1 / 66

MRI

MRI. Elnevezések. NMR - Nuclear Magnetic Resonance (magmágneses rezonancia) MRI - Magnetic Resonance Imaging (mágneses rezonanciás képalkotás) MR. Történeti áttekintés. 1946 - Felix Bloch & Edward Purcell - 1952 NMR jelensége: a páratlan atomszámú atomok mágneses térben rezonálnak

elgin
Télécharger la présentation

MRI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. MRI

  2. Elnevezések • NMR - Nuclear Magnetic Resonance (magmágneses rezonancia) • MRI - Magnetic Resonance Imaging (mágneses rezonanciás képalkotás) • MR

  3. Történeti áttekintés • 1946 - Felix Bloch & Edward Purcell - 1952 • NMR jelensége: a páratlan atomszámú atomok mágneses térben rezonálnak • 1971 - Damadian • normális és tumorszövet T1 és T2 relaxációs ideje eltér • 1973 - Paul Lauterbur • MRI: paprika • 1976 - Moor és Hinsaw • MRI: ember • 1987 - Magyarország

  4. Áttekintés • az MRI alapelvei • a képalkotás résztvevői • mágnes • protonok • rádiófrekvenciás impulzus • tekercsek • grádiensek • biztonsági megfontolások • egy kép létrehozása: MRI szekvenciák • az MRI klinikai alkalmazásai • anatómiai ábrák • MR spektroszkópia • MR angiográfia • diffúziós technika • perfúziós technika • funkcionális képalkotás

  5. A képalkotás résztvevői • mágnes • statikus elektromágneses mezőt állít elő • protonok • gerjednek (excitáció), majd visszaállnak (relaxáció) • rádiófrekvenciás impulzus • gerjeszti a protonokat • tekercsek • létrehozzák a rádiófrekvenciás impulzust és/vagy rögzítik a protonok által kiadott jelet • grádiensek • kis hozzáadott mágneses mezők a jel lokalizálására

  6. Mágnesek • feltételek: • homogén mágneses tér • nagy térerő • megfelelő térfogat • típusok: • állandó mágnes • elektromágnes • nagy ellenállású • vasmagvú • légmagvú • szupravezető

  7. Mágnesesség • 1 Tesla = 10 000 Gauss • földmágnesesség: 1 Gauss • MR készülékekben használatos: 0,5-3 Tesla • egy korszerű MR-készülékben a mágneses térerő akár 30 000-szer nagyobb, mint azon kívül • kutatási célra akár 8 Tesla

  8. Állandó mágnes • állandó = permanens = stabil • pl. rúdmágnes, mágnespatkó • hátrány: • nagy súly (0,3 T  15 000 kg) • stabil külső hőmérsékletet igényel • előny: • nyitott mágnesként is használható

  9. Szupravezető mágnes • szupravezető = szuperkonduktív • egyes fémek 4 K (=-269°C) hőmérsékleten szupravezetővé válnak, azaz elektromos ellenállásuk megszűnik • tekercs: niobium-titánium ötvözet • hűtés: cryogének (folyékony hélium, nitrogén) • előny: • stabil, tartós, homogén mágneses tér • nagy térerő • hátrány: cryogének miatt drága

  10. A protonok • az atom részei: • proton (+) • neutron • elektron (-) • a protonoknak spinjük (perdületük) van, és elemi mágnesként (dipólus) viselkednek nukleon

  11. A protonok(NuclearMagnetic Resonance Imaging) • A páratlan számú elektronnal rendelkező atomok magja„spinnel” rendelkezik a (= erős mágneses >>dipólusú momentum) Pl.: 1H , 13C, 19F, 31P, 23Na Ezen atomok protonjai excitálhatók a „rezonancia” jelenségnek köszönhetően • A hidrogénatommag az emberi test fő alkotóeleme (vízbenészsírban: 1019 hidrogén atommag van 1 mm3 szövetben) ezért orvosi MRI céljára ezt használjuk

  12. É D A protonok Erős külső mágneses mező hatása az emberi testre A protonok a mágneses mezőben két irányba rendeződnek: parallel (spin „FEL”) vagy antiparallel (spin „LE”) irányba Spin „FEL”> spin “LE” mert ez az állapot alacsonyabb energiaszintet jelent

  13. Precesszió • a protonok tengelyirányba beállva, imbolyogva pörögnek (~búgócsiga)

  14. A protonok A protonok meghatározott sebességgel (= frekvenciával)forognak, amely arányos a mágneses mező intenzitásával = Larmor frekvencia Mágneses mező Larmor frekvencia A 1,5 Tesla = 64 MHz A 0,5 Tesla = 21.3 MHz

  15. Larmor frekvencia ω • a precesszió sebessége • függ a kémiai szerkezettől és a hőmérsékletettől ( - gyromágneses együttható) • egyenesen arányos a külső mágneses térerő nagyságával (Bo) • 1,5 Tesla  64 MHz • 1 Tesla 42,6 MHz • 0,5 Tesla  21,3 MHz • energiát közölni csak ezen a meghatározott frekvencián lehet o=Bo

  16. A rádiófrekvenciás (RF) impulzus(MágnesRezonanciásképalkotás) Egy elektromágneses hullám kibocsátása, melynek frekvenciája a rádióhullámok tartományába esik az RF impulzus hatása A protonok csak akkor nyelnek el energiát, ha az RF impulzussal azonos frekvencián precesszálnak = rezonancia jelenség mint két hangvilla

  17. Az RF kettős hatása • a protonok energiát vesznek fel  magasabb energiaszintre lépnek • a vektor megfordul a transzverzális síkban longitudinális mágnesesség ↓ • a protonok precessziója azonos fázisba kerül  transzverzális mágnesesség ↑

  18. Relaxáció • a gerjesztett állapot instabil  a RF hullám megszűnésekor elkezdenek visszaállni az eredeti állapotba

  19. A longitudinális mágnesesség visszaáll  idővel exponenciálisan nő

  20. A transzverzális mágnesesség eltűnik  az idővel exponenciálisan csökken

  21. Relaxációs idők T1: 500-1000 ms T2: 50-100 ms MZ 63% 37% T1 idő T2 idő spin-rács idő: a longitudinális magnetizáció visszanyeréséhez szükséges idő spin-spin idő: a transversalis magnetizáció elvesztéséhez szükséges idő

  22. Longitudinális relaxáció • spin-rács (spin-lattice) relaxáció • energia visszabocsátása a „rácsszerkezetbe” (azaz a molekuláris környezetbe) • zsír: gyors E leadás  T1 rövidebb • víz: gyors mozgású molekulák  E leadása lassú  T1 hosszabb

  23. Transzverzális relaxáció • spin-spin relaxáció • fázisvesztés (deszinkronizáció) • protonok egymás közti kölcsönhatása • mágneses tér inhomogenitása: • gépi • szöveti: kicsiny lokális szöveti mágneses mezők • nem jár energia átadással • befolyásolja: • molekuláris szerkezet • halmazállapot • víz: inhomogenitások gyorsan kiegyenlítődnek  T2 idő hosszabb • zsír: T2 idő rövidebb

  24. T1 idő • egy szövet T1 ideje a longitudinalis vektor 63%-os újraképződésének ideje milisecundumban kifejezve • (élő szövetekben: 200-2000 msec) • 2x T1 intervallum alatt az eredeti magnetizació 87%-a • 3x T1 intervallum alatt 95%-a épül fel

  25. T1 idő • függ: • szöveti környezet • halmazállapot • Bo • pl: • zsír: rács  T1 gyors • víz: T1 lassú

  26. T2 idő • egy szövet T2 ideje a transzverzális vektor 63%-os csökkenésének időtartama millisecundumban kifejezve • (élő szövetekben 30-100 msec) • 2x T2 intervallum alatt a transversalis magnetisationak már csak 13%-a, a harmadik T2 intervallum végére csupán 4%-a van jelen, azaz a protonoknak már csak 4%-a precesszál szinkronban a transversalis síkban

