اصول مقدماتی mri
اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیم1
اسلاید 2: تکنیک ها و جنبه های بالینی MRI2
اسلاید 3: آشنایی با اصول مقدماتی MRI3
اسلاید 4: روش های تصویربرداری پزشکی: رادیولوژی تشخیصی معمولی سونوگرافی CT-Scan آنژیوگرافی DSA SPECT،PET MRI 4
اسلاید 5: رادیولوژی تشخیصی معمولینخستین روش تصویربرداری پزشکیاساس تصویرسازی: بر مبنای تضعیف پرتوهای تابشیروش آسان و کم هزینهاستفاده از پرتوهای یونیزاندر نمایش بافت نرم کنتراست مناسبی ندارد – عدم تفکیک بافت نرمعدم نمایش ضایعات پاتولوژیک در مراحل اولیهعدم نمایش ساختارهای داخلی – نمایش دو بعدیپس به سمت استفاده از CT Scan رفتند.5
اسلاید 6: سی تی اسکنهمانند رادیولوژی، اساس تصویرسازی: بر مبنای تضعیف پرتوهای تابشیبا استفاده از پرتوهای یونیزان و پردازش کامپیوتری تصویربرداری مقطعیدر نمایش آناتومی و اغلب ضایعات پاتولوژیک حساسیت و دقت بالازمان تصویرسازی کوتاه است.6
اسلاید 7: مزیت CT-Scan به رادیوگرافیکنتراست رزولوشن CT-Scan نسبت به رادیولوژی بالاست.کنتراست رزولوشن ؟؟؟بافت های مجاور یکدیگر که در رادیوگرافی معمولی به دلیل نزدیک بودن ضریب تضعیف، امکان تفکیک از یکدیگر و نمایش نداشتند با کمک سی تی اسکن به صورت مجزا به نمایش در می آیند.7
اسلاید 8: 1This series of pictures shows that the number of row of holes that are perceived decreases as the image contrast decreases from 5.1% to 3.7% to 2.2% to 1% (left to right)8
اسلاید 9: 9Spatial Resolution
اسلاید 10: Spatial resolution10
اسلاید 11: سی تی اسکنسی تی اسکن هنوز در بررسی بافت های نرم سیستم ماهیچه ای- اسکلتی، مفاصل و اعصاب ناتوان است.دلیلی که نیاز به MRI احساس می شد؟11
اسلاید 12: مزیت MRI به CT-Scan 1- رزولوشن فضایی تصاویر MRI نسبت به CT Scan تفاوت ندارد. ولی:کنتراست رزولوشن MRI نسبت به CT-Scan بالاست.CT Scanدر برخی موارد قدرت تفکیک کنتراست مورد نیاز متخصصین جهت تشخیص را ندارد.از جمله: پلاک MS، آلزایمر ، تشنج، ضایعات نرم ماهیچه ای - اسکلتی و ...12
اسلاید 13: مزیت MRI به CT-Scan چرا کنتراست رزولوشن MRI نسبت به CT Scan بالاست؟در CT-Scan تنها از پارامتر ضریب تضعیف خطی بافت برای ایجاد CT-Number و کنتراست استفاده می کنیم،در MRI از پارامترهای: T1(زمان آسایش طولی)، T2 (زمان آسایش عرضی)و PD(دانسیته پروتونی) و نیز Flow برای ایجاد تصویر استفاده می شود.بسیاری از ضایعات و بیماری ها در مراحل مقدماتی تغییری در عدد سی تی ایجاد نمی کنند، در حالیکه سبب تغییر در پارامترهای مؤثر در MRI می شود.13
اسلاید 14: مزیت MRI به CT-Scan 2- Safetyپرتوهای غیریونیزان فقط سبب بروز آسیب کوتاه مدت میشوند.3- امکان تهیه تمامی مقاطع به صورت حقیقی وجود دارد.14
اسلاید 15: اجزاء اساسی هر سیستم MRمیدان مغناطیسی اصلی (مگنت Magnet)میدان مغناطیسی فرعی ( گرادیانGradianet system)گیرنده و فرستنده پالس RF (Radiofrequency system)15
اسلاید 16: مگنتعنصر اساسی در هر سیستم MRوظیفه اصلی آن ایجاد یک میدان مغناطیسی یکنواخت و ثابت موسوم به B0قدرت مگنت توانایی مورد انتظار از سیستم را نمایان می سازد. 16
