08 Tehnici imagistice de absorbtie-emisie 2 2slides pe pag

of 30 /30
1 Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica Daca se doreste obtinerea unui ecou de spin folosind metoda revenirii din inversie, se poate aplica un al treilea puls de radiofrecventa, π, care are rolul de a refaza miscarile in plan transversal ale spinilor si de a forma ecoul de spin. π/2 t TR rf TI TI π π π/2 t TR masurarea semnalului (ecou de spin) ADC rf π π TE Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica Secventa Spin-Ecou

Embed Size (px)

Transcript of 08 Tehnici imagistice de absorbtie-emisie 2 2slides pe pag

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica /2 t rf TI ADC TE masurarea semnalului (ecou de spin) TR

Daca se doreste obtinerea unui ecou de spin folosind metoda revenirii din inversie, se poate aplica un al treilea puls de radiofrecventa, , care are rolul de a refaza miscarile in plan transversal ale spinilor si de a forma ecoul de spin.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Secventa Spin-Ecou

1

Imagine de densitate protonica (TR lung, TE scurt)

2

3

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaSpatiul k. Imaginea bidimensionalaProtonii aflati intr-un camp magnetic constant sunt caracterizati de miscari de precesie ale spinilor proprii in jurul directiei liniilor de camp exterior. Cea care este determinanta in expresia semnalului rf generat in receptor este componenta in plan transversal a acestei miscari de precesie. Pentru studiul unei miscari de acest tip, intr-un plan bidimensional, este convenabil de folosit lucrul cu numere complexe. Astfel, semnalul poate fi considerat a avea doua componente (canale), unul real si unul imaginar, de forma: S (t) = S re(t) +iS im(t) Sau,

S (t) = S (t) e i (t) , unde (t) este faza miscarii de precesie.

4

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaPentru o proba caracterizata de o densitate de nuclee (r) i de miscari de precesie cu faze diferite (r,t), presupunand ca suntem intr-un moment ulterior intreruperii campului electromagnetic, semnalul poate fi exprimat ca: S(t) = (r) e i (r,t) dr Am presupus ca acesta depinde n mod esential de densitatea de nuclee (r) . Fenomenele de relaxare au fost voluntar ignorate astfel ca observatiile ce urmeaza sunt valabile pentru determinari facute intr-un timp foarte scurt, t < T2* . Presupunem deci ca scopul imagisticii prin rezonan magnetic este de a determina densitatea de nuclee a unei probe functie de semnalul masurat n receptor la un moment dat. Pentru a vedea distributia spatiala a nucleelor probei, un prim pas consta n asocierea miscarii de precesie unei anumite coordonate spatiale. Discriminarea spatiala a nucleelor se face cu ajutorul gradientilor de camp magnetic.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaConsideram o proba de nuclee n camp magnetic Bo (pe directia z) imediat dupa aplicarea pulsului rf (t=0). Spinii nucleelor se defazeaza datorita proceselor de relaxare transversala discutate. Daca, n plus, pe directia campului magnetic principal se aplica un gradient de camp magnetic, Gz, atunci, campul magnetic local, n interiorul probei, va avea expresia: B z(z) = B 0 + zG z unde G z = Bz /z Variatiile locale spatiale ale campului magnetic (z) = 0 + G(z) induse de prezenta gradientului sunt esentiale pentru obtinerea imaginii, chiar daca sunt foarte mici n comparatie cu campul magnetic static. Conform corespondentei liniare frecvena Larmoor i campul magnetic: G(z) = zGz

5

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaAceasta relatie exprima sensul utilizarii gradientilor de camp magnetic n imagistica prin rezonan magnetic: acela de a realiza o codare spatiala prin intermediul frecventelor de precesie. Daca un gradient Gz actioneaza un timp tz atunci acumularea de faza a nucleelor de pe directia spatiala z a probei va avea expresia: G(z) = G(z) tz = zGztz Daca inlocuim expresia castigului de faza, n expresia semnalului dat de nucleele de pe directia z atunci acesta va avea forma: S (k) = (z) e i2kz dz Unde am notat cu k = (1/2)Gztz Din relatia anterioara se deduce densitatea de nuclee: (z) = s (k) e -i2kzdz dk

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaSe observa ca S(k) este transformata Fouriei a densitatii de nuclee a unei probe. La randul ei, densitatea de nuclee a probei este transformata Fourier inversa a semnalului S(k). Altfel spus, densitatea de nuclee i semnalul masurat, pentru o proba, formeaza o pereche de transformate Fourier. Directia de codare a spatiului prin frecvente se numeste, n imagistica prin rezonan magnetic, directia de citire. In descrierea metodelor folosite n imagistica prin rezonan magnetic, directia de citire va fi, de cele mai multe ori, nu directia z ci x. Pentru a avea o determinare facuta cu acuratete a densitatii nucleelor, semnalele de radiofrecventa trebuie culese pentru un numar suficient de mare de seturi de valori k. Rezolutia imaginii din rezonan magnetic este data de numarul de valori ale lui k. Valorile lui k reprezinta ansamblul frecventelor de precesie ale nucleelor unei probe i poarta denumirea de spatiul k.

http://www.radinfonet.com/cme/mistretta/traveler1.htm

6

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaOrice imagine medicala sau nemedicala se poate exprima in spatiul k (spatiul frecventelor). Pana acum insa nu l-am folosit deoarece in celelalte tehnici imagistice interventia operatorului, a celui care obtine imaginea, este minima, imaginea depinzand in principal de parametrii proprii tesutului investigat (coeficienti de absorbtie in Rx, impedanta acustica in ultrasunete, radioactivitatea proprie nuclidului utilizat in medicina nucleara, radiatia infrarosie in termografie etc). In cazul imagisticii prin rezonanta magnetica, imaginea depinde nu doar de parametrii intrinseci tesutului ci, in mod la fel de important, de parametrii folositi de operator. De aceea, IRM este deosebit de versatila permitand crearea de variate tehnici de achizitie prin varierea pulsurilor RF si a tipurilor de gradienti folositi. Din acest motiv, specialistii prefera sa foloseasca, in locul matricei imaginii finale, spatiul k - spatiul frecventelor (fiecae valoare k fiind integrala valorilor gradientului aplicat in intervalul de masura t).

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaEcou de gradient (1D) O proba este asezata de-a lungul directiei z care coincide cu directia de camp magnetic B0. Pe aceeasi directie se aplica un gradient spatial de camp magnetic constant spatial, Gz. Defazarea spinilor va avea loc mai repede datorita prezentei gradientului. Daca, dupa acest prim gradient pe care convenim sa-l consideram negativ, aplicam un al doilea gradient, egal ca marime dar de semn contrar (lob pozitiv), spinii defazati vor fi readusi n faza i vor forma un ecou de gradient, la un moment dat. Ecoul corespunde momentului n care, grafic, aria determinata de primul gradient (lob negativ) devine egala cu aria determinata de al doilea gradient (lob pozitiv). In acest moment G(t)dt devine egala cu 0 iar n spatiul k acest moment corespunde lui k=0 (ecou). Lobul pozitiv joaca rolul pulsului din secventa ecou de spin. In intervalul t4 t3 s-a realizat masurarea semnalului. Primul gradient (lob negativ) are rolul de a determina aparitia ecoului n timpul aplicarii celui de-al doilea (lob pozitiv).

7

M B0 z M B0 z

M

M

rf Gz semnal(a)

rf Gz semnal(b)

B0

z

B0

z

Bz = - Gz rf Gz semnal(c)

Bz = Gz timp rf t1 t2 timp Gz semnal t1 t2 t3 t4

(d)

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

x

Gx=0

Gx=0

8

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Parcurgerea spatiului k intr-o secventa ecou de gradient unidimensionala.