  27. T2 idő • transzverzális relaxáció: • a szinkronba (fázisba) került protonok deszinkronizációja (fázisvesztése) • eredete: a mágneses tér inhomogenitása • helyi eredetű • műszer eredetű • pl: • vízben sok szabad molekula gyors mozgása  inhomogentiások gyorsan kiegyenlítődnek  T2 hosszú • zsírban a makromolekulák miatt az inhomogenitás nagyobb  T2 rövid

  28. T1 és T2 súlyozás • minden szövetre jellemző egy adott T1 és T2 idő  el lehet különíteni • T1 súlyozott képen a szöveti kontrasztot a szövetek T1 idejeinek különbsége határozza meg • T2 súlyozott képen a szövetek megjelenését a T2 idő határozza meg

  29. T1 és T2 súlyozás • T1 súlyozás: • rövid TE - TR • T2 súlyozás: • hosszú TE - TR

  30. A jelintenzitást befolyásoló tényezők: • TR (repeticiós idő): • az az időtartam, melyet a longitudinalis mágneses vektor újraépüléséhez biztosítunk (= a 90°-os RF impulzusok ismétlésének időintervalluma)

  31. TR • rövidebb TR jobban hangsúlyozza a T1 relaxációs görbék közötti különbséget: a rövid T1 idejű szövetek jele erős (fényes), a hosszú T1 idejűek jele gyenge (sötét) Ha elnyújtjuk a TR-t = ritkábban adjuk az impulzusokat - ez a jeladásbeli különbség egyre csökken, míg végül megszűnik az egyes szövetek közt.

  32. Hosszú TR: > 1500 ms • hosszú TR-es mérés esetén eltűnik a T1 idők közti különbség  a képet csak a protondenzitás határozza meg

  33. Rövid TR < 500 ms • a rövid TR-es mérés T1 súlyozott (TR <7oo ms)

  34. A jelintenzitást befolyásoló tényezők: • TE (echo idő): • az az időpont, amikor a T2 relaxáció során mérjük a jelet

  35. TE idő • hosszú TE esetén az egyes szövetek közti transverzális mágnesezettségbelikülönbségek nőnek • a hosszú T2 idejű szövetek jele erősebb (fényes), a rövid T2 idejűek jele gyengébb (sötét): a hosszú echoidővel a szövetek közti T2 relaxációbeli különbségeket tudjuk hangsúlyozni • a TE tehát a T2 relaxációs idejük szerint hangsúlyozza a szöveteket (T2 súlyozás), mégpedig a TR idő függvényében egyre növekedve

  36. Szekvenciák • szekvencia: • különböző rádiófrekvenciás (RF) impulzusok sorozata Az impulzusoktól függően: • spin echo (SE) • inversion recovery (IR) • gradiens echo (GRE) Az impulzusok közti idők határozzák meg a súlyozottságot.

  37. Spin echo szekvencia RF – rádiófrekvenciás impulzus S – jel (signal) TR – repetíciós idő TE – echo idő

  38. Inversion recovery szekvencia TI – inverziós idő • zsírelnyomásos STIR: TI = 130 ms • vízelnyomásos FLAIR: TI = 2000 ms

  39. Gradiens echo szekvencia RF – a flipszög 0-90 fok között G – mágneses tér gradiens

  40. Spin echo szekvenciák • tükrözi a T1 és T2 relaxációt, a protondenzitást és érzékeny az áramlási jelenségekre • a 90˚-os impulzus megszűnésekor a fázisvesztés miatt a protonok transzverzális mágneses vektora gyorsan csökken • az echoidő felénél újabb 180˚-os impulzust adunk • a gyorsabb precessziójú spinek pillanatnyi hátrányba kerülnek, de a teljes echoidő lezajlásának idejére utolérik a lassúbb spineket • a relaxáció jelensége ugyanazon TE idő alatt megduplázódik