اسلاید 17: بعبارت دیگر با افزایش قدرت مگنت (افزایش شدت میدان مغناطیسی B0 ) دو اتفاق رخ می دهد:الف) افزایش اختلاف در تعداد اتم های spin up و spin down – افزایش میزان NMV – افزایش میزان سیگنال(تولید سیگنال قوی تر) – افزایش SNR – افزایش رزولوشن تصویرب) افزایش فرکانس لارمور – افزایش انرژی که باید به سیستم در قالب پالس RF اعمال نماییم – نیاز به فرستنده قوی RF – افزایش SNR – افزایش رزولوشن17
اسلاید 18: نحوه ایجاد میدان مغناطیسی ثابت:دائمی (Permanent)مقاومتی(Resistive)ابر رسانا (Superconductive)شدت میدان مغناطیسی باید در طول مگنت کاملاً یکنواخت باشد. نایکنواختی میدان با واحد ......؟ppm (parts per milion) به چه مفهومی؟نایکنواختی 1ppm در یک مگنت 1 تسلا، به این مفهوم است که دامنه شدت میدان از 10000 G تا 10000/01 G می باشد. 18
اسلاید 19: جهت میدان در 3 نوع مگنتمگنت دائمی : عمودیمگنت مقاومتی: افقیمگنت ابر رسانایی: افقی19
اسلاید 20: نحوه نصب سه نوع مگنت:دائمی: Component or preassembledمقاومتی: preassembledابر رسانا: preassembledComponent = نصب قسمت های مگنت در مرکز تصویربرداریPreassembled = حمل کل سیستم به صورت یک مگنت از کارخانه سازنده20
اسلاید 21: میدان مرزی (Fringe Field)هر مگنت در محدوده مشخصی بر اشیاء اطراف خود اثر مغناطیسی می گذارد، که به این محدوده فضایی اطراف مگنت میدان مرزی می گویند. مقدار آن وابسته به شدت یا قدرت میدان مغناطیسی مگنت است، بطوریکه هرچه شدت میدان بیشتر باشد محدوده میدان مرزی بزرگتر بوده و در محدوده وسیع تری بر اشیاء اطراف خویش تأثیر مغناطیسی دارد. تلاش مهندسان کاهش این میدان در خارج مگنت است.21Fringe field around a 1.5T superconducting scanner
اسلاید 22: میزان میدان مرزی در انواع مگنت ها: مگنت دائمی: کوچک مگنت مقاومتی: متوسط مگنت ابر رسانا: بزرگ چرا میدان مرزی در مگنت های دائمی و مقاومتی Low Field است؟ در مگنت های دائمی و مگنت های مقاومتی از نوع iron core resistive بخش آهنی بزرگ مگنت به صورت یک حفاظ (شیلد) عمل می کند و مسیر برگشت شار از طریق آن صورت می گیرد و همین امر وسعت میدان مرزی را کاهش می دهد. 22
اسلاید 23: عیب میدان مرزی بزرگ چیست؟حضور ناگهانی هر شی فلزی (آهنی) در این محدوده موجب می شود که آن شی به سمت داخل تونل کشیده شود.به پدیده کشش اشیاء فلزی به داخل تونل مگنت...؟اثر موشکی (Missile effect)که این امر ضمن داشتن خطرات جانی برای بیمار حاضر بر روی تخت، سبب صدماتی برای خود سیستم مگنت می شود و سبب نایکنواختی میدان و انجام Shimming می شود.در موارد بسیار شدید باید Quenching (خاموش کردن مگنت) انجام شود. 23
اسلاید 24: Shimming چیست؟هموژن یا یکنواخت کردن میدان مغناطیسیبه دو صورت انجام می شود:Passive (غیر فعال)Active (فعال)24
اسلاید 25: In passive shimming small pieces of sheet metal or ferromagnetic pellets are affixed at various locations within the scanner bore to improve homogeneity. Conversely, active shimming uses currents directed through specialized coils to generate a corrective magnetic field. 25
