MR-ALAPTANFOLYAM 2011 SZEGED
Mágneses rezonanciás képalkotás AZ MRI elve, fizikai alapok
Martos János Országos Idegtudományi Intézet
Az agy MR vizsgálata
A gerinc MR vizsgálata
Felix Bloch
Edward Mills Purcell
Történelmi áttekintés •
Paul C. Lauterbur
Sir Peter Mansfield
Raymond Damadian
Nikola Tesla
Fogalmak NMR MRI MRT
Nuclear Magnetic Resonance (mágneses magrezonancia) Magnetic Resonance Imaging Magnetic Resonance Tomography Magnetresonanztomographie (Kernspintomographie) MR Magnetic Resonance (mágneses rezonancia) MRS Magnetic Resonance Spectroscopy MRA Magnetic Resonance Angiography fMRI functional Magnetic Resonance Imaging MRCP Magneic Resonance Cholangiopancreatography
MR típusok
Speciális készülékek
Mágnes típusok: állandó < 0.4T rezistív < 0.5T supravezetős > 0.4T (1.5T) high filed magnet (3 - 4 – 7 - 10T)
Az MR felépítése
Multiparametrikus képalkotás áramlás, mozgás diffúzió inhomogenitás hőmérséklet inverzió preszaturáció FLAIR T1 súlyozott Protondenzitású T2 súlyozott
Multiplanaris képalkotás
Az MR működése
I. Jelgenerálás (NMR) II. Jellokalizálás - képalkotás (gradiensek, FFT)
Az NMR rövid magyarázata Proton (hidrogén-atommag) NMR képalkotás. Víztartalom! A protonok külső mágneses térben: - a tér irányába rendeződnek. - a mágneses tértől függő frekvenciával precesszál. - rezonáns elektromágneses sugárzással gerjeszthetők, majd az energia leadás alatt ugyanolyan frekvenciájú válaszjel detektálható. A jel nagysága függ: - a proton sűrűség - a T1 relaxációs idő, az energia leadás folyamatának időállandója. - a T2 relaxáció, a protonok precessziójának deszinkronizációja, ami a molekuláris mágnesesség okozta inhomogenitás miatt (T2 < T1). A szövetekben a proton sűrűsége, és a T1, T2 relaxációs idők különbözőek, ez a három paraméter adja a képalkotás fő kontrasztját.
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Mágneses magrezonancia A NMR fenomén: a külső mágneses térben rendezett protonok a longitudinális irány körül precesszálnak. A precesszió körfrekvenciája a térerő (B) függvénye:
ω=γ*B
Rezonancia feltétel (Larmor egyenlet)
ω - Larmor körfrekvencia γ - gyromágneses együttható
NMR fenomént mutató legfontosabb atommagok Atommag
Gyromágneses együttható (MHz/T)
Koncentráció (mmol/l)
------------------------------------------------------
Hidrogén-1
42.58
100,000
Szén-13
10.71
10
Fluor-19
40.05
0,0004
Nátrium-23
11.26
80
Foszfor-31
17.23
10
A hőegyensúly
Jelgenerálás 90°-os impulzussal Free Induction Decay (FID)
T2víz ≈ 1000 ms T2zsír ≈ 85 ms
T2*
T1 relaxáció A longitudinális mágnesesség helyreállása
90o-os impulzus után
Fázisvesztés
t = tb
t >>T1
t
T1víz ≈ 3000 ms T1zsír ≈ 200 ms
Mzill. S
-
~(1-e T1)
t0ta
tb
t ill. TR
Spin-echó (SE)
Video
Multi-echó technika
t
e - T2
T2víz ≈ 1000ms T2zsír ≈ 85ms
A SE jelerőssége TR - repetíciós idő TE - echó idő TR = 500 - 2500 ms TE = 15 - 120 ms
~ Protondenzitás
T2 súlyozott faktor
T1 súlyozott faktor
A TR és TE hatása a kép kontrasztjára A TR hatása: • hosszú TR csökkenti a T1 súlyát (növeli a jelerősséget) • rövid TR növeli a T1 súlyát (csökkenti a jelerősséget)
A TE hatása: • hosszú TE növeli a T2 súlyát (csökkenti a jelerősséget) • rövid TE csökkenti a T2 súlyát (növeli a jelerősséget) Mágnesesség
Mágnesesség
T1 relaxáció Víz
Idõ
T2 relaxáció Víz
Idõ
Mágnesesség
A SE szekvencia tervezése
Víz
TE TR
Idõ
A SE kontrasztja
Hosszú TE (70-120 ms)
Rövid TE (15-25 ms)
X
T2 súlyozott
T1 súlyozott
Protondenzitású
Rövid TR (500-700ms)
Hosszú TR (2000-2500 ms)
A TR-t az érdekelt szövet átlag T1 relaxációs idejéhez kell igazítani
T2-súlyozott Protondenzitású
Mágnesesség
Relatív kontraszt
Víz
Mágnesesség
Idõ
Víz
Idõ
T1-súlyozott
Protondenzitású, T1 vagy T2 súlyozott?
Képalkotás
» Szeletkiválasztás » Fáziskódolás (sorkiválasztás) » Frekvencia-kódolás (voxel lokalizálás)
Gradiens mező alkalmazása: szeletkiválasztás B
B0
ω ω = γ . [B0+Gz.z ] ω =ω0
ω0
ω >ω 0
ω <ω0 -z
B =B0+Gz . z
0
+z
A szeletvastagság beállítása B ω
∆ω: sávszélesség szeletvastagság ~ ∆ω szeletvastagság ~ 1/gradiens térerő
∆ω2
∆ω1
G1
G2
∆ω3
d1: (G1, ∆ω1) d2: (G1, ∆ω2) vagy (G2, ∆ω3)
d1 d2
Z
A SE szekvencia kottája
Szeletkiválasztó Fáziskódoló Frekvenciakódoló (Kiolvasó)
A vizsgálat ideje
t = N x TR x Mph N: a mérések száma Mph: a fázislépések száma
