Bachelor's Thesis

The effect of magnetic field inhomogeneity correction on functional magnetic resonance data quality

Final Thesis 11.4 MB Appendix 27.87 kB

Author of thesis: Dalibor Očenášek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Tereza Švestková

Reviewer: Ing. Ondřej Burkot

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the effect of magnetic field inhomogeneity correction on the quality of functional magnetic resonance imaging data. The introductory chapters describe its principles and the challenges of data acquisition with a focus on geometric distortion. The aim of the thesis is to propose a novel method for correcting these artefacts. The method is implemented and its effectiveness is quantitatively compared with commonly available methods using signal quality metrics. Finally, the limitations of the method and recommendations for its further development are discussed.

Keywords:

fMRI, BOLD, Field map, SPM

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Doc. Gumulec položil otázku: Jak funguje práce s obrazem, co je GT? Proč byla implementace ve více prostředích? Co je zlatým standardem? Ing. Šabatová položila otázku: Bude se dále pracovat na Vaší práci? Ing. Odstrčilík položil otázku: Jak byste tedy interpretoval v rámci hodnotící metriky BBR výstup práce? Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Technology and Bioinformatics (BPC-BTB)

Composition of Committee

Doc. MUDr. Jaromír Gumulec, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Kateřina Šabatová (člen)
Ing. Lucie Šaclová, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Odstrčilík, Ph.D. (člen)
Ing. et Ing. Michal Nohel (člen)

Supervisor’s report
Ing. Tereza Švestková

Bakalářská práce studenta Dalibora Očenáška se zabývá problematikou možností korekce nehomogenity magnetického pole v datech z funkční magnetické rezonance (fMRI). Cílem práce bylo provedení literární rešerše, předzpracování poskytnutých dat, návrh metody korekce a její následná implementace, aplikace dostupných metod a finální srovnání dosažených výsledků. Zadání bakalářské práce považuji za splněné v celém rozsahu.

Literární rešerše je rozsáhlá, opírá se o dostatečné množství relevantních zdrojů, které jsou v textu správně citovány. Místy sice text působí poněkud popisnějším dojmem a linka argumentace by mohla být v teoretické části o něco přímočařejší, ale jako celek poskytuje solidní základ pro následnou praktickou část. Formální a jazyková stránka práce je na dobré úrovni a obsahuje pouze malé množství překlepů či drobných typografických chyb, které nijak nesnižují její srozumitelnost.

Samotný návrh vlastní metody korekce nehomogenity magnetického pole je v práci jasně formulován. Je zřejmé, že student získal vhled do problematiky a má dobrou představu o postupech řešení. Na praktické části oceňuji zejména rozšíření metody, kdy se student nespokojil pouze s průměrováním jednotlivých map posunutí voxelů (voxel displacement maps), ale implementoval i jejich interpolaci, což zvyšuje robustnost celého řešení. Navržené řešení je přímým přínosem pro naše pracoviště, přičemž tento korekční krok lze zahrnout do naší standardní preprocessing pipeliny pro zpracování multiecho fMRI dat. Student během semestru pravidelně využíval konzultace a práci postupně rozvíjel. Je však nutné podotknout, že včasné odevzdávání dílčích bodů a plnění časového harmonogramu občas pokulhávalo, což se projevilo v mírném tlaku v samotném závěru řešení. I přes tyto drobné výhrady k plánování práce a k občasným strukturálním nedostatkům v textové části hodnotím výsledek jako velmi zdařilý a na základě výše uvedeného navrhuji hodnocení známkou B (86 bodů). Points proposed by supervisor: 86