rf t3 G t1 masurare semnal t3 t2 0

t4

t2 t1 t4 t

TE t1

kmin

k

kmax

k

9

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaSecvente imagistice 2D. Transformarea Fourier bidimensionala Tehnicile cele mai folosite in IRM sunt cele bidimensionale (2D) si cele tridimensionale (3D). In aceste cazuri, o componenta a vectorului k este asociata fiecarei directii din spatiu si, totodata, unei componente a vectorului gradient pe acea directie. Sa presupunem ca sectiunea ce trebuie vizualizata are o grosime foarte mica, deci, practic, sunt necesare doar determinari ale kx si ky pentru a o caracteriza. In secventa gradient ecou 1D, spatiul k era parcurs plecand de la 0 spre stanga atunci cand era activat gradientul negativ (de la t1 la t2 ). Din momentul in care lobul pozitiv e activat, directia de parcurgere a spatiului k e inversata iar masurarea semnalului se face intremomentele t3 si t4. Pentru a obtine o imagine 2D, devine necesara prezenta unui al doilea gradient, orientat pe o directie perpendiculara pe primul. Astfel, in spatiul k bidimensional, parcurgerea acestuia are loc pe un traiect sub forma de linii paralele inseriate.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaky ky

Gy

kx Gx

10

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

faza

frecventahttp://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm

11

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaSe observa din figura ca gradientii Gx si Gy sunt activati alternativ. Parcurgerea spatiului k incepe din stanga jos cu diverse valori ale lui Gx in timp ce Gy se mentine constant. Dupa parcurgerea primei linii, Gx se intrerupe i se activeaza Gy care creste cu o treapta, Gy. Aceste etape se repeta pana la parcurgerea intregului spatiu k. Dupa o singura secventa (puls RF, Gx, Gy) nu se pot masura semnalele provenite de la toate coloanele spatiului k. Dar, necesitatea esentiala pentru a avea un semnal individualizat pentru fiecare punct din spatiul k este ca fiecare punct al acestei matrici sa fie determinat. Acest lucru se realizeaza printr-un ansamblu unic de valori Gx si Gy care devine posibil daca gradientul de codare a fazei va lua Ny valori, Ny fiind numarul de linii dorit din spatiul k.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaDupa o singura excitatie nu se pot inregistra multe linii din spatiul k din cauza timpului limitat de masurare. Aceste limite sunt impuse de procesele de relaxare T2 si T2*. De obicei, cel putin la sistemele mai simple, dupa o singura excitatie se parcurge o singura linie din spatiul k. Timpul care separa doua excitatii se noteaza cu TR (timp de repetitie). Atunci, timpul total necesar unei parcurgeri a intregului spatiu k (timp de achizitie al unei sectiuni foarte subtiri dintr-o proba) va fi: Tachizitie = Ny TR Unde Ny este numarul de valori ale gradientului de codare n faza. Valorile detemina rezolutia imaginii prin rezonan magnetic.

12

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaCazul 2D in care sectiunea are o grosime finita se impune prezenta unui al 3-lea gradient care sa delimiteze spatial sectiunea. De remarcat ca, spre deosebire de tehnicile imagistice in care, pentru realizarea de sectiuni, apelam la multiple proiectii ale corpului si reconstructia formei obiectului, cu o buna aproximatie, din proiectii (transformata Radon), in IRM tehnica back-projection este inlocuita de folosirea a 3 gradienti orientati pe directii perpendiculare. Daca in celelate tehnici rezolutia imaginii crestea odata cu marirea numarului de proiectii, in IRM rezolutia imaginii e data de numarul de perechi de valori (Gx, Gy).

Am presupus pana acum ca sectiunea a carei imagine dorim s-o obtinem are o grosime infinit de mica astfel incat diagrama anterioara permite obtinerea unei sectiuni planare intr-un obiect tridimensional. Pentru a excita protonii dintr-o felie de grosime infinitezimala ar trebui ca pulsul de radiofrecventa sa fie compus dintr-o singura frecvena. Cum acest lucru este imposibil, n realitate, un puls de radiofrecventa are o anume grosime de banda, trebuie sa acceptam faptul ca se vor obtine sectiuni cu o anume grosime. Deci, pulsul de radiofrecventa este, prin natura lui, un puls selectiv spatial. Prezenta n acest spatiu a unui al 3-lea gradient, perpendicular pe Gx si Gy va realiza o astfel de codare spatiala incat banda pulsului de radiofrecventa sa corespunda unei anumite grosimi a sectiunii selectate (z). Conventia, n IRM, este ca z sa fie denumita axa longitudinala, y, este considerata a fi axa antero-posterioara iar x, axa transversala. Daca dorim o sectiune n planul xy atunci directia de selectie a sectiunii va fi axa z. Gradientul care realizeaza selectarea sectiunii va fi orientat de-a lungul axei z. In general, directia perpendiculara pe planul sectiunii dorite se numeste axa de selectie a sectiunii. Daca alegem axa de selectie a sectiunii ca fiind axa y atunci obtinem asanumitele sectiuni coronale (frontale). Daca axa de selectie a sectiunii este x, obtinem sectiuni sagitale i, n final, daca axa de selectie a sectiunii este z, obtinem sectiuni transversale.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

13

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticafrecventa

Figura arata corespondenta dintre gradientul de selectie a sectiunii i grosimea de banda a pulsului de radiofrecventaf

(B0+Gzz0)

B0 Grosime felie

0

z0

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaFrecventa de precesie a protonilor functie de pozitia lor pe directia de selectie a feliei. Largimea de banda a pulsului de radiofrecventa aplicat probei este aleasa astfel incat sa fie selectata o felie de grosime z, n mod simetric fata de z0. In absenta gradientului Gz toti spinii de pe directia z ar precesiona cu frecvena Larmoor. In prezenta gradientului, frecventele de pe directia z vor fi: (z) = 0 + /2Gzz Daca dorim o sectiune infinit de subtire, selectata n pozitia va trebui ca pulsul rf sa fie centrat pe frecvena Larmoor corespunzatoare pozitiei z0. Cum n realitate se lucreaza cu pulsuri non-ideale, sectiunea va avea o grosime z. Pulsul rf va trebui sa aiba o asemenea largime de banda (un anume profil) astfel incat sa cuprinda toate frecventele intre (/2Gzz0 - /2Gz z/2) si (/2Gzz0 + /2Gz z/2), deci = /2Gz z. Deci, datorita prezentei gradientului va exista o banda de frecvente n care protonii vor putea fi excitati astfel incat sa se creeze o magnetizatie intr-o sectiune de grosime z perpendiculara pe axa z.

14

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaBanda de frecvente e creata de partea electronica ce alimenteaza bobina transmitor (sintetizator). Este evident ca gradientul de selectare a sectiunii va fi aplicat concomitent cu pulsul de radiofrecventa. In functie de marimea gradientului Gz poate fi aleasa o felie de grosime mai mare sau mai mica. Diagrama secventei ecou de gradient. Pentru determinarea tuturor valorilor din spatiul k bidimensional sunt necesari cei trei gradienti. Un prim gradient, Gz, de selectare a feliei de investigat, se aplica concomitent cu pulsul de excitatie /2. Al doilea gradient, Gy, gradientul de codare a fazei miscarilor spinilor ia multiple valori, pentru a determina multiple linii n spatiul k. In final, gradientul de codare a frecventei, Gx, are rolul de a codifica localizarea pe coloanele spatiului k. Codarea frecventei se face n timpul culegerii semnalului (ecou de gradient).

t

Gzselectie felie

Gy max GyCodare faza

Gy

GxCodare frecventa

A -Gx A

A

Gx

masurare semnal (ADC)

Diagrama temporala a unei secvente ecou de gradient (GE)

15

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaDiagrama temporala a unei secvente ecou de spin (SE). Explicatiile sunt aceleasi cu cele ale diagramei ecou de gradient cu deosebirea ca nu mai e nevoie de aplicat un lob negativ al gradientului de selectare a feliei deoarece refazarea spinilor se realizeaza prin aplicarea pulsului .

rf t Gz

Gzselectie felie

Gy max GyCodare faza

Gy

GxCodare frecventa

Masurare semnal

Diagrama temporala a unei secvente ecou de spin (SE).

16

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaIMAGINI RAPIDE O aplicatie importanta a fenomenului de rezonan magnetic este n diagnosticul medical. De aceea, problema duratei unei achizitii s-a pus inca de la inceputul acestei practici. Metoda RARE (Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement) In secventa SE standard, dupa fiecare puls de 900 (excitatie), se achizitioneaza o linie n spatiul k. Un singur puls de 1800 e utilizat pentru refazarea spinilor. Intr-o secventa rapida SE (RARE), o singura excitatie este urmata de multiple pulsuri de 1800 care formeaza un tren de ecouri. Fiecarui ecou insa ii corespunde o alta valoare a gradientului fazei, corespunzatoare diferitelor linii din spatial k. Numarul de pulsuri de 1800 nu poate fi foarte mare din cauza disparitiei treptate a semnalului prin procesul de relaxare. Astfel, fiecare ecou va fi mai mic ca amplitudine decat ecoul anterior. Prin aceste multiple determinari ale semnalului (multiple ecouri) dupa o singura excitatie, timpul total de achizitie se reduce. Intre doua excitatii (TR), se parcurge un numar mai mare de linii din spatiul k fata de metoda SE standard (1 excitatie/1 determinare de semnal).

17

Tehnica RARE (n linii din spatiul k parcurse dupa o singura excitatierf

ky ky* et/T2

e-t/T2

Gy

n

kx Gx

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaIMAGINI RAPIDE

Mai exact, timpul de achizitie se reduce de n ori unde n este numarul de linii din spatiul k ce poate fi parcurs dupa o singura excitatie: Tachizitie = (Ny/n)TR (1986) Jurgen Hennig a introdus metoda RARE: RARE (Bruker) FSE (Picker, GE) TSE (Philips, Siemens)

18

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaAlte metode de reducere a timpului de achizitie Dupa cum se vede din expresia timpului necesar parcurgerii unui spatiu k, timpul total de achizitie poate fi micsorat prin micsorarea lui Ny sau a lui TR. Scaderea valorilor Ny (numar de pasi ai gradientului de codare n faza) ar produce scaderea rezolutiei imaginii. Principalul parametru care a fost exploatat de cei care sunt implicati n studiul fenomenului de rezonan magnetic, a fost timpul de repetitie dintre doua excitatii, TR. Secventa GE cu unghiuri mici de excitatie. In secventa SE se folosesc timpi TR suficient de lungi pentru a permite revenirea completa sau aproape completa a magnetizatiei longitudinale (TR mai mare sau egal cu T1). Astfel, dupa fiecare aplicare a pulsului de 900 se obtine un semnal suficient de puternic. Dar, folosirea de timpi de repetitie lungi conduce la timpi de achizitie lungi. Micsorarea timpului de repetitie TR conduce, insa, la instalarea unei asa-numite stari de saturatie, mentionata anterior n text; daca TR devine mult mai mic decat T1 atunci revenirea magnetizatiei longitudinale la valoarea initiala nu mai poate avea loc. Solutia a fost de a scurta cursa pe care o are de parcurs vectorul magnetizatie longitudinala prin folosirea de unghiuri de excitatie mai mici de 900.

z 0z

y

y

Un unghi de excitatie mai mic de 900, de ex. =300 determina o variatie cu 50% a magnetizatiei transversale i de doar 30% a magnetizatiei longitudinale. Componenta transversala este detectata cu ajutorul gradientului de citire care i inverseaza sensul i produce refazarea miscarilor spinilor. De vreme ce magnetizatia longitudinala este putin modificata, urmatoarea achizitie poate incepe imediat, fara o perioada de asteptare. Dupa cateva excitatii, n sistemul de spini se instaleaza o stare de stabilitate a magnetizatiei longitudinale.

