Update app.py
Browse files
app.py
CHANGED
|
@@ -1,550 +1,187 @@
|
|
| 1 |
import streamlit as st
|
| 2 |
import numpy as np
|
|
|
|
| 3 |
import matplotlib.pyplot as plt
|
| 4 |
-
import matplotlib.patches as patches
|
| 5 |
-
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
|
| 6 |
|
| 7 |
-
#
|
| 8 |
-
|
| 9 |
-
|
| 10 |
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 11 |
|
| 12 |
# ==========================================
|
| 13 |
-
#
|
| 14 |
# ==========================================
|
| 15 |
-
def draw_3d_sphere(ax):
|
| 16 |
-
u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 50)
|
| 17 |
-
v = np.linspace(0, np.pi, 50)
|
| 18 |
-
x = np.outer(np.cos(u), np.sin(v))
|
| 19 |
-
y = np.outer(np.sin(u), np.sin(v))
|
| 20 |
-
z = np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v))
|
| 21 |
-
ax.plot_surface(x, y, z, color='royalblue', alpha=0.1, edgecolor='none')
|
| 22 |
-
ax.plot([-1.2, 1.2], [0, 0], [0, 0], color='gray', alpha=0.5, ls='--', lw=1)
|
| 23 |
-
ax.plot([0, 0], [-1.2, 1.2], [0, 0], color='gray', alpha=0.5, ls='--', lw=1)
|
| 24 |
-
ax.plot([0, 0], [0, 0], [-1.2, 1.2], color='white', alpha=0.5, ls='-', lw=1.5)
|
| 25 |
-
ax.text(1.3, 0, 0, 'x', color='w', fontsize=10)
|
| 26 |
-
ax.text(0, 1.3, 0, 'y', color='w', fontsize=10)
|
| 27 |
-
ax.text(0, 0, 1.3, 'z (B0)', color='w', fontsize=10, fontweight='bold')
|
| 28 |
-
ax.set_axis_off()
|
| 29 |
-
ax.set_xlim([-1.2, 1.2]); ax.set_ylim([-1.2, 1.2]); ax.set_zlim([-1.2, 1.2])
|
| 30 |
-
ax.view_init(elev=20, azim=45)
|
| 31 |
-
|
| 32 |
-
def draw_2d_circle(ax):
|
| 33 |
-
circle = patches.Circle((0, 0), 1, fill=False, color='gray', alpha=0.5)
|
| 34 |
-
ax.add_patch(circle)
|
| 35 |
-
ax.plot([-1.2, 1.2], [0, 0], 'gray', ls='--', alpha=0.5)
|
| 36 |
-
ax.plot([0, 0], [-1.2, 1.2], 'gray', ls='--', alpha=0.5)
|
| 37 |
-
ax.text(1.2, 0, 'x', color='w', fontsize=10)
|
| 38 |
-
ax.text(0, 1.2, 'y', color='w', fontsize=10)
|
| 39 |
-
ax.set_xlim([-1.3, 1.3]); ax.set_ylim([-1.3, 1.3])
|
| 40 |
-
ax.set_axis_off()
|
| 41 |
-
ax.set_aspect('equal')
|
| 42 |
-
|
| 43 |
-
def draw_vector(ax, origin, vec, color, lw=2, alpha=1.0, is_3d=True):
|
| 44 |
-
if is_3d:
|
| 45 |
-
ax.quiver(origin[0], origin[1], origin[2], vec[0], vec[1], vec[2], color=color, linewidth=lw, alpha=alpha)
|
| 46 |
-
else:
|
| 47 |
-
ax.annotate('', xy=(vec[0], vec[1]), xytext=(origin[0], origin[1]),
|
| 48 |
-
arrowprops=dict(arrowstyle="->", color=color, lw=lw, alpha=alpha))
|
| 49 |
-
|
| 50 |
-
def plot_interactive_sequence(seq_type, step):
|
| 51 |
-
plt.style.use('dark_background')
|
| 52 |
-
fig = plt.figure(figsize=(10, 5))
|
| 53 |
-
fig.patch.set_facecolor('#1e1e2f')
|
| 54 |
-
fig.subplots_adjust(left=0.05, right=0.95, top=0.95, bottom=0.05)
|
| 55 |
-
|
| 56 |
-
ax_3d = fig.add_axes([0.05, 0.55, 0.4, 0.45], projection='3d')
|
| 57 |
-
ax_2d = fig.add_axes([0.55, 0.55, 0.4, 0.45])
|
| 58 |
-
ax_t = fig.add_axes([0.05, 0.05, 0.9, 0.4])
|
| 59 |
-
|
| 60 |
-
ax_3d.set_facecolor('#1e1e2f')
|
| 61 |
-
ax_2d.set_facecolor('#1e1e2f')
|
| 62 |
-
ax_t.set_facecolor('#1e1e2f')
|
| 63 |
-
|
| 64 |
-
draw_3d_sphere(ax_3d)
|
| 65 |
-
ax_3d.set_title("3D Vector (Mz)", color='w', fontsize=12, pad=-10, loc='left')
|
| 66 |
-
draw_2d_circle(ax_2d)
|
| 67 |
-
ax_2d.set_title("Transverse Plane (Mxy)", color='w', fontsize=12, pad=-10, loc='left')
|
| 68 |
-
|
| 69 |
-
ax_t.set_title("Detailed Pulse Sequence Timeline", color='w', fontsize=12, pad=10, loc='left')
|
| 70 |
-
ax_t.axis('off')
|
| 71 |
-
ax_t.set_xlim(0, 10); ax_t.set_ylim(-0.5, 4.5)
|
| 72 |
-
|
| 73 |
-
ax_t.text(-0.2, 4.0, "RF", color='cyan', va='center', ha='right', fontweight='bold')
|
| 74 |
-
ax_t.text(-0.2, 3.0, "Gz (Slice)", color='orange', va='center', ha='right', fontweight='bold')
|
| 75 |
-
ax_t.text(-0.2, 2.0, "Gy (Phase)", color='yellow', va='center', ha='right', fontweight='bold')
|
| 76 |
-
ax_t.text(-0.2, 1.0, "Gx (Freq)", color='orange', va='center', ha='right', fontweight='bold')
|
| 77 |
-
ax_t.text(-0.2, 0.0, "Signal", color='w', va='center', ha='right', fontweight='bold')
|
| 78 |
-
|
| 79 |
-
for i in range(5):
|
| 80 |
-
ax_t.plot([0, 10], [i, i], color='gray', alpha=0.3)
|
| 81 |
-
|
| 82 |
-
if seq_type == 'SE':
|
| 83 |
-
ax_t.plot([4, 4], [-0.5, 4.5], 'gray', ls='--', alpha=0.3)
|
| 84 |
-
ax_t.plot([7, 7], [-0.5, 4.5], 'gray', ls='--', alpha=0.3)
|
| 85 |
-
ax_t.text(4, -0.4, "TE/2", color='gray', ha='center', fontsize=9)
|
| 86 |
-
ax_t.text(7, -0.4, "TE (Echo)", color='gray', ha='center', fontsize=9)
|
| 87 |
-
|
| 88 |
-
ax_t.plot([1.0, 1.0], [4.0, 4.5], color='cyan', lw=3); ax_t.text(1.0, 4.6, "90°", color='cyan', ha='center')
|
| 89 |
-
ax_t.plot([4.0, 4.0], [4.0, 4.7], color='cyan', lw=4); ax_t.text(4.0, 4.8, "180°", color='cyan', ha='center')
|
| 90 |
-
|
| 91 |
-
ax_t.fill_between([0.8, 1.2], 3.0, 3.4, color='orange', alpha=0.8)
|
| 92 |
-
ax_t.fill_between([1.2, 1.6], 3.0, 2.7, color='orange', alpha=0.8)
|
| 93 |
-
ax_t.fill_between([3.7, 4.3], 3.0, 3.4, color='orange', alpha=0.8)
|
| 94 |
-
|
| 95 |
-
for offset in np.linspace(-0.3, 0.3, 5):
|
| 96 |
-
ax_t.plot([2.0, 2.5], [2+offset, 2+offset], 'yellow', lw=2)
|
| 97 |
-
ax_t.fill_between([2.0, 2.5], 1.7, 2.3, color='yellow', alpha=0.2)
|
| 98 |
-
|
| 99 |
-
ax_t.fill_between([2.6, 3.1], 1.0, 1.4, color='orange', alpha=0.8)
|
| 100 |
-
ax_t.fill_between([6.0, 8.0], 1.0, 1.4, color='orange', alpha=0.8)
|
| 101 |
-
|
| 102 |
-
x_sig = np.linspace(6.2, 7.8, 50)
|
| 103 |
-
y_sig = 0.0 + 0.8 * np.exp(-((x_sig-7)**2)/0.1) * np.sin(30*x_sig)**2
|
| 104 |
-
ax_t.plot(x_sig, y_sig, color='red', lw=2)
|
| 105 |
-
|
| 106 |
-
if step == 1:
|
| 107 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0,0,1), 'royalblue')
|
| 108 |
-
ax_2d.text(0, -0.3, "No Signal", color='gray', ha='center')
|
| 109 |
-
elif step == 2:
|
| 110 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (1,0,0), 'crimson')
|
| 111 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (1,0), 'crimson', is_3d=False)
|
| 112 |
-
ax_t.axvline(1.0, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 113 |
-
elif step == 3:
|
| 114 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (np.cos(0.4),np.sin(0.4),0), 'crimson', alpha=0.6)
|