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Burkot

Bod 1 (prezentační úroveň, rozsah): Autor dodržuje formální technický popis jak u teoretické, tak praktické části práce. Co se týče chronologického uspořádání textu, ne vždy je chronologičnost bohužel zachována. Např. V odstavci 3.2.4 autor uvádí, že data, která budou využita v praktické části jsou tzv. ME (multi-echo), konkrétně jejich amplitudová a fázová složka, ale bohužel není v žádném z předchozích odstavců popsáno, co konkrétně ME data jsou, jak se liší amplitudová a fázová složka. Samotný popis ME dat se nachází až dále v textu (konkrétně kapitola 4.1, 2. odstavec). Dále bych měl k technickému popisu poznámku ohledně nastavení parametru „Quality“ v kapitole 4.2, 3. odstavec. Autor uvádí, že parametr byl nastaven na hodnotu 0,9, protože vyšší hodnoty se nejevily objektivně lepší. Bohužel není uvedený zdroj – autor sám zkoušel dosadit i vyšší hodnoty nebo nastavení tohoto parametru pochází z nějaké publikace/knížky? Autor splnil požadovaný rozsah práce.

Bod 2 (formální úprava‚ jazyková úroveň): Autor dodržuje klasické požadavky na formátování. Z mé strany velmi oceňuji fakt, že je zpráva zhotovena v prostředí LaTeX s dostupnou šablonou VUT. Práce na formální úrovni vypadá profesionálně,.Všechny kapitoly, obrázky a rovnice jsou validně očíslovány stejně jako stránky. Z pohledu jazykové úrovně se bohužel autor dopustil několika chyb, nejvíce patrná je záměna trpného rodu za činný – trpný rod je v technických zprávách upřednostňován. Tato skutečnost je nejvíce patrná v odstavci 3.2.4, kde je 6 slov napsáno v činném rodě. V dalších technických zprávách by se autor měl těchto záměn vyvarovat. V práci se nachází naprosté minimum gramatických chyb, pouze jednotky případů.

Bod 3 (práce s literaturou): Student čerpá informace z vhodných zdrojů a v práci je řádně cituje.

Bod 4 (celková úroveň): Autor práce implementoval 2 různé algoritmy s využitím korekce pomocí VDP (voxel displacement map). Samotné řešení a implementaci považuji za optimální. Dále oceňuji zhotovení skriptu na bázi MATLABu, které pomohlo standardizovat a automatizovat prováděné kroky. Navržená metoda (ve zprávě uvedena pod zkratkou „Avg.“) dosahuje objektivně srovnatelných výsledků s dnes běžně používanými korekčními nástroji. Z analýzy je patrné, že navržené metody snižují BBR ztrátovou funkci, což prokazuje validnost navržených metod. Dále, ze strany technického hodnocení bohužel musím vytknout menší problém v tabulce 6.1. Tam autor pro každou metodu uvádí dosažené výsledky jednotlivých srovnávaných metod, ale v metodě „Avg.“ je navíc přidána jedna metrika, která u ostatních metod chybí, jedná se o „SNR GM“. Není mi jasné, proč je v tomto případě metrika uvedená a proč chybí u ostatních metrik? Dále, v praktické části práce nejsou sjednoceny barvy porovnávaných metod, ale tady se jedná spíše o detail, nicméně, snazší pro orientaci by bylo napříč grafy barvy sjednotit. V praktické části také oceňuji kvantifikaci dosažených výsledků přímo v orbitofrontálním kortexu, jelikož právě v této části mozku jsou geometrické distorze nejsignifikantnější napříč celým mozkem. Student splnil zadání, navržená metoda navíc prokazatelně dosahuje stejných výsledků, jako standardně využívané metody korekcí, proto práci doporučuji k obhajobě. Vzhledem k několika chybám spíše stylistického významu práci přiděluji dle ECTS klasifikační stupnice celkem 85 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 1) Čím si autor vysvětluje, že u task-rest2 je hodnota tSNRm o tolik nižší, než u task-rest1 (Obr. 6.4 levá spodní část)?
  2. 2) Proč je v tabulce 6.1 u metody „Avg.“ vypsána také metrika „SNR GM“, když u ostatních metod chybí?
Points proposed by reviewer: 85

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová