Ugrás a tartalomhoz

MR képalkotás

Berényi Ervin (2011)

Debreceni Egyetem

8. fejezet - Appendix

8. fejezet - Appendix

Tartalom

Szekvenciatár
Spin Echo (SE) szekvencia
Fast Spin Echo (FSE) szekvencia
Echo Planar Imaging - EPI
Inversion Recovery szekvencia
Gradiens Echo (GE) szekvencia
Diffúzió súlyozott szekvencia - Spin Echo
Multiecho Spin Echo (MESE) szekvencia
MR angiographia tár
Áramlás és MR képalkotás
Hagyományos vascularis MR képalkotó technikák
Áramlás kompenzáció
Digitális szubsztrakciós MRA
Flow void
Szekvenciák
Különleges vizsgáló módszerek
Funkcionális MR képalkotás
Diffúzió-súlyozott és diffúziós tenzor képalkotás
Artefact tár
Mozgási műtermékek
Ferromágneses műtermékek
Frekvencia műtermékek
Susceptibilitási műtermékek
Klipping műtermék
Kémiai eltolódási műtermékek
Spike műtermék
'Zebra' műtermék
Csonkolásos műtermék (Gibbs jelenség)
Aliasing műtermék (wrap around)
Keresztezett excitáció
Magic angle
MR fogalomtár
180°-os impulzus
90°-os impulzus
ADC
Akvizíció
Akvizíciók száma (NA, NEX)
Akvizíciós idő
Anizotróp diffúzió
Artefactum
ASL (Arterial Spin Labeling)
b faktor
B0
B1
BOLD (Blood Oxygen Level Dependent)
Cine akvizíció
Defázis
Defázis gradiens
Diamágnes
Diffúzió
Diffúzió súlyozott képalkotás
Dipólus
Display mátrix
Echo
Echo idő
Echo train
Elektromágnes
Elektron-spin rezonancia
EPI (Echo Planar Imaging)
Excitáció
Excitációk száma
FA (Frakcionális Anizotrópia)
Fast spin echo (FSE)
Fáziskódolás
Fáziskódoló gradiens
Felületi tekercs
Ferromágneses anyagok
Fibertracking
FID (Free Induction Decay)
FLAIR
fMRI
Fourier transzformáció
FOV (Field of View)
Frekvencia kódolás
Gadolínium
Glyphek
Gradiens
Gradiens echo
Gradiens mágneses mező
Gradiens tekercs
Gyromágneses együttható
In phase kép
Inversion Recovery
Inverziós idő
Inverziós pulzus
Izotróp diffúzió
Izotróp voxel
Jel-zaj viszony (SNR – signal to noise ratio)
Jelelnyomás
K-tér
Kapuzás (triggerelés)
Kémiai eltolódás
Kémiai eltolódással történő képalkotás
Kibillenési szög
Kontraszt
Kontraszt-zaj arány
Kontrasztanyag
Larmor frekvencia
Longitudinális magnetizáció
A magnetizáció equilibrium értéke, a statikus mágneses mező iránya mentén, ami a B0
Mágneses indukció
Mágneses magrezonancia
Mágneses momentum
Magnetizáció
Magnetizációs vektor (Mz)
MR képalkotás
MR spektroszkópia
MRCP (Mágneses Rezonanciás Cholangio-Pancreaticographia)
Multi echo szekvencia
Multi slice szekvencia
Navigator echo
NMR
Out of phase kép
Paramágneses anyag
Parciális volumen hatás
Perfúzió súlyozott képalkotás
Permanens mágnes
Phased array tekercsek
Preszaturáció
Prospektív triggerelés
Proton
Protondenzitás
Protondenzitású súlyozott kép
Pulzus szekvencia
Quantitatív MRS
Quench
Radiofrekvencia
Radiofrekvenciás tekercsek
Read out gradiens (kiolvasó, vagy szeletkiválasztó gradiens)
Refázis
Refázis gradiens
Refókuszáló pulzus
Rekonstrukció
Relaxáció
Relaxációs idő
Relaxometria
Repetíciós idő
Retrospektív triggerelés
Rezisztív mágnesek
Rezonancia
RF pulzus
ROI (region of interest)
S MRCP
Sávszélesség (Bandwidth – BW; Hz)
Spin
Spin denzitás (N)
Spin echo
Szaturációs pulzus
Szelet
Szeletkiválasztó gradiens
Szeletvastagság
Szupravezető mágnes
T1 relaxáció
T2 relaxáció
T2*
Talairach atlasz
Tekercs
Tenzor
Térbeli felbontás
Transzverzális magnetizáció (Mxy)
Turbo spin echo
Volume RF tekercsek
Zaj
Zsír szaturáció
Zsírelnyomás

Szekvenciatár

A szekveciatár célja a klinikai MR képalkotásban alkalmazott leggyakoribb szekvenciák struktúrájának, legfontosabb jellemzőinek bemutatása. A szekvenciák ismerete valamennyi testtáj vizsgálata során elengedhetetlen. A radiográfus feladata, hogy a szekvenciák tulajdonságainak ismeretében optimalizálja a képalkotás folyamatát az alkalmazott protokoll során abból a célból, hogy a diagnosztikai folyamatban a lehető legpontosabb felvételek készüljenek el.

