: to design a GUI to make the composition of MRI sequences easier for the user. The application has been developed from the combination of C++/Qt, QML and Julia, and allows creating arbitrary MRI sequences by arranging and grouping blocks. These blocks implement the basic sequence elements, which are essentially gradients and radiofrecuency electromagnetic pulses. A tool has also been integrated in order to visualize the slice selected by the gradients in three dimensions. As results, both the images generated by the simulation and the three-dimensional models provided by the 3D visualization tool have been verified. In addition, both the development and usage of the tool give rise to new future work perspectives, suach as the creation of a web application and its integration with a simulator version developed in OpenCL by members of the same research group in which this project has been carried out.