اسلاید 26: برخی خصوصیات مگنت ابر رسانادر طیبعت موادی وجود دارند که در دمای بسیار پایین(نزدیک صفر مطلق) تقریباً هیچ مقاومتی در برابر عبور جریان الکتریکی از خود نشان نمی دهند که به این مواد ابر رسانا می گوییم. برخی فلزات مثل جیوه و آلیاژهایی مثل نیوبیوم – تیتانیوم(Nb/Ti) ، نیوبیوم – قلع (Nb/Sn) و وانادیوم – گالیوم (V/Ga) مقاومت الکتریکی خویش را در دمای پایین از دست داده و ابر رسانا می شوند. در اغلب مگنت های ابر رسانای کلینیکی از Nb/Ti استفاده می شود.به دمایی که هر ماده ابر رسانا در آن به خاصیت ابر رسانایی رسیده و هیچ مقاومتی در برابر جریان ندارد دمای بحرانی می گویند.26
اسلاید 27: از چه سیستمی برای ایجاد دمای صفر مطلق برای سیم پیچ های ابر رسانا استفاده می شود؟خنک ساز یا Cryogenبه مایعات موجود در خنک کننده یا Cryostat که وضعیت ابررسانایی را حفظ می نمایند خنک ساز یا Cryogen می گویند.هلیوم مایع به صورت یک پوشش اطراف کره ایده آل (ideal sphere) درجه حرارت سیم ها را نزدیک به صفر مطلق ثابت نگه می دارد. از آن جا که هلیوم مایع بسیار گران قیمت است برای کاهش تبخیر آن از لایه عایق کننده ای از نیتروژن مایع که ارزان قیمت است استفاده می نماییم. 27
اسلاید 28: Quench کردن سیستم یعنی چه؟چنانچه بعلت بالا رفتن دمای سیستم حالت ابر رسانایی از بین برود سیستم به اصطلاح خاموش شده یا Quench کرده است. این پدیده حاصل قطع سریع میدان مغناطیسی و آزاد شدن گرما و نیز تبخیر ناگهانی هلیوم و مایعات خنک کننده است. حذف میدان ظرف 20 الی 60 ثانیه رخ می دهد. 28
اسلاید 29: مخاطره Quenching برای بیمارتنها حادثه ممکن برای بیمار موجود در اتاق کاهش میزان اکسیژن تنفسی است. که البته اغلب مگنت های ابر رسانا دارای محفظه ای بزرگ در بالای مگنت برای جمع آوری گاز به هنگام خاموشی است.29
اسلاید 30: خاصیت مغناطیسی موادمواد از نظر خاصیت مغناطیس شدن به سه دسته تقسیم می شوند: مواد فرومغناطیس:موادی هستند که به شدت جذب میدان مغناطیسی خارجی می شوند و خاصیت مغناطیسی زیاد و مثبت(Large positive) دارند. شامل: آهن ، نیکل، کبالتمواد پارامغناطیس:تحت تأثیر میدان مغناطیسی از خود خاصیت مغناطیسی نشان می دهند ولی با قطع میدان این اثر از بین می رود. به طور مثال: گادولونیوم.مواد دیامغناطیس:این مواد هنگام قرار گیری در میدان مغناطیسی خارجی، میدان ضعیفی در جهت مخالف ایجاد می کند و سبب تأثیر منفی بر میدان اصلی می شوند. مثل آب، گازهای بی اثر، نقره، سولفور و ...بیشتر بافت های بدن جزء:مواد دیامغناطیس30
اسلاید 31: میدان مغناطیسی گرادیان(Gradient system)برای تصویرگیری از سه کویل گرادیان انتخاب می کنیم. کویل گرادیان انتخاب برش Gzکویل گرادیان کد گذاری فرکانس Gyکویل گرادیان کد گذاری فاز Gx 31
