MRI (Manyetik Rezonans Görüntüleme) 2 (4).pdf

 Magnetic Resonance Imaging (MRI) Giriş  Bileşenler  Teknoloji  MR'ın rkasındaki fizik Giriş     Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), tıbbi ortamlarda insan vücudunun içinin görüntülerini üretmek için kullanılan spektroskopik bir görüntüleme tekniğidir. MRG, moleküller hakkında mikroskobik k...

 Magnetic Resonance Imaging (MRI) Giriş  Bileşenler  Teknoloji  MR'ın rkasındaki fizik Giriş     Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), tıbbi ortamlarda insan vücudunun içinin görüntülerini üretmek için kullanılan spektroskopik bir görüntüleme tekniğidir. MRG, moleküller hakkında mikroskobik kimyasal ve fiziksel veriler elde etmek için kullanılan spektroskopik bir teknik olan nükleer manyetik rezonans (NMR) ilkelerine dayanmaktadır 1977 yılında bir insan üzerinde ilk MRI incelemesi yapıldı. Bir görüntünün elde edilmesi 5 saat sürdü. 1977 yılında bir insan üzerinde ilk MRI incelemesi yapıldı. Bir görüntünün elde edilmesi 5 saat sürdü. Giriş  Nasıl Çalışır? Manyetik rezonans görüntüleme, elektromanyetik spektrumun radyo frekansı (RF) aralığındaki enerjinin emilmesi ve yayılması yoluyla gerçekleştirilir. Niçin MRI ?  İyonize olmayan radyasyon kullanır. (x-ışınlarının aksine).  Herhangi bir düzlemde görüntüleme yeteneği. (BT taramalarının aksine).  Çok düşük yan etki vakaları. Çeşitli hastalıkları teşhis etme, görselleştirme ve değerlendirme yeteneği.  Vücudunuzun içini görmenin daha iyi tek yolu sizi kesip açmaktır!  Çok güçlü tekdüze bir manyetik alan üreten bir mıknatıs.  Gücü çok daha düşük olan Gradyan Mıknatıslar.  Radyo frekansını (RF) iletmek için ekipman .Bobinler tarafından iletilen sinyalleri çeviren çok güçlü bir bilgisayar sistemi.    MRI tarayıcısının en önemli bileşeni mıknatıstır: Günümüzde tarayıcılarda kullanılan mıknatıslar.5-tesla ila 2.0-tesla aralığındadır (5,000 ila 20,000- gauss). Araştırma için daha yüksek değerler kullanılmaktadır.Dünya manyetik alanı: 0,5-gauss MRI sistemlerinde kullanılan üç tip mıknatıs vardır: Dirençli mıknatısla rKalıcı mıknatıslar Süper iletken mıknatıslar (MRI tarayıcılarında en yaygın kullanılan tür). Ana mıknatısa ek olarak, MRI makinesi ayrıca üç gradyan mıknatıs içerir. Bu mıknatıslar çok daha düşük bir manyetik alana sahiptir ve değişken bir alan oluşturmak için kullanılır. Teknoloji Bütün bunlar nasıl çalışır? Spin: İnsan vücudunu oluşturan atomlar spin olarak bilinen bir özelliğe sahiptir (doğadaki tüm atomların kütle veya yük gibi temel bir özelliği). Spin küçük bir manyetik alan olarak düşünülebilir ve + veya - işareti ile ½'nin katları şeklinde matematiksel bir değer verilebilir. Teknoloji Spin Proton ve nötron spinleri nükleer spinler olarak bilinir. Eşleşmemiş bir bileşen ½ spine sahiptir ve zıt spinli iki parçacık birbirini iptal eder. NMR'da manyetik alanda sinyal üreten eşleşmemiş nükleer spinlerdir. Bir atomun protonlar, elektronlar ve nötronlar gibi bileşenlerinin hepsinin spini vardır. Teknoloji İnsan vücudu temel olarak yağ ve sudan oluşur, bu da insan vücudunun yaklaşık %63 hidrojenden oluşmasını sağlar. Protonlar MR için Neden Önemlidir? Pozitif yüklümerkezi bir eksen etrafında dönmek hareket eden (dönen) bir yük manyetik bir alan yaratır. Düz ok (vektör) manyetik alanın yönünü gösterir. Teknoloji Büyük bir manyetik alana yerleştirildiğinde, hidrojen atomları manyetik alan yönünde hizalanma yönünde güçlü bir eğilime sahiptir Tarayıcının deliğinin içinde, manyetik alan hastanın yerleştirildiği tüpün merkezinden aşağı doğru ilerler, böylece hidrojen protonları ya ayak ya da baş yönünde sıralanır. Çoğunluk birbirini iptal edecektir, ancak net proton sayısı bir görüntü oluşturmak için yeterlidir. Teknoloji    Enerji Emilimi: MRI makinesi hidrojene özgü radyo frekansı (RF) darbesi uygular. RF darbeleri, vücudun taranan kısmına özgü bir bobin aracılığıyla uygulanır. Teknoloji Rezonans Gradyan mıknatıslar hızla açılıp kapatılarak ana manyetik alan değiştirilir. Vücudun belirli bir bölgesine yönlendirilen darbe, protonların enerji emmesine ve rezonans olarak bilinen farklı yönde dönmesine neden olur. Enerji emiliminin frekansı (Hz) harici manyetik alanın gücüne bağlıdır. Teknoloji Larmor Equation  =  2 0 Hidrojen için 1.5T: 0 1   2.675x108s T  1.5T  63.864MHz 0 0   Rezonans frekansı, Larmor frekansı olarak adlandırılır. Enine mıknatıslanmayı (presesyon) uyarmak için bu frekansa ihtiyaç vardır Teknoloji    Görüntüleme: RF darbesi kapatıldığında hidrojen protonları yavaşça manyetik alan içindeki doğal hizalarına geri döner ve depolanan fazla enerjilerini serbest bırakır. Bu gevşeme olarak bilinir  Açığa çıkan enerjiye ne olur?  