| 115 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (1,0,0), 'crimson', alpha=0.6)
|
| 116 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (np.cos(-0.4),np.sin(-0.4),0), 'crimson', alpha=0.6)
|
| 117 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (np.cos(0.4),np.sin(0.4)), 'crimson', alpha=0.6, is_3d=False)
|
| 118 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (1,0), 'crimson', alpha=0.6, is_3d=False)
|
| 119 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (np.cos(-0.4),np.sin(-0.4)), 'crimson', alpha=0.6, is_3d=False)
|
| 120 |
-
ax_t.axvline(2.5, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 121 |
-
elif step == 4:
|
| 122 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-np.cos(0.4),np.sin(0.4),0), 'violet', alpha=0.8)
|
| 123 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-1,0,0), 'violet', alpha=0.8)
|
| 124 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-np.cos(-0.4),np.sin(-0.4),0), 'violet', alpha=0.8)
|
| 125 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-np.cos(0.4),np.sin(0.4)), 'violet', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 126 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-1,0), 'violet', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 127 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-np.cos(-0.4),np.sin(-0.4)), 'violet', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 128 |
-
ax_t.axvline(4.0, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 129 |
-
elif step == 5:
|
| 130 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-np.cos(0.2),np.sin(0.2),0), 'forestgreen', alpha=0.8)
|
| 131 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-1,0,0), 'forestgreen', alpha=0.8)
|
| 132 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-np.cos(-0.2),np.sin(-0.2),0), 'forestgreen', alpha=0.8)
|
| 133 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-np.cos(0.2),np.sin(0.2)), 'forestgreen', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 134 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-1,0), 'forestgreen', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 135 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-np.cos(-0.2),np.sin(-0.2)), 'forestgreen', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 136 |
-
ax_t.axvline(5.5, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 137 |
-
elif step == 6:
|
| 138 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (-1,0,0), 'red', lw=3)
|
| 139 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (-1,0), 'red', lw=3, is_3d=False)
|
| 140 |
-
ax_t.axvline(7.0, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 141 |
-
|
| 142 |
-
elif seq_type == 'GRE':
|
| 143 |
-
ax_t.plot([5, 5], [-0.5, 4.5], 'gray', ls='--', alpha=0.3)
|
| 144 |
-
ax_t.text(5, -0.4, "TE (Echo)", color='gray', ha='center', fontsize=9)
|
| 145 |
-
|
| 146 |
-
ax_t.plot([1.0, 1.0], [4.0, 4.4], color='cyan', lw=3); ax_t.text(1.0, 4.5, "α°", color='cyan', ha='center')
|
| 147 |
-
ax_t.fill_between([0.8, 1.2], 3.0, 3.4, color='orange', alpha=0.8)
|
| 148 |
-
ax_t.fill_between([1.2, 1.6], 3.0, 2.7, color='orange', alpha=0.8)
|
| 149 |
-
|
| 150 |
-
for offset in np.linspace(-0.3, 0.3, 5):
|
| 151 |
-
ax_t.plot([2.0, 2.5], [2+offset, 2+offset], 'yellow', lw=2)
|
| 152 |
-
ax_t.fill_between([2.0, 2.5], 1.7, 2.3, color='yellow', alpha=0.2)
|
| 153 |
-
|
| 154 |
-
ax_t.fill_between([2.6, 3.1], 1.0, 0.6, color='orange', alpha=0.8)
|
| 155 |
-
ax_t.fill_between([4.0, 6.0], 1.0, 1.4, color='orange', alpha=0.8)
|
| 156 |
-
|
| 157 |
-
x_sig = np.linspace(4.2, 5.8, 50)
|
| 158 |
-
y_sig = 0.0 + 0.8 * np.exp(-((x_sig-5)**2)/0.1) * np.sin(30*x_sig)**2
|
| 159 |
-
ax_t.plot(x_sig, y_sig, color='red', lw=2)
|
| 160 |
-
|
| 161 |
-
if step == 1:
|
| 162 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0,0,1), 'royalblue')
|
| 163 |
-
ax_2d.text(0, -0.3, "No Signal", color='gray', ha='center')
|
| 164 |
-
elif step == 2:
|
| 165 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7,0,0.7), 'cyan')
|
| 166 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7,0), 'cyan', is_3d=False)
|
| 167 |
-
ax_t.axvline(1.0, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 168 |
-
elif step == 3:
|
| 169 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7*np.cos(0.5),0.7*np.sin(0.5),0.7), 'orange', alpha=0.6)
|
| 170 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7,0,0.7), 'orange', alpha=0.6)
|
| 171 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7*np.cos(-0.5),0.7*np.sin(-0.5),0.7), 'orange', alpha=0.6)
|
| 172 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7*np.cos(0.5),0.7*np.sin(0.5)), 'orange', alpha=0.6, is_3d=False)
|
| 173 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7,0), 'orange', alpha=0.6, is_3d=False)
|
| 174 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7*np.cos(-0.5),0.7*np.sin(-0.5)), 'orange', alpha=0.6, is_3d=False)
|
| 175 |
-
ax_t.axvline(2.8, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 176 |
-
elif step == 4:
|
| 177 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7*np.cos(0.2),0.7*np.sin(0.2),0.7), 'yellowgreen', alpha=0.8)
|
| 178 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7,0,0.7), 'yellowgreen', alpha=0.8)
|
| 179 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7*np.cos(-0.2),0.7*np.sin(-0.2),0.7), 'yellowgreen', alpha=0.8)
|
| 180 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7*np.cos(0.2),0.7*np.sin(0.2)), 'yellowgreen', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 181 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7,0), 'yellowgreen', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 182 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7*np.cos(-0.2),0.7*np.sin(-0.2)), 'yellowgreen', alpha=0.8, is_3d=False)
|
| 183 |
-
ax_t.axvline(4.0, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 184 |
-
elif step == 5:
|
| 185 |
-
draw_vector(ax_3d, (0,0,0), (0.7,0,0.7), 'red', lw=3)
|
| 186 |
-
draw_vector(ax_2d, (0,0), (0.7,0), 'red', lw=3, is_3d=False)
|
| 187 |
-
ax_t.axvline(5.0, color='yellow', ls=':', alpha=0.5)
|
| 188 |
-
|
| 189 |
-
st.pyplot(fig)
|
| 190 |
-
plt.close(fig)
|
| 191 |
|
| 192 |
-
|
| 193 |
-
|
| 194 |
-
|
| 195 |
-
st.
|
| 196 |
-
|
| 197 |
-
|
| 198 |
-
|
| 199 |
-
|
| 200 |
-
st.
|
| 201 |
-
|
| 202 |
-
|
| 203 |
-
|
| 204 |
-
|
| 205 |
-
|
| 206 |
-
|
| 207 |
-
|
| 208 |
-
|
| 209 |
-
|
| 210 |
-
st.
|
| 211 |
-
|
| 212 |
-
st.
|
| 213 |
-
|
| 214 |
-
|
| 215 |
-
st.
|
| 216 |
-
st.
|
| 217 |
-
|
| 218 |
-
|
| 219 |
-
|
| 220 |
-
|
| 221 |
-
st.
|
| 222 |
-
|
| 223 |
-
|
| 224 |
-
|
| 225 |
-
|
| 226 |
-
|
| 227 |
-
|
| 228 |
-
|
| 229 |
-
|
| 230 |
-
|
| 231 |
-
|
| 232 |
-
|
| 233 |
-
|
| 234 |
-
|
| 235 |
-
if use_gradient:
|
| 236 |
-
freq = 63.85 + (0.01 * x_pos)
|
| 237 |
-
title = "Gradient ON: Frequencies vary by position"
|
| 238 |
-
color = 'r'
|
| 239 |
-
else:
|
| 240 |
-
freq = np.full_like(x_pos, 63.85)
|
| 241 |
-
title = "Gradient OFF: All spins have the same frequency"
|
| 242 |
-
color = 'blue'
|
| 243 |
-
|
| 244 |
-
ax1.plot(x_pos, freq, marker='o', color=color, lw=2)
|
| 245 |
-
ax1.vlines(x_pos, 63.7, freq, colors=color, alpha=0.5)
|
| 246 |
-
ax1.set_xlabel("X Position (cm)")
|
| 247 |
-
ax1.set_ylabel("Larmor Freq (MHz)")
|
| 248 |
-
ax1.set_title(title)
|
| 249 |
-
ax1.grid(True, alpha=0.3)
|
| 250 |
-
ax1.set_ylim(63.7, 63.98)
|
| 251 |
st.pyplot(fig1)
|
| 252 |
-
|
| 253 |
-
|
| 254 |
-
|
| 255 |
-
|
| 256 |
-
|
| 257 |
-
|
| 258 |
-
|
| 259 |
-
|
| 260 |
-
|
| 261 |
-
with col_s1:
|
| 262 |
-
gz_slope = st.slider("ปรับความชันเกรเดียนท์ Gz (mT/m)", 10, 50, 25, step=1)
|
| 263 |
-
with col_s2:
|
| 264 |
-
bandwidth = st.slider("ปรับ Bandwidth คลื่นวิทยุ (Hz)", 500, 2000, 1000, step=50)
|
| 265 |
-
|
| 266 |
-
slice_thickness = (bandwidth / gz_slope) * 0.1
|
| 267 |
-
st.markdown(f"**ความหนาของสไลซ์ที่ได้:** <span style='color:red; font-size:18px;'>{slice_thickness:.2f} mm</span>", unsafe_allow_html=True)
|
| 268 |
-
|
| 269 |
-
fig2, ax2 = plt.subplots(figsize=(8, 3))
|
| 270 |
-
fig2.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.85, bottom=0.2)
|
| 271 |
-
z_axis = np.linspace(-10, 10, 100)
|
| 272 |
-
freq_line = gz_slope * z_axis
|
| 273 |
-
ax2.plot(z_axis, freq_line, label=f'Gz = {gz_slope}', color='blue', lw=2)
|
| 274 |
-
ax2.axhline(y=bandwidth/2, color='red', linestyle='--', label='+ BW/2', lw=2)
|
| 275 |
-
ax2.axhline(y=-bandwidth/2, color='red', linestyle='--', label='- BW/2', lw=2)
|
| 276 |
-
ax2.fill_betweenx([-bandwidth/2, bandwidth/2], -slice_thickness/2, slice_thickness/2, color='red', alpha=0.3, label='Slice Thickness')
|
| 277 |
-
ax2.set_xlabel('Z Position')
|
| 278 |
-
ax2.set_ylabel('Frequency')
|
| 279 |
-
ax2.set_title('Slice Selection Simulation')
|
| 280 |
-
ax2.set_ylim(-600, 600)
|
| 281 |
-
ax2.legend(fontsize=10, loc='lower right')
|
| 282 |
st.pyplot(fig2)
|
| 283 |
-
|
| 284 |
-
|
| 285 |
-
|
| 286 |
-
|
| 287 |
-
|
| 288 |
-
|
| 289 |
-
|
| 290 |
-
|
| 291 |
-
|
| 292 |
-
|
| 293 |
-
|
| 294 |
-
|
| 295 |
-
|
| 296 |
-
|
| 297 |
-
|
| 298 |
-
|
| 299 |
-
|
| 300 |
-
|
| 301 |
-
|
| 302 |
-
|
| 303 |
-
|
| 304 |
-
|
| 305 |
-
|
| 306 |
-
|
| 307 |
-
|
| 308 |
-
|
| 309 |
-
|
| 310 |
-
|
| 311 |
-
|
| 312 |
-
|
| 313 |
-
|
| 314 |
-
|
| 315 |
-
|
| 316 |
-
|
| 317 |
-
|
| 318 |
-
|
| 319 |
-
|
| 320 |
-
|
| 321 |
-
|
| 322 |
-
|
| 323 |
-
|
| 324 |
-
|
| 325 |
-
st.
|
| 326 |
-
|
| 327 |
-
|
| 328 |
-
|
| 329 |
-
|
| 330 |
-
|
| 331 |
-
|
| 332 |
-
|
| 333 |
-
|
| 334 |
-
|
| 335 |
-
|
| 336 |
-
|
| 337 |
-
|
| 338 |
-
|
| 339 |
-
|
| 340 |
-
|
| 341 |
-
|
| 342 |
-
|
| 343 |
-
|
| 344 |
-
|
| 345 |
-
|
| 346 |
-
|
| 347 |
-
|
| 348 |
-
|
| 349 |
-
|
| 350 |
-
|
| 351 |
-
|
| 352 |
-
|
| 353 |
-
|
| 354 |
-
|
| 355 |
-
ax_seq.fill_between([0.5, 2.0], [3, 3], [3.8, 3.8], color='gray', alpha=0.5)
|
| 356 |
-
ax_seq.fill_between([0.5, 2.0], [3, 3], [2.2, 2.2], facecolor='none', edgecolor='gray', hatch='--')
|
| 357 |
-
ax_seq.fill_between([0.5, 2.0], [1.5, 1.5], [0.7, 0.7], color='gray', alpha=0.5)
|
| 358 |
-
ax_seq.fill_between([2.0, 5.0], [1.5, 1.5], [2.3, 2.3], color='gray', alpha=0.5)
|
| 359 |
-
|
| 360 |
-
x_echo = np.linspace(2.0, 5.0, 100)
|
| 361 |
-
y_echo = 0.8 * np.exp(-((x_echo-3.5)**2)/0.2) * np.sin(30*x_echo)
|
| 362 |
-
ax_seq.plot(x_echo, y_echo, 'white')
|
| 363 |
-
|
| 364 |
-
ax_seq.axvline(time_x, color='red', linestyle='--', lw=2)
|
| 365 |
-
ax_seq.text(time_x, -0.5, f" {k_step} ", color='red', ha='center', bbox=dict(facecolor='white', edgecolor='red', boxstyle='circle'))
|
| 366 |
-
ax_seq.set_title("Sequence Timeline", fontweight='bold', color='white')
|
| 367 |
-
ax_seq.set_ylim(-1, 4.5)
|
| 368 |
-
|
| 369 |
-
ax_k.axis('off')
|
| 370 |
-
ax_k.axhline(0.5, color='gray', lw=0.5); ax_k.axvline(0.5, color='gray', lw=0.5)