اسلاید 32: کویل گرادیان انتخاب برش Gz یک جفت کویل گرادیان انتخاب برش درسمت سر و دیگری در سمت پا داریم که جریان الکتریکی درون آن ها خلاف جهت یکدیگر است. میدان مغناطیسی ناشی از این کویل ها سبب می گردد میدان در سمت سر قوی و به تدریج به سمت پا ضعیف می شود. پس طراحی این کویل ها سبب می شود که فرکانس لارمور p ها در نواحی مختلف بدن متفاوت بشود. سوال: فرکانس لارمورp ها در یک میدان مغناطیسی 1/5 تسلا چقدر است؟64MHz32
اسلاید 33: تنظیم برشدو روش برای تغییر ضخامت برش وجود دارد:تغییر شیب گرادیان انتخاب Gzهرجه شیب تغییرات میدان ناشی از Gz بیشتر باشد در پهنای باند ثابت RF می توان برش نازک تری انتخاب نمود. تغییر پهنای باند RFافزایش پهنای باند RF سبب افزایش پهنای منطقه ای که در آن رزونانس رخ می دهد و سبب افزایش ضخامت مقطع می گردد.33
اسلاید 34: محدودیت ما در انتخاب برشمحدودیت در کاهش پهنای باند RFمحدودیت در افزایش شیب گرادیانبدلیل محدودیت های الکترونیک و سخت افزاری سبب می گردد نتوان ضخامت را از یک حد کمتر انتخاب نمود.نکته نهایی:Gz در زمان ارسال پالس روشن می شود.34
اسلاید 35: گرادیان کد گذاری فاز Gyجهت میدان مغناطیسی ناشی از این کویل گرادیان از خلف بدن به قدام است و با روشن شدن آن p های هر مقطع طولی از بدن یک فرکانس خاص پیدا می کند. ردیف جلویی: فرکانس بیشتر از فرکانس لارمورردیف میانی: فرکانس برابر فرکانس لارمورردیف پشتی: فرکانس کمتر از فرکانس لارموربدنبال تغییر فرکانس فاز چرخش p ها متفاوت می شود.در زمان روشن بودن Gy هم تغییر فرکانس و هم تغییر فاز داریم. بعد از خاموش شدن Gy فرکانس ها برابر می شوند ولی اختلاف فاز باقی می ماند.پس با کویل گرادیان کد گذاری فاز یک تغییر فاز دائمی باقی می ماند.35
اسلاید 36: گرادیان کد گذاری فرکانس Gxاین کویل یک میدان در راستای عرض بدن (راستای بردار x) ایجاد می کند از سمت چپ به سمت راست. این کویل در زمان دریافت اکو روشن می شود و میزان فرکانس را در مقاطع عرضی بدن تغییر می دهد. پس با کمک Gx و Gxهر وکسل با وکسل مجاور اختلاف فاز و فرکانس دارد.36
اسلاید 37: RF coils can be differentiated by 3 functions into 3 general categories:37Transmit-Receive Coil(T/R) also called transceiver coil. An RF coil that acts as a transmitter (T) producing the B1 excitation field and as a receiver (R) of the MRI signal. Such a coil requires a T/R switching circuit to switch between the two modes. A body coil is typically a T/R coil, but smaller volume T/R coils (head) are often used at high field as a possibility of reducing RF power absorption.Receive only coilTransmit only coil
اسلاید 38: گیرنده و فرستنده پالس RF (کویل های RF)کویل RF به دو نوع فرستنده (Transmitter Coil) و گیرنده (Receiver coil) است. کویل فرستنده RF:در اثر عبور جریان از یک حلقه سیمی به نام کویل فرستنده RF پالس RF تولید می شود.پالس RF یک موج EM است که انرژی با فرکانس رزونانس هیدروژن به سیستم اعمال می نماید(B1).پالس RF سبب:همفازی اسپین هاجابجایی بردار NMV از وضعیت موازی با میدان B0 به وضعیت دیگر(مثلاً پالس RF90 بردار را 90 درجه جابجا می کند) می شود.38
