Magnetic Resonance Imaging

Die Kernspintomographie, auch Magnetresonanztomographie oder Magnetresonanztomographie, MRI oder einfach bekannt ist, ist eine Technik der Bilderzeugung hauptsächlich für diagnostische Zwecke in der Medizin verwendet wird, basierend auf dem physikalischen Prinzip der Kernspinresonanz.

Das Adjektiv "nuclear" bezieht sich auf die Tatsache, dass das Dichtesignal in RM wird durch den Atomkern des Elements als angegeben, während in den meisten gebräuchlichen Röntgenbildgebungsverfahren, das Röntgendichte wird durch die Merkmale der Elektronenorbitale der Atome treffen bestimmt durch Röntgenstrahlen Diese weitere Spezifikation keine Zweideutigkeit einführen und vermeidet Missverständnisse mit Kernzerfall, das Phänomen, durch die der RM hat nichts gemeinsam.

Die RM wird allgemein als nicht schädlich für den Patienten, und die letztere nicht mit ionisierender Strahlung, wie im Falle von Verfahren unter Verwendung von Röntgenstrahlen oder radioaktive Isotope unterzogen.

Das von Magnetresonanzbildern enthaltenen Informationen sind wesentlich verschieden von denen der anderen bildgebenden Verfahren ist es möglich, zwischen den Geweben zu unterscheiden, basierend auf ihrer biochemischen Zusammensetzung, auch werden die Bilder der Körperabschnitte auf drei verschiedenen Ebenen haben, welche Aber es gibt nicht die Dreidimensionalität.

Es gibt verschiedene Anwendungen, bei der Magnetresonanzbildgebung, wie Magnetresonanztomographie, Diffusion und funktionelle MRI.

Die Nachteile dieser Technik sind in erster Linie die Kosten und die erforderliche Zeit zur Aufnahme von Bildern.

Physikalische Grundlagen

Das Arbeitsprinzip basiert auf dem Gegenstand der Patient zu einem starken statischen Magnetfeld beruht. Die Intensität des Magnetfeldes kann von Zehntel tesla variieren, für kleine Maschinen zur Untersuchung der Gelenke für die Maschinen auf dem Markt für diagnostische Zwecke gewidmet bis 3 Tesla. Einige Maschinen für die funktionelle Magnetresonanztomographie derzeit auf dem Markt zu erreichen Felder 7 T, während unter den Versuchseinrichtungen sind in der Entwicklung von 08.09 T.

In dem statischen Magnetfeld die Spins der Protonen innerhalb der Gewebe dazu neigen, die Kraftlinien anzugleichen; weil die Spins in einer Richtung parallel ausgerichtet sind in einer Reihe höher als die Stoffe, um eine leichte Gesamtmagnetisierung besitzen. Diese Ausrichtung ist keine absolute, sondern die Spins der verschiedenen Protonen beginnen, eine Präzession um die Richtung des magnetischen Feldes zeigen.

Diese Präzession ist eine typische Frequenz sogenannte Larmorfrequenz, die in der Größenordnung von MHz und damit im Bereich der Radiofrequenz liegt; Wenn dann der Patient um genau dieser Frequenz und ausreichende Energie angelegt eines rotierenden Magnetfelds ist es möglich, die Magnetisierung der Protonen um einen beliebigen Winkel, der auf die Art von Bildern, die erhalten werden soll, hängt zu drehen.

Bereitstellung dieser Energie mit der gleichen Frequenz der Präzession ist das Phänomen, das den Namen gibt "Resonanz" -Methode; Dies ist das gleiche Prinzip, dass das Bereitstellen des Lade zum richtigen Zeitpunkt kann die Amplitude der Schwingungen eines Schwenk zu erhöhen, obwohl in diesem Fall auf der atomaren Ebene verwendet.

Nach dem Puls, wie die Spins der Protonen neigen dazu, in ihren Ausgangszustand der Ausrichtung entlang des Feldes zurückzugeben; mittels einer Empfangsspule wird den Trend der Magnetisierung in der Ebene senkrecht zum Hauptmagnetfeld gemessen. Eine derartige Lockerung erfolgt mit zwei Zeitkonstanten unterscheiden: Die erste, mit T1 bezeichnet ist, zeigt die Geschwindigkeit, mit welcher rekonstruiert die direkte Magnetisierung entlang der Richtung des Hauptfeldes, und hängt von der Wechselwirkung zwischen Protonen und den umgebenden Molekülen, zweiten angegebenen T2 bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der sie die Komponente der Transversalmagnetisierung in idealen Bedingungen zerstört, und hängt von der Wechselwirkung von Protonen gegenseitige Nachbarn. In realen Situationen wird die Querkomponente, weil der Verlust der Phasenkohärenz zwischen den Protonen der beobachteten Probe zerstört wird, mit einer Zeit aufgerufen T2 * & lt; t2. Da die Expression von verschiedenen physikalischen Eigenschaften, diese Konstanten sind Funktionen der Intensität des magnetischen Feldes und im allgemeinen voneinander unabhängig.

Theoretisch wäre es möglich, Messungen durch Erfassen der durch eine Vielzahl von Atomkernen, wie Natrium, Phosphor, Kohlenstoff und Wasserstoff ausgesandte Signal wird durch Einstellen der Resonanzfrequenz der Radiofrequenz-Spulen auf den entsprechenden Wert. Jedoch im diagnostischen Bereich wird derzeit fast ausschließlich Wasserstoff als Quelle für das Signal verwendet.

MRI vom medizinischen Standpunkt aus

Auf den ersten Blick ein Bild der Resonanz ist ähnlich einer mittels Computertomographie erhaltenen Bild. Äußerlich Geräte an einen TC und für eine Resonanz sind oft ähnlich: Der Hauptunterschied ist die Länge des Rohres, in dem die Patienten, kleinere im Falle von CT, im Falle der MRT in der Regel größer ist eingelegt. Sowohl des Patienten, auf einem motorisierten Tisch, es in einem Ring eingelegt ist. Obwohl dies die häufigste Form für eine MRI-Maschine Mensch, sind andere Geometrien möglich.

Der Patient muss nicht tragen alles von Metall potenziell ferromagnetischen, wie Uhren, Armbänder, Halsketten gemacht; insbesondere darauf zu achten, um sicherzustellen, dass der Patient in der Vergangenheit als Folge von Zwischenfällen, wie Metallspäne in den Geweben oder chirurgische Eingriffe, die die Anlage aus ähnlichen Materialien zur Verfügung gestellt haben, eingereicht werden, blieb gelitten. Objekte aus ferromagnetischem Material in einem starken Magnetfeld getaucht laufen erhebliche Kräfte, die sie verursachen können, zu driften, was zu Gewebeschäden, zum Beispiel im Falle von Chips, die in der Nähe von Blutgefäßen verwendet werden kann; sogar in Abwesenheit dieses Risiko, das Vorhandensein von ferromagnetischen Material, zur Änderung des elektromagnetischen Feldes, das Gewebe ausgesetzt, kann eine anormale Erwärmung des umgebenden Gewebes zu verursachen, was zu einer möglichen Beschädigung.

Das Vorhandensein von Implantaten, Gefäßclips, Stents, Herzschrittmachern und anderen medizinischen und chirurgischen Vorrichtungen können in vielen Fällen verhindern, dass die Ausführung oder die korrekte Ablesung des Tests. Seit den 1990er Jahren werden sie verwendet, immer häufiger Materialien RM-kompatiblen, aber mit zunehmender Leistung von Geräten wie Problem bezieht wenn vivo: Aus diesem Grund ist es notwendig, zu wissen, für jedes Material verwendet, die bis zu diesem magnetischen Feldstärke von als RM-frei.

Magnetresonanzbilder, sie haben in der Regel eine Größe von 256 × 256 Pixeln, 1024 x 1024 Pixel für eine Tiefe von 16 Bit / Pixel. Dies führt zu einer ziemlich geringen Eigenraumauflösung, aber die Bedeutung dieser Überlegung ist die Tatsache, in der Lage zu unterscheiden, beispielsweise zwischen einem Gewebe der Leber und Milz oder gesundem Gewebe von den Läsionen. Die Scan-Zeiten sind viel länger als andere radiologische Techniken und die zeitliche Auflösung ist in der Regel sehr gering.

Ein wesentliches Merkmal der Resonanz ist die Möglichkeit, die Art der Kontrast des Bildes durch einfaches Modifizieren der Reihenfolge der Anregung, die bei laufender Maschine variieren. Zum Beispiel, können Sie hervorheben oder das Signal zu unterdrücken aufgrund des Blutes, oder sich über funktionale und nicht nur morphologische.

Magnetresonanztomographie ist eine Technik zur multiplanaren Bildgebung, da sie Bilder auf Axialebenen oder nehmen koronal, sagittal und multipara, da die verwendeten Bezugsparameter sind beide Protonendichte, die Relaxationszeiten T1 und T2.

Gesundheitsrisiken

Die Untersuchung der Magnetresonanztomographie, da sie die Absorption von ionisierender Strahlung von dem Patienten umfasst, ist im Vergleich zu CT, wenn es keine Notwendigkeit, eine hohe räumliche Auflösung haben gezeigt ist. Darüber hinaus ist es im Falle von lokalisierten Läsionen im Gewebe in der Nähe von Knochenstrukturen, die nicht durch Röntgenstrahlen nachgewiesen werden konnte nützlicher

Für, wenn es die Sicherheitsmaßnahmen betrifft Arbeitnehmer, für die Patienten und für das Personal sind wichtige Kontrollverfahren auf alle ferromagnetischen Materialien.

Für Betreiber, es war nicht nachgewiesen worden, gesundheitliche Schäden von einem Aufenthalt in statischen Feldern resultierenden, obwohl alle geltenden Vorschriften für das Risiko und geben dabei den Arbeitgeber direkt verantwortlich.

Es gibt tragbare Instrumente für die langfristige Abtastung des Magnetfeldes.

Anwendungen

Das Analysegerät wird verwendet, um zu analysieren, überprüfen Sie das Vorhandensein von bestimmten Krankheiten:

  • Alzheimer: dank der Diffusions-Tensor-Wasser in der weißen Substanz ist die Untersuchung der frühen Reduktion der Strahlen Die FO bei dieser Erkrankung.
  • Multiple Sklerose
  • Prozesse der Erweiterung
  • Schlaganfall
  • Für die Untersuchung von chemischen Substanzen
  • Analyse für die Untersuchung von Gehirntumoren

Brain MRI

Die Untersuchung des Gehirns ist vorzugsweise mit dieser Technik, wie in Fällen von Multipler Sklerose und Schlaganfall erfolgen.

Darüber hinaus ist eine Verwendung der funktionellen Untersuchung des Gehirns, deren aktive Bereiche auf der Grundlage der BOLD-Signal, abhängig von dem Grad der Sauerstoffversorgung des Blutes hervorgehoben. Aber MRI ist nur die jüngste Phase der Hirnaktivität, wobei eine Technik, die Bewegung der Protonen erkennt: Nerven-Aktivität kann in der Tat so zerlegt werden:

  • Nerventätigkeit: von Elektroenzephalogramm ausgelegt
  • Verschiebung der Ionenströme
  • Aktivierung der Natrium-Kalium-Pumpe mit ATP-Verbrauch
  • Verbrauch von Glukose zur Energiegewinnung: Bühne mit PET untersucht werden
  • Training der Gehirnwellen: Studie von FRM.

Technologie

Ein Scanner wird kommerziell hauptsächlich durch Elemente, die statische Magnetfelder zu erzeugen, oder Variablen, die in Zeit und Raum, durch eine komplexe Steuerelektronik koordiniert gebildet. Diese Elemente sind:

  • der Hauptmagnet, ist deren Funktion, um ein statisches Magnetfeld hoher Intensität und homogen um die Polarisation der Kerne ermöglichen schaffen;
  • die Hochfrequenzspulen, die den rotierenden Magnetfeldes bei der Larmor-Frequenz zu erzeugen;
  • Gradientenspulen, die magnetische Felder, die linear im Raum variieren kann, unabdingbar für die Erzeugung von Bildern zu erzeugen;
  • verschiedene Zusatzspulen, die um Unebenheiten auszugleichen oder um die Geometrien der Hauptfelder in anderer Weise modifizieren zu dienen.

Hauptmagnet

Der Hauptmagnet ist die größte und teuerste Komponente des Scanners, und der ganze Rest des Scanners kann als Hilfs um es zu werden. Seine Funktion ist, ein konstantes Magnetfeld in Raum und Zeit zu schaffen. Der wichtigste Spezifikation eines Magneten für die magnetische Resonanztomographie ist die Intensität des Feldes erzeugt wird. Magnetfelder von größerer Intensität erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis des Bildes, so dass eine höhere Auflösung oder schneller Scans. Höhere Intensitäten Magneten erfordern jedoch teurer und höhere Wartungskosten, zusätzlich zu müssen Sicherheitsmaßnahmen genauer. Im Moment sind 1,5 T magnetischer Felder als ein guter Kompromiss zwischen Kosten und Leistung für den allgemeinen klinischen Einsatz. Ist jedoch, ausgehend die Einführung von Magnetfeldern an 3T insbesondere für Anwendungen der funktionellen Kernspintomographie des Gehirns oder der kardialen Bildgebung. Einige Studien sind im Gange hinsichtlich Bildgebung bei Menschen mit 7T Magnetfelder und baut derzeit Ganzkörperscannern auf 11,7 T. Für Experimente an Mäusen und Kleintiere, Magnetfeldern bis zu 17 T Sie werden derzeit verwendet.

Ein ebenso wichtiger Parameter zur Beurteilung der Qualität eines Magneten ist ihre Homogenität: Die Schwankungen in der Intensität des Feldes innerhalb des beobachteten sollte weniger als 0,001% sein Region.

Drei Arten von Magneten verwendet werden:

  • Permanentmagnet. Herkömmliche Magneten von ferromagnetischen Materialien können verwendet werden, um das Hauptfeld zu erhalten. Magneten dieses Typs sind sehr sperrig, aber nach der Installation erfordern wenig Wartungsaufwand. Die Permanentmagnete können nur begrenzte Schärfentiefe zu erreichen, und haben langfristige Stabilität und Homogenität nicht ausgezeichnet. Sie werfen aber auch Probleme der Sicherheit, da das Magnetfeld kann nie deaktiviert werden.
  • Resistiven Elektromagneten. Es ist ein Magnetkupferkabel. Die Vorteile dieser Art von Magneten sind ihre niedrigen Kosten, aber die Intensität des Feldes begrenzt ist und die geringe Stabilität. Der Elektromagnet erfordert einen erheblichen elektrischen Strom, um den aktiven Bereich, die es teuer zu bedienen ist aufrecht zu erhalten. Diese Lösung ist in der Regel überflüssig.
  • Supraleitenden Elektromagneten. Wenn ein Titan-Niob-Legierung wird durch flüssiges Helium bei 4 K abgekühlt ist, wird es supraleitend, das heißt, reduziert den elektrischen Widerstand Null. Konstruieren eines Elektromagneten mit einem supraleitenden Kabels ist es möglich, sehr hohe Feldstärke mit ausgezeichneten Stabilitätseigenschaften zu erhalten. Der Aufbau eines solchen Magneten ist extrem teuer und Helium zum Kühlen ist teuer und sehr schwierig zu handhaben. Trotz der Kosten, sind Helium-gekühlte supraleitende Magnete, die am häufigsten verwendete in moderne Scanner. Trotz der Isolierung, die Wärme in der Umgebung des Scanners verursacht eine langsame Sieden und Verdampfung von flüssigem Helium. Deshalb ist es notwendig nach oben regelmäßig Helium. Aus diesem Grund kann ein Kryostat verwendet, um das Helium verdampft kondensieren. Sie sind auch gegenwärtig verfügbaren Scanner ohne Kühl Helium, in dem das Kabel des Magneten direkt vom Kryostaten gekühlt.

Die Hauptmagnete sind in verschiedenen Formen erhältlich. Die Permanentmagnete sind am häufigsten in der Form eines Hufeisens hat, während jene in dem Supraleiter im allgemeinen toroidförmigen. Es ist jedoch manchmal auch verwendet Permanentmagneten und supraleitende Magnete Vierantmutter.

Gradientenspulen

Grundkomponente eines Scanners für die Bildgebung sind "gradient coils", die Wicklungen, in denen der Strom, der fließt, wird gemäß den Richtlinien der Anregungssequenz moduliert wird, und die den Zweck haben, Modifizieren der Intensität des magnetischen Feldes entlang die drei Raumachsen. Ihr Hauptmerkmal ist die Erzeugung von magnetischen Feldern, die linear variiert entlang einer Richtung der Intensität und sind in Bezug auf die beiden anderen gleichförmig.

Beispielsweise durch die Aktivierung nur der Gradientenspule entlang der Z-Achse, so wird ein gleichförmiges Feld innerhalb des Magneten in einer XY-Ebene zu haben, während in der Z-Richtung wird entsprechend der Formel berechnet, wobei die anfängliche Intensität des Magnetfeldes zu variieren, und ist die Intensität des Gradienten, in t / m gemessen. Typische Werte für die Systeme der Steigungen der Scanner auf dem Markt Bereich von 20 mT / m bis zu 100 mT / m. In der Praxis, während eines Scanners, die einen nützlichen Bereich für Abbildungs ​​50 cm lang, und eine Feldstärke von 1,5 T hat, wenn eine Gradientenspule aus 20MT / m bei maximaler Intensität aktiv, es wird 1.495 T an einem Ende sein, und 1,505 T in einen anderen.

Die Wirkung der Gradientenspulen, die Resonanzfrequenz der Kerne in Abhängigkeit von der räumlichen Position ändern. Dieses Konzept ist die Basis für die Erzeugung von Bildern.

Geometrie der Gradientenspulen

Die meisten Scanner derzeit auf dem Markt haben einen Magneten Torusform supraleitend. Aus diesem Grund haben die Gradientenspulen unterschiedlicher Geometrien abhängig von der Raumrichtung, in der sie aktiv sind, so daß sie in die Struktur des Scanners integriert werden. Aufgrund der unterschiedlichen geometrischen Form, die Leistung der Spulen sind nicht gleich. Im Allgemeinen ist die Spule gerichtet entlang der Z-Achse erzeugt ein Magnetfeld homogener und linear, wie es ist solenoidal und die Gleichungen, die das Feld in diesen Bedingungen regeln sind relativ einfache Lösung.

Jedoch wegen der physikalischen Eigenschaften des magnetischen Feldes, ist es unmöglich, einen perfekt linearen Bereich zu erhalten, und in einer einzigen Richtung orientiert ist. Insbesondere sind die dritten Maxwellgleichung:

Sie bestreitet die Möglichkeit der Schaffung eines Feldes sich linear im Raum ohne Bildung Variante Felder unterschiedlich in den anderen Raumrichtungen ausgerichtet. Aus diesem Grund wird die Gradientenspulen, aber gut gestaltet, können sie nicht eine gleichbleibende Qualität in allen für die Bildgebung verfügbaren Platz zu halten und in der Praxis einige Interventionen notwendige Korrektur des endgültigen Bildes, die Berücksichtigung nicht-Idealität der nehmen Feld. Insbesondere sind die Felder, die gleichzeitige Erhöhung der Intensität im Verhältnis zum Quadrat der Entfernung von der Mitte des Magneten, und insbesondere in den Phasenbildern sichtbar.

Zusatzspulen

Um die Hauptmagnetspulen können andere ebenfalls zusätzlich zu den Gradientenspulen, die die Funktion der Verbesserung der Eigenschaften des Systems selbst haben gefunden werden.

Shim-Spulen

Diese Spulen haben den Zweck der Schaffung von Magnetfeldern erzeugen, die die Unvollkommenheiten und Nichtlinearität des Haupt Magnetfeld aufzuheben, so daß, um es homogen ist und daher möglichst konstant zu der Larmor-Frequenz in dem Bereich, von dem Sie Abbildungs ​​möchten aufrechtzuerhalten.

Anstelle der Rollen elektronisch zusätzlich dazu gesteuert wird, oder öfter, verwendet er auch eine "passive Trimm" von Elementen aus ferromagnetischem Material in der Nähe der Hauptmagnetfeld versendet, das die Flusslinien verzerren konstituiert

Spulen der Abschirmung

Diese Spulen können unabhängig voneinander gesteuert werden oder einfach Wicklungen induktiv mit den Gradientenspulen gekoppelt sind.

Der Zweck dieser Wicklungen besteht darin, ein magnetisches Feld, das mit dem primären Feld oder mit dem durch die Gradientenspulen in den Punkten, wo es wie ein Magnet auf der Außenseite des Magneten nicht erwünscht ist, beispielsweise hergestellt verschwindet.

Obwohl keine bekannten schädlichen Wirkungen von einem statischen Magnetfeld auf den organischen Geweben, zumindest die Intensität für die diagnostische Bildgebung verwendet wird, ist es gute Praxis, um zu versuchen, um die unerwünschten Bereichen zu reduzieren, sowohl aus Gründen der Vorsorge für den Schutz der elektrischen und elektronischen Geräten in der näheren Umgebung der Scanner und die Scanner selbst. Variierende Magnetfelder erzeugen Ströme in Leitern, die Einmischung in die Ausrüstung und biologische Wirkungen in Lebewesen schaffen können, weil sie mit dem schwachen elektrischen Feld der Neuronen stören induziert, wodurch periphere Stimulation der motorischen Nervenzellen oder, in schweren Fällen, temporäre Störung sehen, um die Stimulation von Herzfasern, mit der Gefahr von Kammerflimmern.

Bildgebungsverfahren

Eine Folge von Hochfrequenzimpulsen und die Anwendung von Gradienten bildet die sogenannte "Impulsfolge" oder "Sequenzen von Anregungs". Die Hochfrequenzimpulse haben die Funktion, um das Gleichgewicht der Spins zu stören und um das Signal zu erzeugen, wobei die Gradientenpulse Einfluß auf die Frequenz und Phase des empfangenen Signals, und notwendig sind, um den Erhalt des Bildes.

Imaging

Die Erzeugung der Bilder erfolgt durch die wiederholte Erfassung von Signalen, die aus dem Körper und durch die entsprechende Modulation der Gradientenspulen. Durch die Sicherstellung, dass jeder Bildvoxel eine Frequenz und / oder eine unterschiedliche Phase in Bezug auf alle anderen, ist es in der Lage, die Signale, die von einer einzigen Portion zu trennen.

Die Abbildung wird durch drei separate Prozesse durchgeführt:

  • die Auswahl einer "Scheibe";
  • Codierung in Frequenz;
  • die Phasenkodierung.

Die Auswahl der "Scheibe"

Die Anwendung eines Gradienten in einer Richtung, bewirkt der Larmorfrequenz der Atomen variieren linear entlang dieser Richtung. Infolgedessen wird der Körper innerhalb des Magneten in Böden, Einzelfrequenz parallel aufgeteilt. Ein Funkimpuls mit einer bestimmten Frequenz angelegt wird, während der Gradient aktiv ist, wird eine einzige Ebene anzuregen, so dass in der Gleichgewichtsbedingung alle anderen.

Frequenzkodierung

Anlegen eines Gradienten Impuls nach der HF-Energie bei der Erfassung des emittierten Signals sich linear entlang der Raum, der den Emissionsfrequenz von Protonen. Das erfasste Signal ist die Summe der Signale bei verschiedenen Frequenzen, die durch die Fourier-Transformation erhaltenen werden. So dass sie auf jede Frequenz mit einer räumlichen Lage, einen Ort erhalten Sie in einer Dimension. Um einen Spin in der zweiten Raumrichtung zu suchen, müssen Sie die Codierungsphase zu verwenden.

Phasenkodierung

Der Gradient in der zweiten Raumrichtung nach dem HF-Puls, aber vor dem Erwerb aufgetragen. Die Spins entlang dieser Richtung zu dem Zeitpunkt der Übernahme wird eine Phase gleich ist, wobei die Larmorfrequenz erworben haben, ist die Koordinate entlang der Achse der Codierung und der Zeit der Anwendung des Gradienten. Ein einzelner Phasenkodierung nicht ausreicht, um räumliche Information zu erhalten, dafür ist es notwendig, dass die Sequenz mehrmals wiederholt werden, um eine signifikante Stichprobe zu erhalten, entlang der Richtung der Phase.

Basensequenzen

Verschiedene Arten von Sequenzen führen zu Bildern, die verschiedene Eigenschaften der Textilien zu markieren; insbesondere zwei Sequenzen Klassische dienen jeweils identifizieren, T1 und T2. Beide beruhen auf der Anwendung von zwei Impulsen Hochfrequenz in der Lage, in den Raum von 90 ° und 180 ° zu drehen den Magnetisierungsvektor, aber die beiden Impulse werden in umgekehrter Reihenfolge in den beiden Sequenzen. Man nennt sie Inversion Recovery und Spin-Echo. Die Anwendung eines einzelnen Impulses, die sich drehen, die Magnetisierung von 90 ° erzeugt eine Folge von Namen Sättigung Wiederherstellung.

Saturation Recovery-

Hilfe Free Precession eines Spins in einem magnetischen Feld nach einem 90 ° -Hochfrequenzimpuls Spielmedien

In dieser Sequenz ist es nur ein Impuls in der Lage, den Magnetisierungsvektor um 90 ° drehen, womit die gesamte Magnetisierung, das auf der Achse parallel zu dem Hauptfeld an der Querebene angewandt wird. Die Präzession dieses Vektors erzeugt ein Schwingungssignal monochrom mit der Larmor-Frequenz, die entsprechend einem exponentiellen Gesetz mit einer Zeitkonstante T2 * gedämpft wird, die so genannte freie Induktionsabfallssignal:

wobei m0 die vorliegende Magnetisierung zur Zeit des Impulses auf die Längsachse um 90 ° ist die Larmor-Frequenz & nu; L et verstrichenen Zeit. Wenn das System im Gleichgewichtsbedingungen zur Zeit des Pulses war, dann M0 hängt nur von der Dichte der Spins, wenn die Sequenz wird schnell wiederholt, wobei das System keine Zeit hat, um zum Gleichgewichtszustand zurückzukehren, und dann wird die anfängliche Magnetisierung Es wird derjenige, der es geschafft hat, in der Zeit TR erholen, und dann durch Mitarbeiter t1 sein. Aus diesem Grund sind Sequenzen mit TR sehr klein im allgemeinen festgesetzten t1 gewogen.

Inversion Recovery

Hilfe Darstellung der Spins in einer Sequenz von Inversion-Recovery Spielmedien

In dieser Sequenz zwei Impulse auf Radiofrequenz für jede Wiederholung bei 90 ° angelegt wird, die erste bei 180 °, und der zweite, nach einer Zeit ti.

Der erste Impuls kein Signal zu erzeugen, in dem die Magnetisierungsrichtungswechsel bleibt aber parallel zu dem Hauptmagnetfeld; es wird jedoch dazu neigen, nach einem exponentiellen Gesetz durch die folgende Formel wieder das original:

Zum Zeitpunkt tl wird die Magnetisierung in der Richtung parallel zur Hauptachse gedreht, bis sie in der Querebene, in welcher die Präzessionsbewegung Starten kommt. Diese Bewegung erzeugt ein Signal mit der Stärke proportional zu dem Modul des Vektors Magnetisierung und daher proportional zu. Wie beobachtet werden kann, da Ti ein von der Bedienungsperson gewählten Parameter, die Intensität des Signals hängt von den physikalischen Parameter Ti und der anfänglichen Magnetisierungsvektor M0, proportional zu der Protonendichte. Wenn Sie eine genaue Messung dieser Parameter erhalten möchten, müssen Sie mehrere Scans mit unterschiedlichen TI gefolgt von einer Operation der nichtlineare Regression.

Der Hauptzweck der Sequenzen Inversion Recovery ist die Unterdrückung des Signals des Fettgewebes oder Blut, wie die Wahl einer Ti gleich dem Signal aus dem entsprechend der gewählten t1 Gewebe aufgehoben. Um eine gültige Fettunterdrückung Wert typisch in der Ausrüstung zu erhalten, um sein 1,5 T ist etwa 150 bis 170 ms.

Spin-Echo

Hilfe Darstellung der Spins in einer Folge von Spinecho Spielmedien

Auch in diesem Fall sind wir gewohnt zwei HF-Impulse 90 ° und 180 °, diesmal jedoch in umgekehrter Reihenfolge im Vergleich zu der Sequenz der Inversionswiederherstellung angewendet. Das erste Signal 90 ° dreht ganze Magnetisierung in der Querebene in Bezug auf das angelegte Magnetfeld und erzeugt ein Signal FID, die mit der Zeitkonstante T2 * Null tendiert. Anwendung nach einem bestimmten Zeitintervall TE / 2 ein Impuls auf 180 °, die Richtung, in der die Spins voran ändert. Da jeder Spin ist in der gleichen Magnetfeld zuvor eingetaucht, es "come back" mit der gleichen Geschwindigkeit wie vor, was zu einer "Rücklauf" der Phasen und einem Rückkauf der Konsistenz auf dem Teil des Signals. Zu der Zeit TE die Spins werden alle wieder in Phase, und wird ein Echo, dessen maximale Amplitude wird kleiner als die Größe des FID zuvor aufgezeichnete, da in der Zwischenzeit die Spins eine gewisse Zerfalls t2 erhalten haben zu produzieren. In der Praxis wird der Betrag des Vektors Magnetisierung quer zu der Zeit TE gleich:

wodurch ein Echo Amplitude proportional zu diesem Wert. In ähnlicher Weise wie im vorherigen Fall, die physikalischen Parameter, von denen hängt die Amplitude dieses Signals gibt die Entspannungszeit t2 und die Protonendichte.

Bildgebenden Verfahren

Im Gegensatz zu anderen bildgebenden Verfahren, das die Erfassung von Informationen über eine einzige physikalische Größe zu ermöglichen, die magnetische Resonanz-Bildgebung erzeugt Bilder, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften beziehen, abhängig von der Art der Sequenz verwendet wird. Bilder von verschiedenen physikalischen Größen sollen verschiedene Kontrast.

Contrasts "classic"

Bildgebungsmodalitäten häufigste und historisch früher als die anderen vier:

  • Protonendichte;
  • Wiege t1;
  • mit einem Gewicht von t2;

Für eine vollständige morphologische Analyse der untersuchten Region, die mindestens zwei dieser Gegen sie erworben werden. Paramagnetische Kontrastmittel wie Gadolinium haben Eigentum erheblich reduzieren die t2 der Gewebe, mit denen sie in Kontakt kommen, und folglich Bilder mit diesem Kontrast effektiv die Bereiche durch den Agenten diente hervorzuheben. Dies ist nützlich, beispielsweise zur Gewinnung von Angiogramme und zur Visualisierung von Blutungen.

Der Kontrast t2 erkennt besonders gut Serum, Rückenmarksflüssigkeit und Wasser, und wird verwendet, um zu beurteilen, ob es Ödem insbesondere Läsionen.

Verbreitung

Dieser Typ von Bilderzeugungs Messung der Diffusion von Wassermolekülen in biologischen Geweben. In einem Medium isotrop, die Moleküle der Flüssigkeit bewegen, um die Brownsche Bewegung caasuale. Anstatt in biologischen Geweben kann anisotrope Diffusion. Beispielsweise ein Wassermolekül innerhalb eines Axons eines Neurons hat eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit von Überquerung der Membran Myelin. Folglich wird das Molekül, vor allem entlang der Faserachse Neural bewegen. Umkippen des Konzepts, wenn wir zu messen, dass die Wassermoleküle in einem bestimmten Bereich entlang einer bestimmten Richtung bewegen, können wir davon ausgehen, dass die meisten der Fasern in dem Bereich parallel zu dieser Richtung ausgerichtet sind.

Die Technik der Diffusion Tensor Imaging, um die Diffusion in den drei Raumrichtungen und Anisotropie in einem einzelnen Voxel zu messen. Dies ermöglicht das Verfolgen der Karten von den Richtungen der Fasern des Gehirns, die Verbindungen zwischen den verschiedenen Bereichen zu untersuchen oder zu untersuchen Bereichen neuronaler Degeneration und Demyelinisierung bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose.

