1

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica 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 TRrf

TITI

ππ π/2

t TR

masurareasemnalului

(ecou de spin)

ADC

rf

ππ

TE

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Secventa Spin-Ecou

2

Imagine de densitate protonica (TR lung, TE scurt)

3

4

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Spatiul k. Imaginea bidimensionala

Protonii 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) +i·S im(t)

Sau,

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

5

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Pentru o proba caracterizata de o densitate de nuclee ρ(r) şi de miscari de precesie cu faze diferite φ(r,t)

, presupunand ca suntem intr-un moment ulterior intreruperii campuluielectromagnetic, semnalul poate fi exprimat ca:

S(t) = ∫ ρ(r) · e i·φ (r,t) dr

Am presupus ca acesta depinde în mod esential de densitatea de nuclee ρ(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 rezonanţă magnetică este de a determina densitatea de nuclee a unei probe functie de semnalul masurat în receptor la un moment dat. Pentru a vedea distributia spatiala a nucleelor probei, un prim pas consta în asocierea miscarii de precesie unei anumite coordonate spatiale. Discriminarea spatiala a nucleelor se face cu ajutorul gradientilor de camp magnetic.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Consideram o proba de nuclee în camp magnetic Bo (pe directia z) imediat dupaaplicarea pulsului rf (t=0). Spinii nucleelor se defazeaza datorita proceselor de relaxare transversala discutate. Daca, în plus, pe directia campului magnetic principal se aplica un gradient de camp magnetic, Gz, atunci, campul magnetic local, în interiorul probei, va avea expresia:

B z(z) = B 0 + z·G z unde G z = ∂Bz /∂z

Variatiile locale spatiale ale campului magnetic ω(z) = ω0 + ωG(z) induse de prezenta gradientului sunt esentiale pentru obtinerea imaginii, chiar daca sunt foarte mici în comparatie cu campul magnetic static. Conform corespondentei liniare frecvenţa Larmoor şi campul magnetic:

ωG(z) = γ·z·Gz

6

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Aceasta relatie exprima sensul utilizarii gradientilor de camp magnetic în imagistica prin rezonanţă magnetică: 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:φG(z) = ωG(z) · tz = γ·z·Gz·tz

Daca inlocuim expresia castigului de faza, în expresia semnalului dat de nucleele de pe directia z atunci acesta va avea forma:

S (k) = ∫ ρ(z) · e i·2π·kz dz

Unde am notat cu k = (1/2π)·γ·Gz·tz

Din relatia anterioara se deduce densitatea de nuclee:

ρ(z) = ∫ s (k) · e -i·2π·kz·dz dk

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Se 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 şi semnalul masurat, pentru o proba, formeaza o pereche de transformate Fourier. Directia de codare a spatiului prin frecvente se numeste, în imagistica prin rezonanţă magnetică, directia de citire. In descrierea metodelor folosite în imagistica prin rezonanţă magnetică, 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 rezonanţă magnetică este data de numarul devalori ale lui k. Valorile lui k reprezinta ansamblul frecventelor de precesie ale nucleelor unei probe şi poarta denumirea de spatiul k.

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

7

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Orice imagine medicala sau nemedicala se poate exprima in spatiul k (spatiul frecventelor). Pana acum insa nu l-am folosit deoarece in celelaltetehnici imagistice interventia operatorului, a celui care obtine imaginea, este minima, imaginea depinzand in principal de parametrii proprii tesutuluiinvestigat (coeficienti de absorbtie in Rx, impedanta acustica in ultrasunete, radioactivitatea proprie nuclidului utilizat in medicina nucleara, radiatiainfrarosie in termografie etc). In cazul imagisticii prin rezonanta magnetica, imaginea depinde nu doar de parametrii intrinseci tesutului ci, in mod la felde important, de parametrii folositi de operator. De aceea, IRM estedeosebit de versatila permitand crearea de variate tehnici de achizitie prinvarierea pulsurilor RF si a tipurilor de gradienti folositi. Din acest motiv, specialistii prefera sa foloseasca, in locul matricei imaginiifinale, spatiul k - spatiul frecventelor (fiecae valoare k fiind integralavalorilor gradientului aplicat in intervalul de masura ∂t).

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Ecou 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 campmagnetic 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 în faza şi vor forma un ecou de gradient, la un moment dat.Ecoul corespunde momentului în 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 în spatiul k acest moment corespunde lui k=0 (ecou). Lobul pozitiv joaca rolul pulsului π 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 în timpul aplicarii celui de-al doilea (lob pozitiv).

8

M

M

rfGz

semnal

B0

z

semnalGz

rftimp

B0z

ΔBz = - Gz

semnalGz

rftimp

B0z

Δ Bz = Gz

M

M

rfGz

semnal

B0

z

t1 t2t1 t2

t3 t4

(a) (b)

(c) (d)

Gx=0 Gx=0

x

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

9

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

0 kmaxkmin

TEt3 t4

Δk

t

k

rf

G

masuraresemnal

t1 t2

t1

t3 t4

t2 t1

ΑΑΑ

Parcurgerea spatiului kintr-o secventa ecou de gradient unidimensionala.