اسلاید 39: 39
اسلاید 40: برای ایجاد رزونانس میدان B1 باید عمود بر میدان اصلی B0 باشد، به همین جهت کویل فرستنده RF باید در بالا یا زیر بدن و یا طرفین بیمار واقع شود. این امر سبب می شود که کویل های فرستنده RF معمولاً استوانه ای شکل باشند. 40
اسلاید 41: انواع کویل RFکویل فرستنده در اغلب سیستم ها شامل موارد زیر می باشند:کویل Body: در داخل مگنت قرار دارد و برای اغلب آزمون ها کویل اصلی فرستنده RF هستند.کویل Head : که یک کویل ترکیبی فرستنده – گیرنده است.کویل های گیرنده: Breast و اندام ها41
اسلاید 42: کویل گیرنده RFبرطبق قوانین الکترومغناطیس قرار دادن یک حلقه سیمی در درون یک میدان مغناطیسی سبب القای جریان در آن می شود. در MRI نیز از این قوانین استفاده شده و با قرار دادن حلقه های سیم پیچی به نام کویل در تماس یا دور ناحیه مورد نظر بدن بیمار و با تغییر میدان B1 جریانی در آن القا می شود که همان سیگنال MR است.کویل گیرنده باید در موقعیت مناسبی نسبت به بدن بیمار واقع شود تا سیگنال MR را به طور صحیح آشکار کنند.42
اسلاید 43: چندین کویل در MRI1- کویل حجمی(Volume or Bird cage Coil)2- کویل سطحی(Surface Coil)3- کویل آرایه فازی (Phase-array Coil)4- کویل سلنوئید(Solenoidal Coil)5- کویل مربعی(Quadrature coil)6- کویل هلمهولتز(Helmholtz Coil)یکی از مهم ترین بخش های سخت افزاری هر سیستم MR که بر کیفیت تصاویر تأثیر حیاتی دارد بخش کویل های گیرنده RF است. اغلب نقاط بدن کویل اختصاصی خود را دارند که موجب افزایش حساسیت سیستم به سیگنال های دریافتی می گردد. 43
اسلاید 44: کویل های حجمیبه دو صورت گیرنده و فرستنده می باشند ولی اغلب گیرنده می باشند.به دو صورت:زینی Saddle قفس پرنده Bird cage دو نوع متداول کویل های حجمی کویل:HeadBody کویل زانو و گردن نیز در این دسته قرار می گیرند.44
اسلاید 45: این نوع کویل سبب ایجاد یک حجم حساس و یکنواخت برای میدان RF می شود. این کویل ها گرچه رزونانس یکنواختی برای مناطق بزرگ ایجاد می کنند ولی به دلیل اندازه بزرگ خود تصاویری با SNR کمتر در مقایسه با سایر کویل ها فراهم می نمایند.45
اسلاید 46: کویل های سطحیبرای بهبود SNR جهت تصویربرداری از ساختمان هایی که در سطح بدن بیمار قرار دارند، مثل فقرات کمری.معمولاً هرچه کویل سطحی به عضو نزدیک تر باشد، سبب افزایش SNR می گردد. زیرا:افزایش شدت سیگنالتأثیر کمتر نویز حاصل از بدندر مجموع استفاده از کویل های سطحی سبب افزایش SNR و به تبع آن افزایش قدرت تفکیک فضایی ساختمان های کوچک می شود.به هنگام استفاده از کویل سطحی کویل Body بعنوان کویل فرستنده عمل می کند.46
اسلاید 47: 47
اسلاید 48: ویژگی کویل های سطحی بزرگسطح بزرگ تر به منظور دریافت سیگنال یکنواخت ترافزایش aliasing با انتخاب FOV کوچکعدم استقرار دقیق در آناتومی مورد نظرSNR و قدرت تفکیک کمتر48ویژگی کویل های سطحی کوچکدریافت سیگنال از سطح کوچک تراستقرار دقیق کویل در آناتومی مورد نظراحتمال کم برای ایجاد aliasingSNR و قدرت تفکیک بیشتراستفاده در اسکن نواحی کوچکتر(مچ دست و ...)