|
| 371 |
-
ax_k.text(0.95, 0.52, 'kx', color='white'); ax_k.text(0.52, 0.95, 'ky', color='white')
|
| 372 |
-
|
| 373 |
-
for i in np.linspace(0.1, 0.9, 9):
|
| 374 |
-
ax_k.plot([0.1, 0.9], [i, i], color='gray', lw=1)
|
| 375 |
-
|
| 376 |
-
ax_k.plot([0.1, 0.9], [0.5, 0.5], color='cyan', lw=3)
|
| 377 |
-
ax_k.plot(k_x_pos, 0.5, 'ro', markersize=10, zorder=5)
|
| 378 |
-
|
| 379 |
-
if k_step == "A":
|
| 380 |
-
ax_k.plot(0.5, 0.5, 'wo', markersize=8)
|
| 381 |
-
ax_k.annotate('', xy=(0.1, 0.5), xytext=(0.5, 0.5), arrowprops=dict(arrowstyle='->', ls='--', color='gray'))
|
| 382 |
-
ax_k.text(0.52, 0.55, 'A', color='white')
|
| 383 |
-
|
| 384 |
-
ax_k.set_title("K-Space Trajectory", fontweight='bold', color='white')
|
| 385 |
-
ax_k.set_xlim(0, 1.1); ax_k.set_ylim(0, 1.1)
|
| 386 |
-
st.pyplot(fig_ks)
|
| 387 |
-
|
| 388 |
-
# --- จำลองการเก็บข้อมูล K-space ---
|
| 389 |
-
st.markdown('<div style="background-color:#e8eaf6; padding:15px; border-radius:10px;">', unsafe_allow_html=True)
|
| 390 |
-
st.markdown('**Interactive: การเติมข้อมูล K-space ทีละเฟส (Phase Encoding จากจุดกึ่งกลางขยายออก)**')
|
| 391 |
-
|
| 392 |
-
lines_to_fill = st.slider("จำนวนเส้น Phase Encoding (Ky)", 2, 64, 16, step=2)
|
| 393 |
-
|
| 394 |
-
base_img = np.zeros((64, 64))
|
| 395 |
-
cv, rv = np.meshgrid(np.arange(64), np.arange(64))
|
| 396 |
-
base_img[((cv-32)**2 / 15**2) + ((rv-32)**2 / 20**2) < 1] = 1
|
| 397 |
-
base_img[((cv-25)**2 / 4**2) + ((rv-35)**2 / 6**2) < 1] = 0.5
|
| 398 |
-
|
| 399 |
-
k_space = np.fft.fftshift(np.fft.fft2(base_img))
|
| 400 |
-
mask = np.zeros((64, 64))
|
| 401 |
-
|
| 402 |
-
# เก็บจากศูนย์กลางออกไปด้านนอก (Center-out)
|
| 403 |
-
center = 32
|
| 404 |
-
half_lines = lines_to_fill // 2
|
| 405 |
-
mask[center-half_lines : center+half_lines, :] = 1
|
| 406 |
-
|
| 407 |
-
k_space_masked = k_space * mask
|
| 408 |
-
recon_img = np.abs(np.fft.ifft2(np.fft.ifftshift(k_space_masked)))
|
| 409 |
-
|
| 410 |
-
plt.style.use('default')
|
| 411 |
-
fig_recon, (ax_rk, ax_ri) = plt.subplots(1, 2, figsize=(8, 3.5))
|
| 412 |
-
fig_recon.subplots_adjust(left=0.05, right=0.95, top=0.85, bottom=0.1)
|
| 413 |
-
ax_rk.imshow(np.log(1 + np.abs(k_space_masked)), cmap='gray')
|
| 414 |
-
ax_rk.set_title(f"K-Space (Filled {lines_to_fill} lines center-out)")
|
| 415 |
-
ax_rk.axis('off')
|
| 416 |
-
|
| 417 |
-
ax_ri.imshow(recon_img, cmap='gray')
|
| 418 |
-
ax_ri.set_title("Reconstructed Image")
|
| 419 |
-
ax_ri.axis('off')
|
| 420 |
-
st.pyplot(fig_recon)
|
| 421 |
-
st.markdown('</div>', unsafe_allow_html=True)
|
| 422 |
-
|
| 423 |
-
# ==============================================================================
|
| 424 |
-
# PAGE 2: PULSE SEQUENCES
|
| 425 |
-
# ==============================================================================
|
| 426 |
else:
|
| 427 |
-
st.
|
| 428 |
-
|
| 429 |
-
|
| 430 |
-
|
| 431 |
-
|
| 432 |
-
|
| 433 |
-
|
| 434 |
-
|
| 435 |
-
|
| 436 |
-
|
| 437 |
-
|
| 438 |
-
|
| 439 |
-
|
| 440 |
-
|
| 441 |
-
|
| 442 |
-
|
| 443 |
-
|
| 444 |
-
|
| 445 |
-
|
| 446 |
-
|
| 447 |
-
|
| 448 |
-
se_descriptions = {
|
| 449 |
-
1: "1. สภาวะสมดุล: เวกเตอร์แม่เหล็กสุทธิ (Net Magnetization) จัดเรียงตัวตามทิศทางของสนามแม่เหล็กหลัก B0 (แกน Z)",
|
| 450 |
-
2: "2. 90° RF: คลื่นวิทยุทำมุม 90 องศา ผลักเวกเตอร์ให��ลงมาอยู่ในระนาบตัดขวาง (Mxy) และมีการใช้ Gz เพื่อเลือก Slice",
|
| 451 |
-
3: "3. Dephase: สปินเริ่มหมุนด้วยความถี่ที่ต่างกันจากการใช้ Gx Pre-phase ทำให้กระจายเฟสออกจากกัน",
|
| 452 |
-
4: "4. 180° RF: ยิงคลื่นวิทยุ 180 องศา เพื่อพลิกกลับทิศทางของสปิน (Refocusing pulse)",
|
| 453 |
-
5: "5. Rephase: สปินที่กระจายออกไป เริ่มหมุนกลับมารวมเฟสกันอีกครั้งระหว่างที่เปิด Gx Readout",
|
| 454 |
-
6: "6. Echo: สปินรวมเฟสกันอย่างสมบูรณ์ เกิดสัญญาณสะท้อนกลับ (Echo signal) สูงสุดที่เวลา TE"
|
| 455 |
-
}
|
| 456 |
-
st.info(f"**คำอธิบาย:** {se_descriptions[step_se]}")
|
| 457 |
-
|
| 458 |
-
# ---------------------------------------------------------
|
| 459 |
-
# TAB 2: Fast Spin Echo
|
| 460 |
-
# ---------------------------------------------------------
|
| 461 |
-
with t_fse:
|
| 462 |
-
st.header("2. ลำดับพัลส์สปินเอคโคแบบเร็ว (Fast Spin Echo)")
|
| 463 |
-
st.write("การสแกนแบบ Spin Echo ปกติอาจใช้เวลานาน Fast Spin Echo จึงถูกพัฒนาขึ้นโดยการเพิ่มคลื่น 180° (Refocusing pulse) หลายๆ ครั้งภายใน 1 TR ทำให้สามารถเก็บข้อมูล Echo ได้หลายเส้นในครั้งเดียว (เรียกว่า Echo Train Length หรือ ETL) ซึ่งช่วยลดเวลาในการสร้างภาพ")
|
| 464 |
-
|
| 465 |
-
fse_step_radio = st.radio("เลือกสเต็ป (FSE):", ["1", "2", "3", "4", "5", "6"], horizontal=True, label_visibility="collapsed")