  41. rövid T1 (zsír) Spin echo szekvenciák hosszú T1 (víz) • T1 súlyozott • TR rövid (<7oo ms) • TE rövid (<2o ms) • minthogy a T2 relaxáció már 1o ms alatt megindul, tisztán T1 súlyozás nem érhető el, konvencionálisan azonban ezeket a képeket T1 súlyozottnak fogadjuk el • a rövid repeticiós idővel (TR) jól tudjuk hangsúlyozni a T1 relaxációbeli különbségeket, viszont a rövid echo idő (TE) még nem engedi érvényesülni a szövetek T2 relaxáció szerinti különbségeit • a mérés ideje viszonylag rövid, több mérés átlagolására van lehetőség. (NEX > 1)

  42. Spin echo szekvenciák: • PD (kiegyensúlyozott, vagy proton denzitás) • TR hosszú (2ooo ms) • TE rövid (3o ms) • a hosszú repeticiós idő (TR) elfedi a T1 relaxációbeli különbségeket, a rövid echo idő (TE) még nem engedi érvényesülni a szövetek T2 relaxációbeli különbségeit • így a kapott jel csakis a szövetekben jelenlévő protonok számától (proton denzitás) függ, a szöveti kontraszt pedig gyenge, mert az élő szövetek protonsűrűsége nem különbözik egymástól olyan jelentősen • mérési idő hosszú (NEX korlátozott)

  43. Spin echo szekvenciák hosszú T2 (víz) rövid T2 (zsír) • T2 súlyozott • TR hosszú (>2ooo ms) • TE hosszú (8o-12o ms) • a hosszú repeticiós idő (TR) elfedi a T1 relaxációbeli különbségeket, viszont a hosszú echo idő (TE) miatt a T2 -beli különbségek jól megmutatkoznak • így a kép jelviszonyait a T2 relaxációbeli különbségek határozzák meg • mérési idő hosszú (NEX korlátozott)

  44. A szöveti kontrasztviszonyokat befolyásoló tényezők: • protonsűrűség • longitudinális relaxatios idő (T1) • transversalis relaxatios idő (T2) • kémiai eltolódás (v.s. rezonancia frequentia) • mágnesezhetőség (susceptibilitás) • áramlási, perfusios, molekuláris mozgások

  45. A jelintenzitást növeli: • a protonsűrűség növekedése • a T2 (transversalis) relaxatios idő megnyúlása • a T1 (longitudinális) relaxatiós idő csökkenése

  46. A jelintenzitást csökkenti: • a protondenzitás csökkenése • a T2 (transversalis) relaxatios idő rövidülése • a T1 (longitudinalis) relaxatios idő növekedése

  47. T1 súlyozással erős jeladó elváltozások • zsír (fehérállomány: myelinhüvely) • nagy proteintartalom (cysták) • áramlási jelenség (lassú, széli, "inflow") • haemorrhagia: subacut v. chronicus (intra- v. extracellularis methaemoglobin) • melanin (tumorban) • paramágneses fémek (vas, réz, mangán -Wilson kór), dystrophiás calcificatio • paramágneses kontrasztanyag

  48. T2 súlyozással erős jeladó elváltozások • Folyadékok (nem proteintartalmú) CSF, vizelet, cysták, vérömlenyek • A legtöbb pathológiás elváltozás (tu, gyulladás), ahol a folyadéktartalom nőtt • Lassú áramlás

  49. Kiegyenlítő tekercsek • shimming coils • a mágneses tér inhomogenitásainak kiegyenlítésére

  50. RF antennák • RF tekercsek • a mágneses vektor transzverzális komponense elektromágneses jelet gerjeszt, mely tekercsekkel szinuszhullámként detektálható • adó-vevő: alkalmasak a RF impulzus leadására vagy a kisugárzott jel vételére

More Related