Eine weitere Technik zur Messung von Diffusions ist die diffusionsgewichtete Bildgebung. Diese Technik erlaubt die Messung der Distanz der Diffusion der Wassermoleküle. Je kürzer dieser Abstand ist, desto heller erscheint es den entsprechenden Bereich. Nach einer zerebralen Ischämie, die DWI-Bilder sind sehr empfindlich gegen pathophysiologischen Veränderungen, die in der Läsion auftreten wird vermutet, dass die Erhöhung der Barrieren gegen die Diffusion von Wassermolekülen als Ergebnis ein cytotoxisches Ödem ist für den Anstieg des Signals in verantwortlich Ein Scan DWI. Andere Theorien legen nahe, dass der Effekt aufgrund von Änderungen der Zellpermeabilität oder Verlust der zytoplasmatischen Strömung von ATP-abhängig ist. Innerhalb von 5-10 Minuten nach dem Beginn der ischämischen Symptome Die erhöhte DWI Signal erscheint und bleibt für bis zu zwei Wochen. Der TC, die für ihre geringe Empfindlichkeit Ischämie akutem, wird normalerweise verwendet, um zu verifizieren, dass es keine Blutung, die die Verwendung von Gewebe-Plasminogenaktivator verhindern würde.

Maßnahmen cerebralen Perfusionsdruck gekoppelt ist, haben einige Forscher in der Lage, Bereiche der Diskordanz zwischen Perfusion und Diffusion, die nach einer Behandlung der Reperfusion des Gewebes wiederhergestellt werden konnten, zu bestimmen.

Es wurde auch vorgeschlagen, dass Diffusionsmessungen mittels MRT kann in der Lage, kleine Änderungen in der extrazellulären Wasserdiffusion, die Anwendungen auf dem Gebiet der funktionellen Magnet-Resonanz haben könnten, zu identifizieren: der Zellkörper eines Neurons wird größer, wenn ein führender Aktionspotential, wodurch die natürliche Diffusion von Wassermolekülen. Obwohl dieses Verfahren auf einer theoretischen Ebene versucht wurde, sind die experimentellen Tests noch nicht völlig überzeugend.

Wie viele andere fortschrittlichere Anwendungen wird diese Technik in der Regel schnell ablaufErregungs wie Echoplanarabbildung verbunden.

Typische Artefakte

Wie bei der Kernspintomographie möglich sind viele verschiedene Arten der Bildaufnahme gibt es auch mit einer Reihe von Artefakten parallel, das heißt, das Auftreten von Strukturen, die nicht tatsächlich in dem beobachteten Objekt vorhanden ist, die typisch für diesen Zweig der Radiologie, und die sie in der Regel mit einem nicht richtigen Codierung der K-Raum zugeordnet sind.

Aliasing

Wenn das Sichtfeld in der Richtung der Phasenkodierung des aufgenommenen Bildes kleiner als das Objekt in dem Scanner ist, gibt es ein Phänomen, das als Aliasing. Die Teile des Objekts außerhalb des Bilderzeugungsbereichs erzeugen jedoch ein Signal, aber die Intensität des angelegten Gradienten bewirkt, dass sie eine obere Phase eine zu gewinnen. Sie werden dann von dem Algorithmus berücksichtigt rekonstruktive überlappt am gegenüberliegenden Ende des Bildes. Dieses Artefakt wird durch Erhöhung der Größe des Sichtfelds, der Unterdrückung des unerwünschten Signals durch Impulse Sättigung oder durch Algorithmen in der Lage, um die Überlagerungen, die die verschiedenen von den Empfangsspulen an verschiedenen Punkten des Raumes platziert Empfangsintensitäten auszunutzen erkennen korrigiert.

Läuten

Wenn ein Bild eine plötzliche Änderung hingegen werden sie um die Schnittstelle der "Wellen" in regelmäßigen Intervallen beabstandet sind. Dieses Phänomen wird als klingelt. Dies ist ein Phänomen, das auch in der Signaltheorie bekannt und durch eine Unterabtastung in der Frequenz eines Signals. Eine plötzliche Änderung eines Signals auf dem Gebiet der Fourier-Transformation dar, welche die k-Raum ist, würde es notwendig sein, eine unbegrenzte Anzahl von Proben zu erhalten. Angesichts der praktisch unmöglich, um diese Anforderung zu erfüllen, wird die Schnittstelle nicht angezeigt, klar, aber stellt diese Eigenschaften Schwingungen.

Um dieses Artefakt Sie mit einer höheren Auflösung scannen müssen beseitigen.

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