|
| 466 |
-
step_fse = int(fse_step_radio)
|
| 467 |
-
plot_interactive_sequence('SE', step_fse)
|
| 468 |
-
|
| 469 |
-
fse_descriptions = {
|
| 470 |
-
1: "1. สภาวะสมดุล: เวกเตอร์แม่เหล็กสุทธิจัดเรียงตัวตามแกน Z",
|
| 471 |
-
2: "2. 90° RF: พลิกสปินลงมาอยู่ในระนาบตัดขวาง เริ่มกระบวนการ Dephase",
|
| 472 |
-
3: "3. 180° RF (1): ยิงคลื่น Refocusing ลูกแรก เพื่อให้สปินกลับมารวมกัน",
|
| 473 |
-
4: "4. Echo 1: เกิดสัญญาณ Echo ลูกแรก (เก็บข้อมูลเส้นแรก)",
|
| 474 |
-
5: "5. 180° RF (2): ยิงคลื่น Refocusing ลูกที่สอง เพื่อดึงสปินให้กลับมารวมกันอีกครั้ง (ทำซ้ำจนครบ ETL)",
|
| 475 |
-
6: "6. Echo 2: เกิดสัญญาณ Echo ลูกที่สอง (เก็บข้อมูลเส้นถัดไป ทำให้สแกนได้เร็วขึ้นมาก)"
|
| 476 |
-
}
|
| 477 |
-
st.info(f"**คำอธิบาย:** {fse_descriptions[step_fse]}")
|
| 478 |
-
|
| 479 |
-
st.markdown('#### ⏱️ Interactive Scan Time Calculator')
|
| 480 |
-
st.latex(r"Scan\ Time\ = TR \times N_{phase} \times \frac{1}{ETL}")
|
| 481 |
-
|
| 482 |
-
c1, c2, c3 = st.columns(3)
|
| 483 |
-
tr = c1.number_input("TR (ms)", 100, 5000, 500, step=100)
|
| 484 |
-
n_phase = c2.number_input("N-phase", 64, 512, 256, step=64)
|
| 485 |
-
etl = c3.select_slider("ETL (ลดเวลาสแกน)", [1, 2, 4, 8, 16], value=4)
|
| 486 |
-
|
| 487 |
-
base_time = (tr * n_phase) / 1000
|
| 488 |
-
new_time = base_time / etl
|
| 489 |
-
st.markdown(f"**เวลาสแกนแบบ SE:** {base_time:.1f} วินาที")
|
| 490 |
-
st.markdown(f"**เวลาสแกนแบบ FSE ลดลง {etl} เท่า! เหลือเพียง:** <span style='color:red; font-size:20px;'>{new_time:.1f} วินาที</span>", unsafe_allow_html=True)
|
| 491 |
-
|
| 492 |
-
# ---------------------------------------------------------
|
| 493 |
-
# TAB 3: Inversion Recovery
|
| 494 |
-
# ---------------------------------------------------------
|
| 495 |
-
with t_ir:
|
| 496 |
-
st.header("3. ลำดับพัลส์ Inversion Recovery (IR)")
|
| 497 |
-
st.write("ลำดับพัลส์พิเศษที่เริ่มต้นด้วยการยิงคลื่น 180° เพื่อกลับทิศทางของแกนแม่เหล็กให้ติดลบ จากนั้นรอเวลา TI (Inversion Time) ก่อนที่จะยิงคลื่น 90° ตามปกติ เทคนิคนี้ใช้กดสัญญาณของเนื���อเยื่อที่เราไม่ต้องการเห็นในภาพ")
|
| 498 |
-
|
| 499 |
-
step_ir_radio = st.radio("เลือกสเต็ป (IR):", ["1", "2", "3", "4", "5", "6"], horizontal=True, label_visibility="collapsed")
|
| 500 |
-
step_ir = int(step_ir_radio)
|
| 501 |
-
plot_interactive_sequence('SE', step_ir)
|
| 502 |
-
|
| 503 |
-
ir_descriptions = {
|
| 504 |
-
1: "1. สภาวะสมดุล: เวกเตอร์แม่เหล็กสุทธิจัดเรียงตัวตามแกน Z",
|
| 505 |
-
2: "2. 180° Inversion: พลิกเวกเตอร์ 180 องศาลงไปติดลบ (Mz คว่ำหัวลง)",
|
| 506 |
-
3: "3. TI Delay: รอเวลาให้เนื้อเยื่อค่อยๆ ฟื้นตัวกลับมาทางบวก จุดนี้จะกะให้เนื้อเยื่อบางชนิดอยู่ตรง 0 พอดี (Null point)",
|
| 507 |
-
4: "4. 90° RF: ยิงคลื่น 90° เพื่อดึงเวกเตอร์ที่เหลือลงมาที่ระนาบ Mxy (เนื้อเยื่อที่อยู่ตรง 0 จะไม่เกิดสัญญาณในภาพ)",
|
| 508 |
-
5: "5. 180° Refocus: เข้าสู่กระบวนการ Spin echo ปกติ เพื่อดึงสปินกลับมารวมกัน",
|
| 509 |
-
6: "6. Echo: สปินรวมเฟสกัน เกิดเป็นสัญญาณภาพที่ถูกกด (Suppress) เนื้อเยื่อที่ไม่ต้องการไปแล้ว"
|
| 510 |
-
}
|
| 511 |
-
st.info(f"**คำอธิบาย:** {ir_descriptions[step_ir]}")
|
| 512 |
-
|
| 513 |
-
st.markdown('### 🎛️ Simulator โหมดจำลองการกดสัญญาณ (Interactive TI)')
|
| 514 |
-
|
| 515 |
-
ti_slider = st.slider("เลื่อนเปลี่ยนค่า Inversion Time (TI) [ms]", 100, 4000, 2500, step=50)
|
| 516 |
-
|
| 517 |
-
if 100 <= ti_slider <= 200:
|
| 518 |
-
msg = "💡 **โหมด STIR (Short Tau Inversion Recovery):** กดสัญญาณไขมัน (Fat suppression)"
|
| 519 |
-
color = "#ffcdd2"
|
| 520 |
-
elif 2000 <= ti_slider <= 2600:
|
| 521 |
-
msg = "💧 **โหมด FLAIR (Fluid Attenuated Inversion Recovery):** กดสัญญาณน้ำไขสันหลัง (CSF suppression)"
|
| 522 |
-
color = "#e3f2fd"
|
| 523 |
-
else:
|
| 524 |
-
msg = "⏳ **เนื้อเยื่อกำลังฟื้นตัว:** ยังไม่ถึงจุด Null point ของเนื้อเยื่อหลัก"
|
| 525 |
-
color = "#fff9c4"
|
| 526 |
-
|
| 527 |
-
st.markdown(f'<div style="background-color:{color}; padding:10px; border-radius:5px; height:45px;">{msg}</div><br>', unsafe_allow_html=True)
|
| 528 |
-
|
| 529 |
-
# ---------------------------------------------------------
|
| 530 |
-
# TAB 4: Gradient Echo
|
| 531 |
-
# ---------------------------------------------------------
|
| 532 |
-
with t_gre:
|
| 533 |
-
st.header("4. ลำดับพัลส์เกรเดียนท์เอคโค (Gradient Echo)")
|
| 534 |
-
st.write("ทำการกระตุ้นสปินด้วยมุม α° (มุมพลิกมักน้อยกว่า 90°) เมื่อเวลาผ่านไปจะเร่งให้สปินแตกเฟส โดยใช้สนามแม่เหล็กเกรเดียนท์ Gfe ฝั่งลบ และตามด้วย Gfe ฝั่งบวก เมื่อพื้นที่รวมกันเป็นศูนย์จะเกิดการรวมเฟส ทำให้เกิดสัญญาณสูงสุด (ต่างจาก spin echo ที่ใช้ 180° RF)")
|
| 535 |
-
|
| 536 |
-