19

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaFolosirea unghiurilor mici de excitatie a fost implementata metodei gradient ecou. Se observa ca, prin folosirea unui unghi de excitatie unei deplasari minime a magnetizatiei longitudinale ii corespunde o variatie apreciabila a magnetizatiei transversale (suficienta pentru a crea un semnal masurabil). In acest fel se reduce cursa vecorului magnetizatie intre doua excitatii consecutive iar TR poate fi scurtat mult. Metoda GE cu unghiuri mici de excitatie este folosita atunci cand se doreste o rezolutie temporala foarte buna, de exemplu, pentru investigarea activitatii cerebrale prin rezonan magnetic (functional magnetic resonance imaging fMRI) unde trebuie surprinsa variatia de semnal datorata activitatii neuronale crescute n zonele corticale activate.

Unghiul de excitatie 900

Ponderare T1

TE 5 ms 30 ms

Ponderare 50

Ponderare T2*

20

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

21

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaHardware in IRMTipuri de magneti Se vorbeste in general despre 3 tipuri de magneti: permanenti, rezistivi si supraconductori. De fapt, sunt 2 grupe si anume: permanenti si electromagnetici, acestia din urma fiind de 2 feluri: rezistivi si supraconductori. Magneti permanenti Se folosesc pentru producerea de cimpuri magnetice de pina la 0.3 T. Cimpul magnetic este dat de citeva straturi de caramizi de ceramica feromagnetica ce au fost incarcate intr-un electromagnet. In general, sunt magneti care creeaza un cimp vertical. Caracteristica: foarte greu. Pe suprafata polilor magnetici se afla niste forme plate de fier a caror pozitie poate fi modificata in scopul ajustarii formei cimpului magnetic.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaMagneti rezistivi -cu miez de aer Sunt folositi pentru a crea cimpuri de pina la 0.2T. Cele cu cimp vertical dau mai putine probleme de claustrofobie pacientilor. Sunt usoare dar consuma mult curent si apa pentru racire. -cu miez de fier Au cimp intensificat in interior si limita exterioara de cimp este mai putin extinsa ca la cel cu miez de aer. Magneti supraconductivi Magneti de putere mare. In SUA, FDA a aprobat cimpuri de pina la 2T (Elscint are un sistem de 1.999T). Mai exista magneti permanenti in scop de cercetare de pina la 4T. Similar celor rezistivi, cimpul e produs de trecerea unui curent continuu prin mai multe bucle. Spirele sunt facute din niobiu-titan care, la temperatura de 9.50K au rezistenta aproximativ 0 la trecerea curentului electric. Ele se afla intr-o baie de He lichid care fierbe la 40K. La rindul sau, He este izolat de un strat de N2 care fierbe la 770K. Acest magnet este incarcat electric de la sursa doar la instalare. Dupa stabilirea cimpului el este deconectat iar curentul continua sa circule, teroetic, pentru citeva secole.

22

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaCorectia cimpului Fara corectie, magnetii au o omogenitate aproximativa de 100 ppm. Imbunatatirea corectiei cimpului se poate face pina la nivel de 1-5 ppm. Se poate realiza: -pasiv; mici piese metalice care sunt pozitionate conform unor calcule facute de calculator. -activ; mici bobine (aprox. 30) prin care trec curenti controlati de calculator. Mai scumpe, mai dificil de intretinut. Scut al cimpului magnetic -pasiv, scut de fier, concentreaza liniile de cimp; (limita campului de siguranta= 5 Gauss;1 tesla = 10.000 gauss) -activ, o a doua bobina exterioara magnetului propriu-zis, strabatuta de un curent de sens contrar. Bobine de gradient E necesar de a modifica temporar marimea cimpului magnetic local si anume, avem nevoie de o modificare liniara, pe masura ce ne departam de centrul magnetului, e nevoie de o incarcare pozitiva intr-un sens si una negativa in celalalt sens (cimpul din centrul magnetului nu se schimba niciodata). Am putea folosi, in acest sens, o bucla strabatuta de curent dar cimpul ei scade neuniform pe masura ce ne departam de spira. Daca folosim insa o a doua bucla, strabatuta de un curent de sens contrar si o plasam la distanta de un diametru de cealalta atunci obtinem o portiune din spatiu in care cimpul magnetic variaza liniar-gradient.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

