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*<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