gre_step_radio = st.radio("เลือกสเต็ป (GRE):", ["1", "2", "3", "4", "5"], horizontal=True, label_visibility="collapsed")
|
| 537 |
-
step_gre = int(gre_step_radio)
|
| 538 |
-
plot_interactive_sequence('GRE', step_gre)
|
| 539 |
-
|
| 540 |
-
gre_descriptions = {
|
| 541 |
-
1: "1. สภาวะสมดุล: เวกเตอร์แม่เหล็กสุทธิจัดเรียงตัวตามแกน B0 (แกน Z)",
|
| 542 |
-
2: "2. α° RF (Alpha Pulse): ยิงคลื่น RF ด้วยมุมพลิก (Flip Angle - α°) ที่น้อยกว่า 90 องศา ข้อดีคือทำให้ Mz ฟื้นตัวกลับมาได้เร็วขึ้น จึงใช้ TR ที่สั้นมากๆ ได้",
|
| 543 |
-
3: "3. Gfe Dephase: เปิด Gradient แนวความถี่ (Gfe) ฝั่งลบ เพื่อบังคับให้สปินแตกเฟส (กระจายตัว) อย่างรวดเร็ว",
|
| 544 |
-
4: "4. Gfe Rephase: สลับ Gradient (Gfe) มาฝั่งบวก (Gradient Reversal) สปินที่แตกเฟสออกไปจะค่อยๆ วิ่งกลับมารวมกัน",
|
| 545 |
-
5: "5. Echo: สปินกลับมารวมเฟสกันตรงกลาง K-space พอดี ทำให้เกิดสัญญาณ Gradient Echo สูงสุดอย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องพึ่งคลื่น 180°"
|
| 546 |
-
}
|
| 547 |
-
st.info(f"**คำอธิบาย:** {gre_descriptions[step_gre]}")
|
| 548 |
-
|
| 549 |
-
st.write("**ปรากฏการณ์ SSFP (Steady-State Free Precession):**")
|
| 550 |
-
st.write("ถ้ายิงคลื่น RF ถี่มากๆ จน TR สั้นกว่าเวลา T2 ของเนื้อเยื่อ หางของสัญญาณ FID และ Echo จะขยายมาชนและรวมกัน (Merge) กลายเป็นสัญญาณที่ต่อเนื่องกันไม่ขาดสาย (Continuous signal)")
|
|
|
|
| 1 |
import streamlit as st
|
| 2 |
import numpy as np
|
| 3 |
+
import scipy.io
|
| 4 |
import matplotlib.pyplot as plt
|
|
|
|
|
|
|
| 5 |
|
| 6 |
+
# ตั้งค่าหน้าเว็บให้กว้าง
|
| 7 |
+
st.set_page_config(layout="wide", page_title="K-Space to MRI Image")
|
| 8 |
+
|
| 9 |
+
# โหลดข้อมูล K-space จากไฟล์ mat
|
| 10 |
+
@st.cache_data
|
| 11 |
+
def load_kspace_data():
|
| 12 |
+
try:
|
| 13 |
+
# สมมติว่าไฟล์ชื่อ kspace.mat และมีตัวแปรชื่อ kspace ด้านใน
|
| 14 |
+
mat = scipy.io.loadmat('kspace.mat')
|
| 15 |
+
# หากชื่อตัวแปรใน mat ไม่ใช่ 'kspace' สามารถเปลี่ยนให้ตรงกับที่มีได้
|
| 16 |
+
key = [k for k in mat.keys() if not k.startswith('__')][0]
|
| 17 |
+
return mat[key]
|
| 18 |
+
except Exception as e:
|
| 19 |
+
st.error(f"ไม่พบไฟล์ kspace.mat หรือไฟล์มีปัญหา: {e}")
|
| 20 |
+
# ข้อมูลจำลองกรณีไม่เจอไฟล์
|
| 21 |
+
img = np.zeros((256, 256))
|
| 22 |
+
img[100:156, 100:156] = 1
|
| 23 |
+
return np.fft.fftshift(np.fft.fft2(img))
|
| 24 |
+
|
| 25 |
+
kspace = load_kspace_data()
|
| 26 |
+
ny, nx = kspace.shape
|
| 27 |
+
|
| 28 |
+
# ฟังก์ชันแสดงความสว่างของ K-space
|
| 29 |
+
def get_magnitude(k):
|
| 30 |
+
return np.log(1 + np.abs(k))
|
| 31 |
+
|
| 32 |
+
# ฟังก์ชันแปลงกลับเป็นภาพ MRI (Inverse Fourier Transform)
|
| 33 |
+
def reconstruct_mri(k):
|
| 34 |
+
return np.abs(np.fft.ifft2(np.fft.ifftshift(k)))
|
| 35 |
|
| 36 |
# ==========================================
|
| 37 |
+
# ส่วนเนื้อหาของเว็บ
|
| 38 |
# ==========================================
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 39 |
|
| 40 |
+
st.title("K-space to MRI image")
|
| 41 |
+
|
| 42 |
+
st.header("K-space คือ")
|
| 43 |
+
st.write("""
|
| 44 |
+
เมื่อเรานำผู้ป่วยเข้าเครื่อง MRI และส่งคลื่น RF เข้าไปกระตุ้น เกิดเป็นสัญญาณ MR Signal ที่ได้มานั้นจะยังไม่ได้ออกมาเป็นภาพอวัยวะ แต่จะถูกนำไปเก็บรวบรวมไว้ในพื้นที่ที่เรียกว่า "K-space" ซึ่งเป็นพื้นที่ที่จะเก็บข้อมูลดิบแบบสองมิติ ก่อนจะนำไปผ่านกระบวนการทางคฺณิตศาสตร์ที่เรียกว่า Fourier Transform ให้ได้มาซึ่งภาพ MRI ซึ่งข้อมูลใน K-Sapce ถูกเก็บในรูปแบบ ความถี่เชิงพื้นที่ (Spatial Frequency) พิกัดในตารางของ K-space ถูกสร้างขึ้นจากการทำงานของสนามแม่เหล็กเกรเดียนท์ 2 แกน ได้แก่ Gx (ทำหน้าที่เข้ารหัสในแนวความถี่ Frequency encoding) และ Gy (ทำหน้าที่เข้ารหัสในแนวเฟส Phase encoding) ซึ่งเกรเดียนท์ทั้งสองตัวนี้กำหนดว่า สัญญาณจากโปรตอนที่มีความถี่และเฟสจำเพาะเจาะจงที่ต่างกันนั้น จะต้องถูกนำไปจัดเก็บไว้ตรงจุดไหนในพิกัดของ K-space
|
| 45 |
+
""")
|
| 46 |
+
|
| 47 |
+
st.header("องค์ประกอบของ K-Space")
|
| 48 |
+
st.write("""
|
| 49 |
+
ข้อมูลใน k-space มักจะถูกนำมาแสดงผลในรูปแบบตารางสี่เหลี่ยม (Grid) โดยมีแกนหลักคือ kx (แนวนอน - Frequency) และ ky (แนวตั้ง - Phase) แต่จุดสำคัญคือ แกน kx และ ky เหล่านี้ ไม่ได้บอกตำแหน่งพิกัด ในภาพ แต่มันคือแกนที่บอกถึงลักษณะของ "ความถี่เชิงพื้นที่ (Spatial Frequencies)" ซึ่งเป็นคลื่นความถี่ Sinusoidal wave ด้วยเหตุนี้ จุดแต่ละจุดบนพิกัด (kx, ky) ใน k-space จึง ไม่ได้จับคู่แบบ 1 ต่อ 1 กับพิกเซล (x, y) บนภาพ MRI (ไม่ได้แปลว่าจุดมุมซ้ายบนใน k-space จะสร้างภาพมุมซ้ายบนของภาพอวัยวะ)
|
| 50 |
+
""")
|
| 51 |
+
|
| 52 |
+
st.subheader("1 จุดบน k-space")
|
| 53 |
+
|
| 54 |
+
# --- Interactive 1 ---
|
| 55 |
+
