NMR, MRI. Magnetic Resonance Imaging. Times, október 9 MRI

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "NMR, MRI. Magnetic Resonance Imaging. Times, 2003. október 9 MRI"

Csongor Fülöp
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Times, október 9 NMR, MRI Magnetic Resonance Imaging This Year s Nobel Prize in Medicine The Shameful Wrong That Must Be Righted This year the committee that awards The Nobel Prize for Physiology or Medicine did the one thing it has no right to do: it ignored the truth. Eminent scientists, leading medical textbooks and the historical facts are in disagreement with the decision of the committee. So is the U. S. Patent Office. Even Alfred Nobel s will is in disagreement. The committee is attempting to rewrite history. The Nobel Prize Committee to Physiology or Medicine chose to award the prize, not to the medical doctor/research scientist who made the breakthrough discovery on which all MRI technology is based, but to two scientists who later made technological improvements based on his discovery. WHAT EMINENT SCIENTISTS AND AUTHORS SAY MRI: orvosi diagnosztikát forradalmasító képalkotó módszer MRI Történelem Alapjelenségek (magspin, precesszió, rezonancia, gerjesztés-relaxáció) Képalkotás I: térkódolás Képalkotás II: kontraszt Kontrasztanyagok Műtermékek Veszélyek, kontraindikációk Alkalmazások, a jövő irányai

Medicine did the one thing it has no right to do: it ignored the truth. Eminent scientists, leading medical textbooks and the historical facts are in disagreement with the decision of the committee.

2 MRI történelem Raymond Damadian: rákos és normál szövetek T1 és T2 relaxációs idői különböznek. MRI: non-invazív tomográfiás módszer Raymond Damadian: US patent Paul Lauterbur: 2D MR képalkotó módszer Peter Mansfield: 3D MR képalkotó módszer Raymond Damadian: az első MR szkenner ( focused field módszer) Nobel-díj: Lauterbur, Mansfield NMR: Legtöbb Nobel-díjjal kitüntetett módszer (6) Otto Stern (1942), Isidor Rabi (1944), Felix Bloch, Edward Purcell (1952), Richard Ernst (1991), Kurt Wüthrich (2002) NMR: Alapelvek Magspinnel rendelkező magok: elemi mágnesek Gerjesztő impulzus B 0 B 0 B 0 B 0 A proton RF hullámot emittál gerjesztést követően. Tekercs Mágneses momentum: μ i =γl Kriogén mágnes Rádiofrekvenciáns tekercs γ = giromágneses hányados L = magspin Grádiens tekercs Vízmolekula Képanalízis (2D-FFT) NMR berendezés

MR szkenner ( focused field módszer) 2003 - Nobel-díj: Lauterbur, Mansfield NMR: Legtöbb Nobel-díjjal kitüntetett módszer (6) Otto Stern (1942), Isidor Rabi (1944), Felix Bloch, Edward Purcell

3 Mágneses tér hiányában: elemi mágnesek orientációja random Precesszió Mágneses térben: elemi mágnesek orientálódnak B 0 parallel E energiaszintek felhasadnak ΔE Precessziós vagy Larmor frekvencia: ω 0 =γb 0 antiparallel B 0 B MRI-ben hasznos atommagok: 1 H, 13 C, 19 F, 23 N, 31 P Makroszkópos mágnesezettség különböző energiaszinteken spintöbblet miatt Gerjesztés rádiófrekvenciás elektromágneses sugárzással B 0 M B 0 = mágneses tér M = makroszkópos mágnesezettség Rezonancia feltétel: Larmor frekvencia μ i Alacsony energia állapot proton esetében parallel M Magas energia állapot proton esetében antiparallel B 0 = mágneses tér M = makroszkópos mágnesezettség B 1 = besugárzott elektromágneses tér B 1 MRI-ben alkalmazott mágneses térerő: Föld mágneses térerejének ezerszerese MRI-ben alkalmazott elektronágneses sugárzás: Rádiófrekvencia

sugárzással B 0 M B 0 = mágneses tér M = makroszkópos mágnesezettség Rezonancia feltétel: Larmor frekvencia μ i Alacsony energia állapot proton esetében parallel M Magas energia állapot proton

4 Spin-rács relaxáció T1 vagy longitudinális relaxáció Spin-spin relaxáció T2 vagy tranzverzális relaxáció M z M xy free induction decay (FID) T1 relaxációs idő: elemi mágnes (proton) és környezete közötti kölcsönhatásra utal t t T2 relaxációs idő: elemi mágnesek (protonok) közötti kölcsönhatásra utal Spin-spin relaxáció T2 vagy tranzverzális relaxáció A spin-echo kísérlet Ismétlődő gerjesztő és relaxációs impulzusok: spin-echo szekvencia Gerjesztő impulzus (90 ) Refókuszáló impulzus (180 ) Gerjesztő impulzus (90 ) Refókuszáló impulzus (180 ) TURN BACK!! Erwin Hahn, 1949 T 2* T 2

kölcsönhatásra utal Spin-spin relaxáció T2 vagy tranzverzális relaxáció A spin-echo kísérlet Ismétlődő gerjesztő és relaxációs impulzusok:

5 MRI: az emberi test makroszkópos mágnesezettségét hozza létre Paul C. Lauterbur (1929-) indomitable : a rettenthetetlen Térbeli felbontású NMR kidolgozása voxel: térfogatelem pixel: felületelem, elemi képpont MRI képalkotás I: Térbeli felbontás Kép MRI képalkotás I: Térbeli felbontás B z Elemi 3D képpontok (voxel) definiálása és címezhetősége: grádiens tér segítségével B y B x

térfogatelem pixel: felületelem, elemi képpont MRI képalkotás I: Térbeli felbontás Kép MRI

6 Az NMR jel térbeli kódolása: mágneses térgrádiensek X-gradient coil NMR jel térbeli kódolása: a precesszió frekvenciaváltozására épül y-coil z-coil x-coil Grádiens tekercsek Y-gradient coil RF tekercs beteg Z-gradient coil Fourier transzformáció MRI képalkotás II: színfelbontás (kontraszt) relaxációs idők alapján MRI képalkotás II: színfelbontás (kontraszt) spinsűrűség és relaxációs idők alapján A szövet B szövet Tranzverzális jelveszteség Zsír Liquor Rövid T1 Hosszú T1 Idő (ms) T1-súlyozás protonsűrűségsúlyozás T2-súlyozás

II: színfelbontás (kontraszt) relaxációs idők alapján MRI képalkotás II: színfelbontás (kontraszt) spinsűrűség és relaxációs idők

7 MRI: képi információ manipulálása I MRI: képi információ manipulálása II Térbeli projekció ( volume rendering ) Újraszeletelés merőleges síkban Kontrasztanyagok Pozitív: paramágneses elemek (T1 kontraszt): Gd, Mn Negatív: szuperparamágneses, ferromágneses (T2 kontraszt): FeIII, MnII Mozgás Műtermékek Fémek (implantátum, sérülés) CT Haemochromatosis hepatis MR T2 Mozgási artefakt Fém az orbitában

kontraszt): Gd, Mn Negatív: szuperparamágneses, ferromágneses (T2 kontraszt): FeIII, MnII Mozgás

8 Veszélyek, kontraindikációk Sztatikus mágneses tér - fémtárgyak Kontraindikációk: beépített eszközök (pacemaker, defibrillátor, hallókészülék, csontnövekedést serkentő készülék, gyógyszeradagoló), neurostimulátorok, agyi aneurysma csatok, régi típusú szívbillentyúk Grádiens tér - áramindukció Rádiófrekvenciás tér - hőhatás (szemlencse, here) Alkalmazások: Anatomiai képalkotás Multiple sclerosis Proton súlyozás (sagitalis) Proton súlyozás (transversalis) (transversalis) T1 súlyozás (kontrasztanyaggal) Anatomiai képalkotás: Onkológia Anatomiai képalkotás csont és lágyrészek (cysta) Proton sűrűség (Agyi metastasis) T1 súlyozás kontrasztanyaggal (Emlő carcinoma) Rheumatoid arthritis térd Rheumatoid arthritis csukló (chondrosarcoma) (szalag szakadás) (hernia) (cervix carcinoma) (prostata carcinoma) Osteoporosis (femur)

sclerosis Proton súlyozás (sagitalis) Proton súlyozás (transversalis) (transversalis) T1 súlyozás (kontrasztanyaggal) Anatomiai képalkotás: Onkológia Anatomiai képalkotás csont és lágyrészek (cysta)

9 Az MRI sokkal több mint anatomiai képalkotás... MRI: Non-invazív angiográfia képszelet 2008 telített spinek véráram Első MRI képek 1972 State of the art 3D képek dinamikus képalkotás nagy felbontás Kutatásban - a jövő kvantitatív képalkotás sejtspecifikus kontrasztanyagok in vivo spektroszkópia funkcionális képalkotás multimodális képalkotás telítetlen spinek MRI: Non-invazív angiográfia MRI mozgókép Nagy időfelbontású felvételek alapján arteria carotis Circulus arteriosus Willisii Aortabillentyű nyílása-záródása

képalkotás nagy felbontás Kutatásban - a jövő kvantitatív képalkotás sejtspecifikus kontrasztanyagok in vivo spektroszkópia

10 MR Spektroszkópia Diffúziós képalkotás Kémiai eltolódás (chemical shift) Metabolitok azonosítása Tumordiagnosztika Anizotróp vízdiffúzió: kontrasztkpződés Idegpályák visgálata: traktográfia Corpus callosum Funkcionális MRI (fmri) Élettani folyamattal szinkron felvett Nagy időfelbontású képsorozat MRI információ szuperponálása egyéb információval (PET) Aktiváció az acusticus cortexben Villogó fény hatása a látókéregre

callosum Funkcionális MRI (fmri) Élettani folyamattal szinkron felvett Nagy időfelbontású képsorozat MRI

11 Szuperponált MRI és PET képsorozat PET aktivitás: szemmozgatás során Térbeli rekonstrukció

Hasonló dokumentumok

Times, 2003. október 9 MRI

Times, 2003. október 9 MRI: orvosi diagnosztikát forradalmasító képalkotó módszer This Year s Nobel Prize in Medicine The Shameful Wrong That Must Be Righted This year the committee that awards The Nobel