1 / 52

MR-fysikk

MR-fysikk. Lars Ersland Medisinsk Teknisk Avdeling Haukeland Sykehus. MR - forkortelser. (N)MR (Nuclear) Magnetic Resonance MRI Magnetic Resonance Imaging MRT Magnetic Resonance Tomography MRS Magnetic Resonance Spectroscopy MRA Magnetic Resonance Angiography. Historikk

lucius
Download Presentation

MR-fysikk

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. MR-fysikk Lars Ersland Medisinsk Teknisk Avdeling Haukeland Sykehus

  2. MR - forkortelser • (N)MR (Nuclear) Magnetic Resonance • MRI Magnetic Resonance Imaging • MRT Magnetic Resonance Tomography • MRS Magnetic Resonance Spectroscopy • MRA Magnetic Resonance Angiography

  3. Historikk Hovedkomponenter i et MRI-system Fenomenet NMR Sikkerhet- Statisk B0 felt- Gradient felt- RF felt Magnetisk Resonans Imaging (MRI)

  4. Historikk • 1923 W.Pauli oppdager fenomenet kjernespinnresonans • 1946 De amerikanske forskerne Felix Bloch og Edward Purcell la grunnen for det som siden skulle utvikle seg til MRI. De beskrev uavhengig av hverandre fenomenet NMR, og fikk i 1952 Nobel prisen i fysikk for denne oppdagelsen.

  5. Historikk (fortsetter) • 1970 Proposal av Lauterbur introduserer MRI • 1979 Det første MRI snittbildet (Lauterbur) • 1986 Første MRI-innstallasjon i Norge (Stavanger)

  6. Hva er MRI • Magnetisk Resonanstomografi, MRI, er en relativt ny billedgivende diagnosemetode. • Istedenfor røntgenstråling utnyttes i MRI en kombinasjon av magnetfelt og radiobølger sammen med en kraftig datamaskin for billed-dannelse og analyse.

  7. Hva er MRI (fortsetter) • På dataskjermen presenteres snittbilder av pasientens indre. • Vilkårlige plan kan avbildes direkte. • Ulike former for rekonstruksjon og billed analyse-teknikker er tilgjengelige • Rekonstruksjon: MPR, MIP • Billedanalyse: binæropperasjoner, statistikk,..

  8. Posisjonering

  9. Posisjonering EPI-opptak Sagitalt snitt Aksiale snitt

  10. Komponenter i et MRI-system • Kraftig Magnet • Gradientspoler • Radio-sender og mottaker-enhet • Kraftig prosesseringsenhet (datamaskin)

  11. MR-maskinen SIEMENS Magnetom VISION B0=1.5 Tesla Erling Andersen

  12. MR-hodespole Erling Andersen

  13. Pasient/Forsøksperson Erling Andersen

  14. Kjerne-spinn • Protoner og nøytroner har en kvantefysisk egenskap kalt spinn. • Spinner om sin egen akse • Protoner har positiv ladning. Nøytroner er nøytrale. • De enkelte protoner/nøytroner danner par som spinner i motsatt retning. Bare kjerner med et odde antall protoner/nøytroner har et observerbart spinn.

  15. Hydrogen protonet • I MRI-sammenheng brukes utelukkende hydrogenatomet 1H. • Hydrogen atomet består av kun ett proton. Det har derfor både spinn og magnetisk moment. • Hvert av 1H-protonene kan betraktes som en liten magnet som spinner om sin egen akse, og der magnet-feltets retning er nord-syd langs spinn-aksen.

  16. Hydrogen protonet (fortsetter) • 1H-atomet er det mest egnede i MRI-sammenheng fordi det er mye av det i kroppen og fordi det produserer det kraftigste signalet av alle vanlige stabile atomkjerner.