st.markdown("<p style='color:#ff4b4b; font-weight:bold;'>ไอเดีย Interactive หัวข้อนี้ ให้ผู้เรียนกดแต่ละจุดของ K-space ละให้แสดงภาพคลื่นข้อมูลของจุดนั้นด้านซ้ายมือ และมีเส้นลากทิศทางของตำแหน่งของจุดเมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลาง จะได้ให้เข้าใจว่ามันเอียงไปทางเดียวกับคลื่น พอผู้เรียนอยากเปลี่ยนก็กด reset ได้</p>", unsafe_allow_html=True)
|
| 56 |
+
|
| 57 |
+
if 'kx_point' not in st.session_state:
|
| 58 |
+
st.session_state['kx_point'] = 0
|
| 59 |
+
if 'ky_point' not in st.session_state:
|
| 60 |
+
st.session_state['ky_point'] = 0
|
| 61 |
+
|
| 62 |
+
if st.button("Reset จุด"):
|
| 63 |
+
st.session_state['kx_point'] = 0
|
| 64 |
+
st.session_state['ky_point'] = 0
|
| 65 |
+
|
| 66 |
+
# ใช้ Slider แทนการกดลงบนภาพโดยตรงเพื่อให้ใช้งานได้ใน Streamlit ทันที
|
| 67 |
+
col_slider1, col_slider2 = st.columns(2)
|
| 68 |
+
with col_slider1:
|
| 69 |
+
kx_val = st.slider("พิกัด kx (แนวนอน)", -nx//2, nx//2-1, st.session_state['kx_point'], key="kx_slider")
|
| 70 |
+
with col_slider2:
|
| 71 |
+
ky_val = st.slider("พิกัด ky (แนวตั้ง)", -ny//2, ny//2-1, st.session_state['ky_point'], key="ky_slider")
|
| 72 |
+
|
| 73 |
+
st.session_state['kx_point'] = kx_val
|
| 74 |
+
st.session_state['ky_point'] = ky_val
|
| 75 |
+
|
| 76 |
+
col_plot1, col_plot2 = st.columns(2)
|
| 77 |
+
with col_plot1:
|
| 78 |
+
fig1, ax1 = plt.subplots(figsize=(5, 5))
|
| 79 |
+
ax1.imshow(get_magnitude(kspace), cmap='gray', extent=[-nx//2, nx//2, -ny//2, ny//2])
|
| 80 |
+
ax1.plot(kx_val, ky_val, 'ro', markersize=8) # จุดที่เลือก
|
| 81 |
+
ax1.plot([0, kx_val], [0, ky_val], 'r--', linewidth=2) # เส้นลากจากจุดศูนย์กลาง
|
| 82 |
+
ax1.set_title("K-Space")
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 83 |
st.pyplot(fig1)
|
| 84 |
+
|
| 85 |
+
with col_plot2:
|
| 86 |
+
fig2, ax2 = plt.subplots(figsize=(5, 5))
|
| 87 |
+
Y_grid, X_grid = np.mgrid[-ny//2:ny//2, -nx//2:nx//2]
|
| 88 |
+
# คลื่นความถี่ 2D
|
| 89 |
+
wave = np.cos(2 * np.pi * (kx_val * X_grid / nx + ky_val * Y_grid / ny))
|
| 90 |
+
ax2.imshow(wave, cmap='gray')
|
| 91 |
+
ax2.set_title("2D Sinusoidal Wave")
|
| 92 |
+
ax2.axis('off')
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 93 |
st.pyplot(fig2)
|
| 94 |
+
|
| 95 |
+
st.write("""
|
| 96 |
+
k-space 1 จุด = ข้อมูลของภาพทั้งภาพ และ ภาพ 1 พิกเซล = ผลรวมของ k-space ทุกจุด
|
| 97 |
+
1 จุดใน k-space = แผ่นลวดลายคลื่น 1 แผ่น (2D Sinusoidal Wave)
|
| 98 |
+
1. ตำแหน่งของจุด (พิกัด kx, ky) บอก "ความถี่" และ "ทิศทาง"
|
| 99 |
+
ระยะห่างจากศูนย์กลาง (ความถี่): ยิ่งจุดนี้อยู่ไกลจากจุดศูนย์กลาง k-space มากเท่าไหร่ แผ่นลวดลายคลื่นก็จะยิ่ง "ถี่" หรือมีเส้นที่แคบมากขึ้นเท่านั้น (High frequency)
|
| 100 |
+
มุมของจุด (ทิศทาง): ตำแหน่งของจุดเมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลาง จะเป็นตัวบอกว่าแผ่นลวดลายคลื่นนี้จะ "เอียง" ไปในทิศทางไหน (ตั้ง นอน หรือเฉียงกี่องศา)
|
| 101 |
+
2. ความสว่างของจุด (Amplitude / Magnitude) บอก "น้ำหนัก"
|
| 102 |
+
ความสว่างของจุดใน k-space ไม่ได้แปลว่าภาพ MRI ตรงนั้นจะสว่าง แต่มันคือการบอก "ปริมาณ (Weight)"
|
| 103 |
+
จุดสว่างมาก: แปลว่าภาพ MRI ภาพนี้ มีแผ่นลวดลายชนิดนี้เป็นส่วนประกอบอยู่ เยอะมาก (มีความสำคัญต่อภาพสูง)
|
| 104 |
+
จุดมืดหรือจาง: แปลว่าภาพ MRI ภาพนี้ แทบจะไม่มีลวดลายชนิดนี้ประกอบอยู่เลย
|
| 105 |
+
""")
|
| 106 |
+
|
| 107 |
+
st.header("Inverse Fourier Transform")
|
| 108 |
+
st.write("""
|
| 109 |
+
เมื่อเก็บข้อมูลจนเต็มพื้นที่ k-space เราจะใช้กระบวนการทางคณิตศาสตร์ 2D Inverse Fourier Transform (2D-iFT) ในการเปลี่ยนข้อมูลความถี่กลับไปเป็นข้อมูลในเชิงพื้นที่ (Spatial Domain) ภาพ MRI เกิดจากการนำ "คลื่นความถี่ (Sinusoidal spatial waves)" จากทุกจุดใน k-space มาซ้อนทับกัน คลื่นที่มีเฟสตรงกันจะรวมตัวกันแบบเสริมฤทธิ์ (Constructive interference) สร้างเป็นพิกัดที่สว่าง และคลื่นที่��ีเฟสตรงข้ามจะหักล้างกัน (Destructive interference) กลายเป็นพื้นที่สีดำ
|
| 110 |
+
โดยต้องอาศัยข้อมูลจากหลายจุดมาซ้อนทับกัน และเกิดการแทรกสอดตามคุณสมบัติของคลื่น
|
| 111 |
+
บริเวณไหนที่เป็นเนื้อเยื่อจริง คลื่นจะเสริมกันทำให้เกิด จุดสว่าง
|
| 112 |
+
บริเวณไหนที่เป็นช่องว่าง คลื่นจะหักล้างกันทำให้เกิด จุดมืด
|
| 113 |
+
""")
|
| 114 |
+
|
| 115 |
+
st.header("ความถี่เชิงพื้นที่ (Spatial Frequency) คือ")
|
| 116 |
+
st.write("""
|
| 117 |
+
ในทางสัญญาณภาพ (Spatial Frequency) ความถี่ไม่ได้หมายถึงความเร็วของเวลา แต่หมายถึง "อัตราการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงในพื้นที่หนึ่งๆ"
|
| 118 |
+
1. ความถี่เชิงพื้นที่ต่ำ (Low Spatial Frequency)
|
| 119 |
+
คืออะไร: พื้นที่ที่สีหรือความสว่าง "ค่อยๆ เปลี่ยน" หรือ "เหมือนเดิมเป็นบริเวณกว้าง" (เหมือนคลื่นลูกใหญ่ๆ ที่ขยับช้าๆ)
|
| 120 |
+
ตัวอย่างในภาพ MRI: บริเวณเนื้อเยื่อก้อนใหญ่ๆ เช่น เนื้อตับ หรือเนื้อสมอง ที่มีสีเทาโทนเดียวกันกินพื้นที่กว้าง
|
| 121 |
+
ตำแหน่งใน k-space: ข้อมูลเหล่านี้จะรวมตัวกันอยู่บริเวณ "ตรงกลาง"
|
| 122 |
+
