Diffuusiokuvantaminen perustuu magneettikuvauslaitteen avulla mitattuun vesimolekyylien satunnaiseen lämpöliikkeeseen. Pehmytkudoksessa vesimolekyyli diffuntoituu noin 17 mikrometrin matkan 50 millisekunnin aikana ja diffuusiokuvantaminen on ainoa kliininen kuvantamismenetelmä, joka pystyy rekisteröimään näin pientä liikettä ei-invasiivisesti. Tutkimalla, missä suunnissa diffuntoituminen on voimakasta, voidaan paikantaa esimerkiksi valkeasta aivoaineesta hermoratojen reittejä. Tämä edellyttää käytännössä vähintään 20 diffuusiosuunnan kuvaamista, joiden pohjalta lasketaan diffuusion suuntaa ja suuruutta kuvaava diffuusiotensori kuva-alkiokohtaisesti. Menetelmä edellyttää nopeaa kuvausaikaa, jotta fysiologiset virtaukset tai potilaan liike eivät häiritse tasoltaan huomattavasti heikomman lämpöliikkeen rekisteröintiä. Nopea kuvaus puolestaan asettaa laiteteknisiä vaatimuksia gradienttikentille, joita ei anatomisessa T1- tai T2-painotetussa kuvantamisessa esiinny. Gradienttikelojen on pystyttävä toimimaan äärirajoillansa koko kuvauksen ajan, jotta useat peräkkäiset rekisteröinnit eri diffuusiosuunnissa ovat mahdollisia. Optimoinnissa käyttäjä ei voi vaikuttaa laiteteknisiin ratkaisuihin, mutta kuvausparametrien variointi on mahdollista. Edellytyksenä mielekkäälle optimoinnille on kuitenkin valita vertailtavat suureet, joiden perusteella voidaan sanoa, mitkä testatuista vaihtoehdoista paransivat kuvanlaatua.
Diffuusiotensorikuvantamiseen (DTI) on ehdotettu laadunvalvontaprotokollaa, joka huomioi kuvausmenetelmän laitetekniset haasteet. Kyseinen julkaisu on ainoa, joka ottaa kantaa useimpiin DTI:n ongelmakohtiin ja on siten luonteva lähtökohta DTI-optimoinnille. Julkaisun menetelmässä tutkittiin DTI-sekvenssin tuottamaa signaalikohinasuhdetta, kuvaussekvenssistä ja indusoituvista pyörrevirroista johtuvia erilaisia geometrisia vääristymiä sekä diffuusiotensorista johdettuja FA- ja MD-arvoja.
Työn ensimmäisessä vaiheessa valittiin kliiniseen DTI-sekvenssiin pohjautuva referenssisekvenssi, jota varioitiin yksi kuvausparametri kerrallaan. Muunnellut parametrit olivat kaikuaika, rinnakkaiskuvantamiskerroin, k-avaruuden keräyslaajuus, päämagneettikentän tasoitusalue sekä diffuusiopainotuskerroin eli b-arvo. Varioituja sekvenssejä oli yhteensä 10, joiden pohjalta valittiin kuvanlaatuun myönteisesti vaikuttaneet parametrit työn toiseen vaiheeseen, missä referenssisekvenssiä varioitiin usean parametrin suhteen. Lopputuloksena todettiin, että lyhin mahdollinen kaikuaika 55 ms ja suurin mahdollinen k-avaruuden kartoitusalueparametrin arvo 0,780 kasvattivat signaalikohinasuhdetta 13 %. Rinnakkaiskuvantamiskertoimen kasvattaminen kahdesta kahteen ja puoleen pienensi geometrisia vääristymiä kvalitatiivisessa arviossa, mutta heikensi signaalikohinasuhdetta referenssisekvenssiin verrattuna suurimmillaan vain 5 %. Päämagneettikentän tasoitusalueen valinnalla tai b-arvon pienentämisellä tuhannesta kahdeksaansataan ei havaittu olevan merkittävää vaikutusta kuvanlaadulle fantomitutkimusessa. Tulokset eivät poikenneet teoreettisista ennusteista, mutta toisaalta laiteteknisistä rajoituksista johtuen optimointi ei voi perustua pelkästään teoreettiseen arvioon oikeista parametrien arvoista. Työssä esitettyä menetelmää on mahdollista jatkossa käyttää myös muiden diffuusiopainotettujen sekvenssien optimoinnissa.