23

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaProprietati ale gradientilor Sunt doua proprietati importante pentru gradienti: marimea peak-ului si viteza de instalare. Peak-ul exprima panta unui gradient sau cat de abrupta este variatia de cimp magnetic. Gradienti mai puternici permit obtinerea de sectiuni mai subtiri. El se masoara in mT/m sau Gauss/cm si este de ordinul: 10-27 mT/m (12.7G/cm). Viteza de instalare a gradientului e foarte importanta caci, daca dorim sa avem achizitii rapide va trebuie ca gradientii sa ajunga la valoarea dorita intrun timp cit mai scurt. Vitezele obisnuite de instalare a gradientilor din IRM sunt cuprinse intre 5mT/m/msec si 270mT/m/msec. Folosirea gradientilor atrage dupa sine aparitia nedorita a curentilor de inductie. Acestia pot apare in orice obiect metalic aflat in apropierea bobinelor de gradient, conductori, bobine de RF, bobine de corectie a cimpului si chiar in corpul pacientului. Se poate ameliora efectul acestor curenti transmitind in bobina de gradient o forma usor amplificata fata de curentul dorit pentru ca acesta sa se adauge destructiv efectului de inductie si sa-l anuleze.

Transmiter Computerul fixeaza frecventa centrala in functie de pozitia sectiunii dorite. Tot in computer se alege forma undei anvelope care urmeaza sa moduleze frecventa centrala (MHz). Rolul anvelopei de unda este de a crea forma pulsurilor de RF (largime de banda, forma pulsului, amplitudinea pulsului). Aceste elemente dau puterea pulsului de RF care trebuie sa realizeze un anumit proces (de exemplu, egalizarea populatiilor de pe cele doua nivele energetice ale protonilor). Largimea benzii de RF este de aproximativ unitati sau zeci de kHz. Ea trebuie sa includa toate frecventele Larmoor ale diversilor protoni aflati in felia selectata (protoni din grasime, protoni din apa libera etc). Semnalul modulat este amplificat si transmis bobinei transmiter. Totodata, anvelopa frecventei centrale trebuie coordonata cu gradientul aplicat pentru selectia unei anume felii. Receiver Semnalul venit de la bobina receptor este de ordinul MHz. Pentru a fi filtrat si digitalizat mai usor, din acest semnal se extrage frecventa de baza si se lucreaza ulterior cu frecventa audio restanta (anvelopa care contine acum toata informatia necesara din felia selectata). Nu mai este nevoie de lucrat cu RF de ordin MHz pentru ca unda audio ce are frecvente cuprinse in largimea de banda aplicata feliei, este suficienta ca informatie. E convenabil, pentru a avea un raport semnal/zgomot mai bun, sa analizam unda audio transformind-o, printr-un mixer, in doua unde defazate cu 900 ce vor fi filtrate separat si trimise separat la convertorul analog digital si apoi spre computer.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

24

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

25

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

26

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaComputer Computerul si accesoriile sunt centrul de comanda al sistemului IRM nu doar pentru ca face o multime de operatii de genul colectare, manipulare, stocare si gasire a informatiilor, dar el e cel care dicteaza forma si durata pulsului RF, face switching-ul gradientilor, comanda receiver-ului sa primeasca informatii si poate face si autodiagnostic in caz de defectiune.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magneticaArtefacte in imagistica prin rezonanta magneticahttp://www1.stpaulshosp.bc.ca/stpaulsstuff/MRartifacts.html

27

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

O banda larga de zgomot RF pe o imagine transversala cerebrala datorata unei proaste izolari RF. Acest tip de artfefacte se dispun pe directia gradientului de codare a frecventei.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Artefact dat de implant metalic dentar, poate produce efect si la distanta.

28

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Artefacte in imagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisie Imagistica prin rezonanta magnetica

Artefacte in imagistica prin rezonanta magnetica

29

Functional MRI contrast bazat pe raportul oxi/deoxihemoglobinahttp://www.fmrib.ox.ac.uk/~stuart/thesis/

30