หน้าที่หลัก: สร้าง "รูปร่างรวมๆ และคอนทราสต์ (Contrast)" ให้เรารู้ว่านี่คือก้อนอวัยวะอะไร
|
| 123 |
+
|
| 124 |
+
2. ความถี่เชิงพื้นที่สูง (High Spatial Frequency)
|
| 125 |
+
คืออะไร: พื้นที่ที่ความสว่างเปลี่ยนแบบฉับพลันและรวดเร็วภายในระยะทางสั้นๆ เช่น จากขาวตัดเป็นดำสนิททันที (เหมือนลายทางแคบๆ ที่สลับสีถี่ๆ)
|
| 126 |
+
ตัวอย่างในภาพ MRI: ขอบของอวัยวะ (Edges), รอยต่อระหว่างกระดูกกับไขสันหลัง, หรือรายละเอียดเส้นเลือดเส้นเล็กๆ
|
| 127 |
+
ตำแหน่งใน k-space: ข้อมูลเหล่านี้จะกระจายตัวอยู่บริเวณ "ขอบนอก"
|
| 128 |
+
หน้าที่หลัก: สร้าง "ความคมชัด (Resolution) และรายละเอียดเล็กๆ" ทำให้ภาพไม่เบลอ
|
| 129 |
+
|
| 130 |
+
ซึ่งจะให้ผู้เรียนได้ลองปรับหน้าตาของภาพ K-Space แล้วเปรียบเทียบความแตกต่างด้วยการปรับ High-pass filter และ Low-pass filter เพื่อดูลักษณะและความสำคัญของข้อมูลบริเวณกลางและขอบนอกของ K-space
|
| 131 |
+
เมื่อเราจำแนกข้อมูลใน k-space ออกเป็นความถี่ต่ำ (ตรงกลาง) และความถี่สูง (ขอบนอก) ได้แล้ว เราสามารถเลือก "หยิบ" หรือ "ทิ้ง" ข้อมูลบางส่วนเพื่อดูผลลัพธ์ได้ เรียกว่าการใช้ตัวกรอง (Filter)
|
| 132 |
+
""")
|
| 133 |
+
|
| 134 |
+
# --- Toggles สำหรับเนื้อหาของ Filter ตามไฟล์ต้นฉบับ ---
|
| 135 |
+
with st.expander("Low-pass Filter (ตัวกรองปล่อยความถี่ต่ำผ่าน):", expanded=False):
|
| 136 |
+
st.markdown("<p style='color:#ff4b4b;'>อันนี้ซ่อนใน Toggle</p>", unsafe_allow_html=True)
|
| 137 |
+
st.write('ทำงานอย่างไร: "อนุญาตให้เฉพาะข้อมูลตรงกลาง (ความถี่ต่ำ) ผ่านไปสร้างภาพได้ ส่วนข้อมูลขอบนอก (ความถี่สู��) ให้ทิ้งไป"')
|
| 138 |
+
st.write('ผลลัพธ์ที่ได้: เราจะได้ภาพที่มี "คอนทราสต์" ดูออกว่าเป็นอวัยวะอะไร แต่ภาพจะ "เบลอ" (Blurry) เพราะข้อมูลเส้นขอบถูกทิ้งไปแล้ว อันนี้ซ่อนใน Toggle')
|
| 139 |
+
|
| 140 |
+
with st.expander("High-pass Filter (ตัวกรองปล่อยความถี่สูงผ่าน):", expanded=False):
|
| 141 |
+
st.markdown("<p style='color:#ff4b4b;'>อันนี้ซ่อนใน Toggle</p>", unsafe_allow_html=True)
|
| 142 |
+
st.write("ทำงานอย่างไร: อนุญาตให้เฉพาะข้อมูลขอบนอก (ความถี่สูง) ผ่านไปได้ ส่วนข้อมูลตรงกลางทิ้ง")
|
| 143 |
+
st.write('ผลลัพธ์ที่ได้: ภาพจะสูญเสียคอนทราสต์ไปจนเกือบมืดสนิท แต่จะปรากฏ "เส้นขอบร่าง" (Outline) ของอวัยวะขึ้นมาอย่างคมชัด อันนี้ซ่อนใน Toggle')
|
| 144 |
+
|
| 145 |
+
# --- Interactive 2 ---
|
| 146 |
+
st.markdown("<p style='color:#ff4b4b; font-weight:bold;'>ไอเดีย Interactive หัวข้อนี้ อยากได้เป็น Slide bar อะ แบบมีให้กด สองตุ่ม low กับ high ละให้เลื่อนได้ เช่น แบบ low pass ถ้า max เต็มหลอดคือผ่านหมด ละค่อยลดลงมาตามลำดับ ทำให้ภาพตรงกลางจะเล็กเมื่อเทียบกับตอนเต็มหลอด แต่ปรับได้เอง ส่วนแบบสูงก็ตรงข้ามกันจาก 0 คือข้อมูลเต็ม แต่พอยิ่งเลื่อนหลอดเพิ่ม ข้อมูลตรงกลางหาย เหลือแต่ขอบ จนเต็ม Max คือไม่มีเลย ทั้งสองอันนี้จะมีภาพ MRi ที่แปลงแล้วแสดงข้าง ๆ ด้วย ละมีปุ่มให้ reset ได้</p>", unsafe_allow_html=True)
|
| 147 |
+
|
| 148 |
+
if 'lp_radius' not in st.session_state:
|
| 149 |
+
st.session_state['lp_radius'] = nx // 2
|
| 150 |
+
if 'hp_radius' not in st.session_state:
|
| 151 |
+
st.session_state['hp_radius'] = 0
|
| 152 |
+
|
| 153 |
+
if st.button("Reset Filter"):
|
| 154 |
+
st.session_state['lp_radius'] = nx // 2
|
| 155 |
+
st.session_state['hp_radius'] = 0
|
| 156 |
+
|
| 157 |
+
filter_mode = st.radio("เลือกชนิด Filter:", ("Low-pass", "High-pass"))
|
| 158 |
+
|
| 159 |
+
Y_dist, X_dist = np.ogrid[-ny//2:ny//2, -nx//2:nx//2]
|
| 160 |
+
dist_from_center = np.sqrt(X_dist**2 + Y_dist**2)
|
| 161 |
+
|
| 162 |
+
if filter_mode == "Low-pass":
|
| 163 |
+
r = st.slider("Low-pass Radius (Max เต็มหลอดคือผ่านหมด)", 0, nx//2, st.session_state['lp_radius'], key='lp_slider')
|
| 164 |
+
st.session_state['lp_radius'] = r
|
| 165 |
+
mask = dist_from_center <= r
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 166 |
else:
|
| 167 |
+
r = st.slider("High-pass Radius (ยิ่งเลื่อนหลอดเพิ่ม ข้อมูลตรงกลางหาย)", 0, nx//2, st.session_state['hp_radius'], key='hp_slider')
|
| 168 |
+
st.session_state['hp_radius'] = r
|
| 169 |
+
mask = dist_from_center >= r
|
| 170 |
+
|
| 171 |
+
filtered_kspace = kspace * mask
|
| 172 |
+
reconstructed_img = reconstruct_mri(filtered_kspace)
|
| 173 |
+
|
| 174 |
+
col_f1, col_f2 = st.columns(2)
|
| 175 |
+
with col_f1:
|
| 176 |
+
fig_k, ax_k = plt.subplots(figsize=(6, 6))
|
| 177 |
+
ax_k.imshow(get_magnitude(filtered_kspace), cmap='gray')
|
| 178 |
+
ax_k.set_title("Filtered K-Space")
|
| 179 |
+
ax_k.axis('off')
|
| 180 |
+
st.pyplot(fig_k)
|
| 181 |
+
|
| 182 |
+
with col_f2:
|
| 183 |
+
fig_img, ax_img = plt.subplots(figsize=(6, 6))
|
| 184 |
+
ax_img.imshow(reconstructed_img, cmap='gray')
|
| 185 |
+
ax_img.set_title("Reconstructed MRI Image")
|
| 186 |
+
ax_img.axis('off')
|
| 187 |
+
st.pyplot(fig_img)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|