اسلاید 49: کویل آرایه فازی(Phased-array Coil)این کویل امروزه به طور گسترده استفاده می شوند و شامل چندین کویل گیرنده هستند که سیگنال های دریافتی از هریک با یکدیگر ترکیب شده تا تصویر واحدی را با SNR بهتر ایجاد نمایند و نیز سطح وسیع تری را تحت پوشش تصویری قرار دهند.ویژگی ها:بهبود SNRFOV بزرگ49
اسلاید 50: 50
اسلاید 51: معمولاً از 4 کویل (نوع امروزی آن ها از این تعداد بیشتر) تشکیل شده است که هرکدام به صورت جداگانه دریافت و پردازش می گردند و در پایان برای ایجاد یک تصویر واحد با یکدیگر تلفیق می گردند. به عنوان مثال برای تصویر برداری از شکم یک جفت کویل بر روی شکم و یک جفت کویل دیگر در زیر آن واقع شده تا تصویر یکنواخت با SNR مطلوب را ایجاد کند.در کویل آرایه فازی میزان SNR حدود 80% بیشتر از کویل Body است.بنابراین کویل آرایه فازی علاوه بر مزایای کویل های سطحی کوچک (قدرت تفکیک بالا و بهبود SNR) مزیت استفاده از کویل های بزرگ که منطقه آناتومیکی وسیع تری را پوشش می دهند را نیز به همراه دارد.51
اسلاید 52: Multi channel Coilدر این تکنولوژی واحدهای متعدد کویل و کانال های RF مستقل به منظور افزایش حجم تصویر برداری و افزایش SNR بیش از پیش به کار رفته اند. افزایش تعداد کویل ها و افزایش تعداد کانال ها سبب می شوند که سیگنال های آن ها به هم جمع نشوند بلکه سیگنال های هر کانال بخشی از تصویر نهایی را می سازد و تصویر نهایی از ترکیب تصویر های ساخته شده از هر کانال مستقل ایجاد می گردد. در این تکنولوژی که آن را Tim(Total Imaging Matrix) می نامند قدرت تفکیک فضایی و زمانی و SNR به مراتب بیش از سایر کویل هاست.در حقیقت تکنولوژی Tim در MRI همانند تکنولوژی MDCT است که می توان با اندک زمانی حجم بالایی از بدن را اسکن نماید.52
اسلاید 53: کویل سالنوئید(Solenoid Coil)شدت میدان تولیدی در سلف وابسته به: تعداد حلقه هاماده سازنده سلفمیزان جریان ویژگی این نوع کویل:تولید میدان بسیار یکنواختمیزان SNR بالامعمولاً برای میدان های مغناطیسی ضعیف مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله در مگنت های open که جهت میدان عمودی است. 53
اسلاید 54: کویل مربعی (Quadrature Coil)از دو کویل عمود بر هم استفاده می شود. در نتیجه در زمانی که در کویل شماره 1 سیگنال نداریم (زاویه 0 و 180 درجه بین خطوط سیم پیچ و میدان) در کویل شماره 2 (بدلیل اینکه بین خطوط سیم پیچ و میدان زاویه 90 و270 است) حداکثر القا را داریم پس: می توان سیگنال بیشتر دریافت نمود. افزایش SNR به میزان کاهش زمان جمع آوری سیگنال ها54
اسلاید 55: 55Output channels, denoted I and Q (for in phase and quadrature respectively), send their respective signals along separate digitization and amplifier pathways. These signals are ultimately demodulated, processed, and recombined to create the final MR image.
اسلاید 56: کویل هلمهولتز(Helmholtz Coil)یک جفت کویل دایره ای شعاع هر کویل یکسانجریان هم جهت و یکسانمحور یکسانتولید میدان مغناطیسی نسبتاً یکنواختهدف آن بهبود سیگنالهایی است که در حجمی از بافت ایجاد می شوند . 56
اسلاید 57: Pediatric coilمعرفی کویل های مورد استفاده براساس نرم افزار آموزشیمعرفی کلی سیستم – آیتم 2- محل نصب کویل ها57
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.