  17. Høyrehåndsregelen • Høyrehåndsregelen forteller oss magnetfeltretningen i forhold til spinnretningen.

  18. Kvantisering av spinn

  19. Netto magnetisering

  20. Presessering • Enkeltprotoner og resultant magnetisering presesserer rundt B0 med frekvens f0.

  21. Kjerne Spinn Resonans • Resonansbetingelse: • Resonansfrekvensen (Larmor frekvensen), • Gyromagnetisk konstant. • B0 = Pålagt statisk magnetfelt. • Eks1.: B0=1.0 Tesla => f0=42Mhz • Eks1.: B0=1.5 Tesla => f0=63Mhz

  22. Kvantisering av spinn

  23. Free Induction Decay (FID)

  24. Billedparametre • T1 relaksasjonstid • T2 relaksasjonstid • Protontetthet

  25. T1 relaksasjonstid

  26. T2 - Vevsavhengig defasing i xy-planet • T2* - Vevsavhengig defasing + defasing pga. innhomogeniteter i B0

  27. Defasing

  28. T1 kurver for ulike vev

  29. T2 kurver for ulike vev

  30. Billed dannelse • Gradientsystemet: • Snittvalg og oppbygning av billedpunkter skjer ved et ekstra, kontrollerbart magnetfelt, overlagret B0. Dette kalles gradientfelt. • Gradientfelt i Z, Y og X-retningen.

  31. Gradient-spoler

  32. Bilde generering

  33. Snittvalg

  34. Snittvalg

  35. X gradienten

  36. Y gradienten

  37. RAW-data

  38. Statisk magnetfelt (B0):- Biologiske effekter - Mekaniske effekter RF effekter:- Varme utvikling, Brann-skader.- Biologiske effekter (ikke termiske) Virkninger av alternerende gradient-felt (dB/dt) Auditive/støy effekter. Cryogen Intravenøs kontrast MR og graviditet MR og pacemakere Psykologiske aspekter (for eksempel klaustrofobi) MR Sikkerhet Ref.: http://kanal.arad.upmc.edu/mrsafety.html

  39. Frekvens spekter

  40. Statisk magnetfelt (B0), biologiske effekter • Flere strukturer i kroppen blir påvirket av B0, bl.a.:retina, pineal gland (corpus pineale) og noen celler i paranasal sinuses (nesebihulene). (paramagnetisk melanin) • Det er vist at røde blodlegemer endrer form og posisjon i forhold til et ekstern magnetfelt. Av størrelsesorden er dette en liten effekt, og en har ikke funnet noen klinisk signifikans. • Fotoreseptorceller i øyet stiller seg inn i forhold til B0Ingen klinisk effekt.

  41. Statisk magnetfelt (B0), biologiske effekter (fortsetter) • Visuell stimuli er rapportert som følge av bevegelse avglobe(øyeeple)/retina under påvirkning av kraftig magnetfelt. • Svimmelhet, hodepine og metallisk smak i munnen er raportert fra forskermiljø med B0>4Tesla • Konklusjon: Ingen skadelige biologiske effekter fra det statiske magnetfelt B0, anvendt i MRI-sammenheng, så langt. Det er stor forskningsaktivitet på området med forskjellige dyremodeller og ved ulike feltstyrker.

  42. Statisk magnetfelt (B0), mekaniske effekter • Ferromagnetiske objekter i nærheten av MR-enheten:skalpeller, oksygenkolber, sakser osv. blir prosjektiler • Magnetkort: Bankkort, busskort osv. tåler ca 20mT. • Implantater: Anurisme-klips, stenter, metall-partikler i øyet, metallpartikkler etter operative inngrep, proteser, osv. Dette representerer en fare for pasienten i MR-maskinen.

  43. RF-effekter, varmeutvikling • RF-effekt deponering øker med kvadratroten av feltstyrken. • Global og lokal oppvarming av vev er avhengig av en rekke faktorer: - Hvilken spole som er sender-spolen - Type MRI-opptak, TSE, GRE, osv. - MR-opptaksparametre: FOV, TE, TR, antall snitt osv. - Pasientens vekt. • Kontroll av at estimert temperaturstigning, lokalt, ikke overskrider ca. 1o C skjer i hardware i MR-maskinen (SAR)

  44. RF-effekter, varmeutvikling • Forbrenning i forbindelse med ledende objekter mot bar hud er rapportert flere ganger ved feltstyrker 1+ Tesla. • Forbrenning forårsakes av induserte spenninger og sekundære resistive tap i pasientens vev. • Forbrenninger kan typisk forekomme ved: - Ledninger mot bar hud - Tatoveringer (inneholder ofte metall) - Sminke - Implantater av ulike slag

  45. RF-effekter (ikke termiske)

  46. Dedikerte systemer

  47. Dedikerte systemer

  48. Dedikerte systemer

  49. Spoler Phased Array Ankel Phased Array Kne. Phased Array Håndledd

More Related