Isı olarak salınır  VEYA  Diğer protonlar tarafından değiştirilir ve emilir   VEYA Radyo Dalgaları olarak yayınlanır. Teknoloji      MR Sinyalinin Ölçülmesi: Hareket eden proton vektörü RF anteninde bir sinyal oluşturur Sinyal bir bobin tarafından alınır ve bilgisayar sistemine gönderilir. Alınan sinyal doğası gereği sinüzoidaldir Bilgisayar, Fourier dönüşümü kullanılarak bir görüntüye dönüştürülen matematiksel verileri alır. original long. alignment transverse precession The Image MRI Fiziği Bu bir Manyetizma ve Rezonans etkileşimidir Topaç dünyanın yerçekiminde dönüyor. Yerçekimi onu aşağı çekmeye çalışır ancak hızlı dönüşü nedeniyle dik kalır. B) Bo, manyetik alan içinde dönen bir yüktür. A) Protonlar, harici bir güçlü alan olmaksızın doğada dönerler. Spinlerin yönleri rastgeledir ve birbirlerini iptal ederler. Net mıknatıslanma neredeyse 0'dır. B) Büyük bir dış manyetik alanın varlığında Bo spinleri kendilerini ya karşı (yüksek enerji durumu) ya da birlikte (düşük enerji durumu) hizalarlar. Düşük enerji durumunda hizalanmış spinlerde hafif bir bolluk vardır. Longitudinal magnetization more spins with lower energy, i.e. parallel to external field A) Pusula iğnesi (küçük bir mıknatıs) büyük bir manyetik alana yerleştirildiğinde kendisini N/S-S/N yönünde hizalar. B) Hizalanmış pusula iğnesinin yanına başka bir güçlü mıknatıs getirildiğinde, her üç mıknatısın manyetik alanları, hareketli, en zayıf mıknatısın (pusula iğnesi) kendisini orijinal yönünden uzağa yeniden hizalayacağı şekilde etkileşime girer. C) Tedirgin edici manyetik alan aniden kaldırıldığında, pusula iğnesi mıknatısı kendisini büyük dış mıknatıs alanıyla yeniden hizalar, ancak yeniden hizalanmadan önce, kararlılık noktası etrafında sallanır ve yavaş yavaş dinlenir.   Bir protonun spini, yönü ve büyüklüğü olan bir B vektörü ile temsil edilebilir. Dış manyetik alan Bo'nun yönü ile ilişkisi bir açı ile temsil edilir.     A) Z ekseninde Bo'ya hizalanmış bir protonun spini B) Vektörü kendi ekseninden çıkaran ve şimdi Bo'ya göre yeni bir açıyla hizalanan harici bir bozucu manyetik alan, B1, uygulanır. C) Pertürbasyon alanı B1 kaldırıldıkça vektör yavaş yavaş orijinal durumuna geri dönmeye başlar ve D) sallanmaya başlar   A) Düşen su, bir mıknatısın bağlı olduğu bir tekerleği döndürür. Bu mıknatıs döndüğünde, bir tel bobininde tespit edilebilen alternatif bir akım indükler.B) Bir MR anten bobininin yakınında dönen bir manyetik alan (bir protonun spini), döngüde tespit edilebilen benzer bir akım indükler. Rezonans Gradyan bobinleri. A) B0 uzun eksenine hizalanmış şekilde mıknatısın çekirdeğine yerleştirilmiş gövde. B) soldan sağa doğru kademeli ve doğrusal olarak artan Z ekseninde (gövdenin uzun ekseni boyunca) yönlendirilmiş gradyan bobini. C) Gradyan alanının merkezinde frekans B0'ınkine eşittir, ancak x uzaklığında alan şu katsayıda değişir B0. Rezonans  Rezonans denklemi, bir spinin rezonans frekansının manyetik alanla orantılı olduğunu gösterir, Bo, deneyimliyor.  =  Bo  Burada  gyromanyetik orandır. [Dönen yüklü bir parçacığın manyetik momentinin açısal momentumuna oranı]., İki zaman ölçeği: T1 ve T2  T1, boylamsal mıknatıslanmanın başlangıç değerine geri dönmesi için spin-örgü gevşeme zaman ölçeğidir    T2 spin-spin gevşeme süresidirenine mıknatıslanmanın sıfıra düşmesi için T1 ağırlıklı görüntüleme: daha yüksek uzaysal çözünürlük T2 ağırlıklı görüntüleme: daha yüksek doku kontrastıtipik olarak her iki zaman ölçeği de kullanılır Özet: Görüntü Neyi Temsil Eder ?   Her birim doku hacmi için bir dizi hücre vardır, bu hücreler su molekülleri içerir, her su molekülü bir oksijen ve iki hidrojen atomu içerir. Her hidrojen atomunun çekirdeğinde bir proton bulunur. Bu nedenle farklı dokular, sinyal üreten hidrojen atomlarının miktarına bağlı olarak farklı görüntüler üretir