Three-dimensional magnetic resonance imaging of rigid polymeric materials using single-point ramped imaging with T1 enhancement (SPRITE)

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Abstract

A new MRI method, recently employed in porous-media studies, is introduced for the imaging of rigid polymeric materials. The method, Single-Point Ramped Imaging with T1 Enhancement (SPRITE), is designed to spatially encode short lifetime, T2*, signals characteristic of rigid materials. We investigate the advantages of the SPRITE technique over conventional imaging methods by comparing a 2D SPRITE image of four common polymers to a 2D spin-echo image of the same substances. We demonstrate the general applicability of SPRITE by imaging two commercial products, a stop-valve made of chlorinated polyvinyl chloride and a solid-core, multilayer golf ball, both containing synthetic materials with effective 1H spin-spin relaxation times, T2*, well under 300 µs. Three-dimensional images of millimeter resolution reveal internal physical differentiation and chemical inhomogeneities that cannot be observed using conventional MRI methods. We also consider the incorporation of active spoiler gradients in SPRITE for visualization of samples with long spin-spin relaxation times, T2.

Une nouvelle méthode d'imagerie par résonnance magnétique (IRM), employée récemment dans les études des milieux poreux, est introduite pour obtenir l'image tridimensionnelle de polymères solides. La méthode: amplification du temps de relaxation T1d'image tridimensionnelle à une seule ligne de fuite (SPRITE), est désignée pour encoder la distribution spatiale des temps de vie courts T2*, des signaux caractéristiques des matériaux rigides. Nous avons étudié les avantages de la technique SPRITE par rapport aux méthodes conventionnelles d'imagerie, en comparant les images 2D de la technique SPRITE de quatre polymères courants à l'image obtenue par écho de spin de ces mêmes substances. Nous démontrons la généralisation de cette technique en réalisant l'imagerie par résonnance magnétique de deux produits commerciaux: une valve d'arrêt faite de chlorure de polyvinyle chloré et un noyau solide, une balle de golf multicouches, ces deux produits contiennent des matériaux synthétiques ayant des temps de relaxation spin-spin du1H, T2* bien en dessous de 300 µs. Les images 3D avec une résolution spatiale de l'ordre du millimètre révèlent une différenciation physique interne et des hétérogénéités chimiques qui ne peuvent être observées par les méthodes conventionnelles de la IRM. Nous envisageons d'incorporer un dispositif actif de gradient de champ dans la technique de SPRITE pour représenter des échantillons ayant un temps long de relaxation spin-spin T2.

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