10

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Secvente imagistice 2D. Transformarea Fourier bidimensionala

Tehnicile cele mai folosite in IRM sunt cele bidimensionale (2D) si celetridimensionale (3D). In aceste cazuri, o componenta a vectorului k este asociatafiecarei directii din spatiu si, totodata, unei componente a vectorului gradient peacea 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 stangaatunci 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 iarmasurarea 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 subforma de linii paralele inseriate.

Δkx

Δky

ky

Gy

Gx

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

11

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

faza

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

12

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Se 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 şi 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 realizeazaprintr-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/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Dupa 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 în faza. Valorile detemina rezolutia imaginii prin rezonanţă magnetică.

13

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Cazul 2D in care sectiunea are o grosime finita – se impune prezenta unuial 3-lea gradient care sa delimiteze spatial sectiunea.

De remarcat ca, spre deosebire de tehnicile imagistice in care, pentru realizareade sectiuni, apelam la multiple proiectii ale corpului si reconstructia formeiobiectului, cu o buna aproximatie, din proiectii (transformata Radon), in IRM tehnica “back-projection” este inlocuita de folosirea a 3 gradienti orientati pedirectii 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).

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

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 sectiuniplanare 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 frecvenţa. Cum acest lucru este imposibil, în 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 în 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, în 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 în 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 asa-numitele sectiuni coronale (frontale). Daca axa de selectie a sectiunii este x, obtinemsectiuni sagitale şi, în final, daca axa de selectie a sectiunii este z, obtinem sectiunitransversale.

14

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Figura arata corespondenta dintre gradientul de selectie a sectiunii şi grosimea de banda a pulsului de radiofrecventa

Grosimefelie

0 z0

Δf

frecventa

γB0

γ(B0+Gzz0)

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Frecventa 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, în mod simetric fata de z0. In absenta gradientului Gz toti spinii de pe directia z ar precesiona cu frecvenţa Larmoor. In prezenta gradientului, frecventele de pe directia z vor fi:

ν(z) = ν0 + γ/2π·Gz·z

Daca dorim o sectiune infinit de subtire, selectata în pozitia va trebui ca pulsul rfsa fie centrat pe frecvenţa Larmoor corespunzatoare pozitiei z0. Cum în 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 (γ/2π·Gz·z0 - γ/2π·Gz· ∆z/2) si (γ/2π·Gz·z0 + γ/2π·Gz· ∆z/2), deci ∆ ν = γ/2π·Gz· ∆z.

Deci, datorita prezentei gradientului va exista o banda de frecvente în care protonii vor putea fi excitati astfel incat sa se creeze o magnetizatie intr-o sectiunede grosime ∆z perpendiculara pe axa z.

15

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Banda 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 π/2. Al doilea gradient, Gy, gradientul de codare a fazei miscarilor spinilor ia multiple valori, pentru a determina multiple linii în spatiul k. In final, gradientul de codare a frecventei, Gx, are rolul de a codifica localizarea pe coloanele spatiului k. Codarea frecventei se face în timpul culegerii semnalului (ecou de gradient).

masuraresemnal (ADC)

AA A

-Gx

Gx

Gz

selectie felie

Gy

Codare faza

Gx

Codare frecventa

ΔGy

Gy max

t

Diagrama temporala a unei secvente ecou de gradient (GE)

16

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

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

Gz

selectie felie

Gy

Codare faza

Gz

ΔGy

Gy max

t

Gx

Codare frecventa

Masuraresemnal

rf

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

17

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

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

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

IMAGINI RAPIDE

O aplicatie importanta a fenomenului de rezonanţă magnetică este în 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 în 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).

18

n

t/T2*e-

e-t/T2

Δkx

Δky

ky

Gx

Gy

rf

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

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Mai exact, timpul de achizitie se reduce de n ori unde n estenumarul de linii din spatiul k ce poate fi parcurs dupa o singuraexcitatie:

Tachizitie = (Ny/n)·TR

IMAGINI RAPIDE

(1986) Jurgen Hennig a introdus metoda RARE:

RARE (Bruker)FSE (Picker, GE)

TSE (Philips, Siemens)

19

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Alte 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 în faza) ar produce scaderea rezolutieiimaginii. Principalul parametru care a fost exploatat de cei care sunt implicati în studiul fenomenului de rezonanţă magnetică, 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 revenireacompleta 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 staride saturatie, mentionata anterior în 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 magnetizatielongitudinala prin folosirea de unghiuri de excitatie mai mici de 900.

Μ0

Μ

Μy

Μz

z

y

θ

Un unghi de excitatie mai mic de 900, de ex. θ=300 determina o variatie cu 50% a magnetizatieitransversale şi de doar 30% a magnetizatiei longitudinale. Componenta transversala este detectata cu ajutorul gradientului de citire care îşi inverseaza sensul şi produce refazarea

miscarilor spinilor. De vreme ce magnetizatia longitudinala este putin modificata, urmatoareaachizitie poate incepe imediat, fara o perioada de asteptare. Dupa cateva excitatii, în sistemul

de spini se instaleaza o stare de stabilitate a magnetizatiei longitudinale.

