1 / 18

TECHNICKÉ PROSTRIEDKY MEDICÍNY

TECHNICKÉ PROSTRIEDKY MEDICÍNY. Magnetická rezonancia. Zobrazovanie metódou nukleárnej magnetickej rezonancie NMR - MRI. Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo – 2011/12.

Download Presentation

TECHNICKÉ PROSTRIEDKY MEDICÍNY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. TECHNICKÉ PROSTRIEDKY MEDICÍNY Magnetická rezonancia

  2. Zobrazovanie metódounukleárnej magnetickej rezonancieNMR - MRI • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  3. Nobelova cena 1952 za fyziku„Developmentof new ways and methods for nuclear magnetic precision measurements“ FelixBloch 1905 – 1983 Švajčiarsko EdwardMillsPurcell 1912 – 1997 USA • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  4. Nobelova cena 1991 za chémiu"for his contributions to thedevelopmentofthemethodologyofhighresolutionnuclearmagnetic resonance (NMR) spectroscopy" Nobelova cena 2002 za chémiu"for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution" Richard R. Ernst nar. 1933 Švajčiarsko Kurt Wüthrich nar. 1938 Švajčiarsko • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  5. Nobelova cena 2003 za fyziológiu"fortheirdiscoveriesconcerningMagneticResonanceImaging" Paul C. Lauterbur nar. 1929 USA Sir Peter Mansfield nar. 1933 VeľkáBritánia • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  6. B ωL m α L Obr.3.1. Precesný pohyb magnetického dipólu v magnetickom poli. Precesia magnetického dipólu • m = γ L, • γ - gyromagnetický pomer • Larmorova uhlová frekvencia • protónfL = 42,65 MHz/T • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  7. Magnetizácia prostredia Energia magnetického dipólu v magnetickom poli Ep  =  Ep0m ∙ B Rozdelenie pravdepodobnosti Magnetizácia sústavy dipólov Pre slabé pole m B << kBT je magnetizácia lineárna Pre protóny a B  10 T jemB/kBT 10-4 • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  8. ωL B0 α L B1 Magnetická rezonancia Striedavé magnetické pole kolmé na os precesie B1= Bmsin  t Spôsobuje zmenu uhla precesie  Zmena potenciálnej energie pri zmene  Ep =  (-m B0cosα) =  m B0sinαα Práca striedavého poľa Pre stav rezonancie  = L a  = /2 rad je stredná hodnota práce nenulová a z rovnosti Ep = W dostaneme • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  9. α= 0 ωL B0 m α α= 90° B1 α= 180° Magnetická rezonancia Na začiatku je  = 0 Magnetizácia je rovnovážna M0 RF impulz pre 90 = /2 rad 90 = /(2 Bm) Stredná hodnota magnetizácie nulová Koherentná precesia dipólov a teda celej magnetizácie M0 RF impulz pre 180 =  rad 180 = /( Bm) Magnetizácia sa zmení na opačnú M0 (nerovnovážnu) • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  10. Vznik FID signálu FID – FreeInducedDecay B0 Priečna zložka magnetizácie pôsobí ako rotujúci magnet a indukuje v detekčnej cievke striedavé napätie s frekvenciou fL M L B1 uFID = d/dt  M sin Lt uFID Metóda MRI vychádza z detekcie a spracovania tohto FID signálu. • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  11. Relaxácia T1 Po ukončení RF impulzu je sústava dipólov v nerovnovážnom stave a z tohto stavu relaxuje nazad do stavu rovnovážneho s magnetizáciu M0 Relaxácia pozdĺžnej zložky M je dôsledkom tepelného pohybu dipólov Relaxácia má exponenciálny charakter s časovou konštantou T1 200 až 2000 ms podľa fyzikálnych vlastností látky Táto relaxácia nie je priamo merateľná, meria sa sprostredkovanými metódami • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  12. Relaxácia T2 Priečna zložka M sa vyznačuje jednak smerom kolmým na B0 jednak koherenciou precesie dipólov • Relaxácia priečnej zložky M je dôsledkom • tepelného pohybu (tento vplyv je pomalý s časovou konštantou T1 • náhodnej spin-spinovej interakcie dipólov s časovou konštantou T2 • lokálnej nehomogenity magnetického poľa B0 s časovou konštantou Tn Relaxačný čas T2  30  150 ms <<T1a závisí od vlastností látky Tn = 1/( B0) – potreba veľmi starostlivej korekcie nehomogenity poľa B0 Pre výsledný relaxačný čas priečnej magnetizácie T2* platí FID signál Čas T2 nie je priamo merateľný a používa sa sprostredkované meranie – napr. spinové echo • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  13. Charakteristické relaxačné časy • MRI zobrazuje rôzne tkanivá a rozlišuje ich podľa rôznych relaxačných časov • používa sa T1 zobrazovanie a T2 zobrazovanie • každé zobrazovanie má iný kontrast pre rôzne tkanivá • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  14. Relaxácia zo stavu priečnej magnetizácie Relaxácia zo stavu priečnej magnetizácie po aplikácii 90° RF impulzu Vysiela sa budiacou cievkou séria RF impulzov s opakovacou periódou TR Za čas medzi impulzmi je relaxácia pre TR >> T2 opísaná vzťahom pre pozdĺžnu zložku magnetizácie Následnou aplikáciou 90° impulzu sa táto zložka mení na priečnu a tá sa deteguje ako FID signál Mozgovo-miechová tekutina, biela mozgová hmota, (3) edém • Žilinská univerzita – Elektrotechnická fakulta – Biomedicínske inžinierstvo –2011/12

  15. Relaxácia zo stavu inverznej magnetizácie Relaxácia zo stavu inverznej magnetizácie po aplikácii 180° RF impulzu Po uplynutí času TE < TR je pozdĺžna magnetizácia Aplikuje sa 90° impulz – zmena na priečnu Za časTR-TE sa obnoví pozdĺžna zložka Po uplynutí TR sa aplikuje opäť 180° impulz sústava relaxuje zo stavu Mz2 do stavu za TE Mozgovo-miechová tekutina, biela mozgová hmota, (3) edém Aplikuje sa 90° impulz – zmena na priečnu Vyhodnocuje sa pre známe hodnoty T1

  16. Spinové echo Meria sa relaxačný čas T2 Najprv sa 90° RF impulzom zmení magnetizácia na priečnu Počiatočný signál uFID(0) = u0 = k M0 Signál klesá s konštantou T2* < TR < T2 Za čas TR sa aplikuje 180° impulz, čím dôjde k inverzii precesie a teda aj priečnej zložky – proces rozfázovanianahomogenitouB0 prebehne v opačnom slede – vykompenzuje sa Po uplynutí času TR sa obnoví počiatočný stav redukovaný o relaxáciu v dôsledku náhodných spin-spinových interakcií, tzn. s relaxačným časom T2 Po celkovom uplynutí času 2TR sa objaví FID signál – spinové echo Čas T2 sa určí z nameraných napätí

  17. Oblúk aorty Funkčné MRI Aktivita mozgu

More Related