20

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Folosirea unghiurilor mici de excitatie a fost implementata metodei gradient ecou. Se observa ca, prin folosirea unui unghi de excitatieunei 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 candse doreste o rezolutie temporala foarte buna, de exemplu, pentru investigarea activitatii cerebrale prin rezonanţă magnetică (functional magnetic resonance imaging – fMRI) unde trebuie surprinsa variatia de semnal datorata activitatii neuronale crescute în zonele corticale activate.

Unghiul de excitatie

900

50

TE

30 ms5 ms

Ponderare T1

Ponderare T2*Ponderare ρ

21

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

22

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Hardware in IRM

Tipuri de magnetiSe vorbeste in general despre 3 tipuri de magneti: permanenti, rezistivi sisupraconductori.De fapt, sunt 2 grupe si anume: permanenti si electromagnetici, acestia din urma fiind de 2 feluri: rezistivi si supraconductori.

Magneti permanentiSe folosesc pentru producerea de cimpuri magnetice de pina la 0.3 T. Cimpulmagnetic este dat de citeva straturi de caramizi de ceramica feromagnetica ceau fost incarcate intr-un electromagnet. In general, sunt magneti care creeazaun cimp vertical. Caracteristica: foarte greu. Pe suprafata polilor magnetici se afla niste forme plate de fier a caror pozitie poate fi modificata in scopulajustarii formei cimpului magnetic.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Magneti rezistivi-cu miez de aerSunt folositi pentru a crea cimpuri de pina la 0.2T. Cele cu cimp vertical dau mai putineprobleme de claustrofobie pacientilor. Sunt usoare dar consuma mult curent si apa pentruracire.-cu miez de fierAu cimp intensificat in interior si limita exterioara de cimp este mai putin extinsa ca la cel cu miez de aer.

Magneti supraconductiviMagneti de putere mare. In SUA, FDA a aprobat cimpuri de pina la 2T (Elscint are un sistemde 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 facutedin niobiu-titan care, la temperatura de 9.50K au rezistenta aproximativ 0 la trecereacurentului 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 sacircule, teroetic, pentru citeva secole.

23

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Corectia cimpuluiFara corectie, magnetii au o omogenitate aproximativa de 100 ppm. Imbunatatirea corectieicimpului 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, maidificil 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 senscontrar.Bobine de gradientE 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 incarcarepozitiva 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 eiscade 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 cealaltaatunci obtinem o portiune din spatiu in care cimpul magnetic variaza liniar-gradient.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

24

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Proprietati ale gradientilorSunt doua proprietati importante pentru gradienti: marimea peak-ului si viteza de instalare. Peak-ul exprima panta unui gradient sau cat de abrupta este variatiade cimp magnetic. Gradienti mai puternici permit obtinerea de sectiuni maisubtiri. El se masoara in mT/m sau Gauss/cm si este de ordinul: 10-27 mT/m (1-2.7G/cm). Viteza de instalare a gradientului e foarte importanta caci, daca dorimsa avem achizitii rapide va trebuie ca gradientii sa ajunga la valoarea dorita intr-un timp cit mai scurt. Vitezele obisnuite de instalare a gradientilor din IRM suntcuprinse 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.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

TransmiterComputerul fixeaza frecventa centrala in functie de pozitia sectiunii dorite. Tot in computer se alege forma undei anvelope care urmeaza sa moduleze frecventa centrala (MHz). Rolulanvelopei 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 saincluda 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 frecventeicentrale trebuie coordonata cu gradientul aplicat pentru selectia unei anume felii.ReceiverSemnalul venit de la bobina receptor este de ordinul MHz. Pentru a fi filtrat si digitalizat maiusor, 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 maieste 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 douaunde defazate cu 900 ce vor fi filtrate separat si trimise separat la convertorul analog digital siapoi spre computer.

25

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

26

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

27

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

ComputerComputerul si accesoriile sunt centrul de comanda al sistemului IRM nu doarpentru ca face o multime de operatii de genul colectare, manipulare, stocaresi gasire a informatiilor, dar el e cel care dicteaza forma si durata pulsului RF, face switching-ul gradientilor, comanda receiver-ului sa primeasca informatiisi poate face si autodiagnostic in caz de defectiune.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Artefacte in imagistica prin rezonanta magneticahttp://www1.stpaulshosp.bc.ca/stpaulsstuff/MRartifacts.html

28

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

O banda larga de zgomot RF pe o imagine transversala cerebrala datorataunei proaste izolari RF. Acest tip de artfefacte se dispun pe directia

gradientului de codare a frecventei.

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

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

29

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Artefacte in imagistica prin rezonanta magnetica

Tehnici imagistice de absorbtie/emisieImagistica prin rezonanta magnetica

Artefacte in imagistica prin rezonanta magnetica

30

Functional MRI -contrast bazat pe

raportuloxi/deoxihemoglobinahttp://www.fmrib.ox.ac.uk/~stuart/thesis/