Spin Echo (SE) szekvencia

A szekvencia szerkezete

101. ábra. A spin echo szekvencia szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

90° -os rádiofrekvenciás pulzus (RF) gerjeszt és hozza fázisba spineket, majd az echo idő felénél (TE/2 idő múlva) 180° -os RF pulzus refókuszál, minek hatására kialakul az echo (TE idővel a 90°-os gerjesztést követően) A 90 ° -os és 180° -os RF pulzusok alatt a szeletkiválasztást a szeletkiválasztó gradiensek bekapcsolása alakítja ki. Az echo alatt van bekapcsolva az analóg-digitális konverter, mely digitalizálja a teljes echot. Az echo egy növekvő, majd csökkenő szinusz görbe, melyben csak a kiválasztott szeletből kapunk RF jelet. Ebben az RF jelben kódolódnak a sorok (fáziskódoló gradiens lépések sorozata) és az oszlopok (frekvenciakódoló gradiens) fázis és frekvencia információi. Ezen információk az echo Fourier transzformációjával válnak a K-tér egy-egy sorává. A következő K-tér sor leolvasása egy újabb fáziskódoló lépéssel a 90° -os gerjesztést követően egy adott idő múlva kezdődik – ezt az időt nevezzük repeticiós időnek (TR). Rövid TR, rövid TE T1 súlyozott, hosszú TR és hosszú TE T2 súlyozott, míg hosszú TR és rövid TE protondenzitású képet eredményez.

Fast Spin Echo (FSE) szekvencia

A szekvencia szerkezete

102. ábra. A Fast Spin Echo (FSE) szekvencia szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

90° -os rádiofrekvenciás pulzus (RF) gerjeszt és hozza fázisba spineket, majd az echo idő felénél (TE/2 idő múlva) 180° -os RF pulzus refókuszál, minek hatására kialakul az első echo (TE idővel a 90° -os gerjesztést követően) A szekvencia lényege, hogy egy 90° -os gerjesztést követően a K-tér több sora is leolvasásra kerül. Ez lehet 2, 4, 16, 32, stb. Ahány sor leolvasása történik meg egy TR-en belül a szekvencia annyi "echo train"-es (ET). Minél több az ET, annál erősebben T2 súlyozottá válnak a szekvenciák. A 90° -os és 180° -os RF pulzusok alatt a szeletkiválasztást a szeletkiválasztó gradiensek bekapcsolása alakítja ki. Az echok alatt van bekapcsolva az analog-digitális konverter, mely digitalizálja az összes echot. Az echo-k Fourier transzformációt követően válnak a K-tér egy-egy sorává. Ha pl. 4 ET-s az FSE szekvencia (egy TR alatt a K-tér négy sora olvasódik le fáziskódoló és frekvenciakódoló pulzusok speciális sorozatával), akkor pl. a K-tér következő, ez esetben 5-6-7-8 sorának leolvasása TR idő múlva kezdődik el. A szekvenciával T1 és T2 súlyozott, valamint protondenzitású felvételek is készíthetők.

Echo Planar Imaging - EPI

A szekvencia szerkezete

103. ábra. Az Echo Planar Imaging (EPI) szekvencia szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

90° -os rádiofrekvenciás pulzus (RF) gerjeszt és hozza fázisba spineket, majd 180° -os RF pulzus refókuszál, minek hatására kialakulnak az echok. A 90° -os és 180° -os RF pulzusok alatt a szeletkiválasztást a szeletkiválasztó gradiensek bekapcsolása alakítja ki. Az echosorozatot a fáziskódoló és a frekvenciakódoló gradiensek speciális bekapcsolás hozza létre. A szekvencia lényege, hogy egy TR alatt a K-tér összes sora leolvasásra kerül. Így ha pl. a képmátrix 64x64-es, akkor egy TR alatt a K-tér 64 sorának leolvasása történik meg 64 echo létrehozásával. Ezzel egy TR-en belül egy adott mátrixú kép leolvasása történik meg. A szekvenciával akár 100 ms alatt is lehet egy felvételt készíteni. Alapvető a diffúziós tenzor képalkotás (DTI) és a funkcionális MR képalkotás (fMRI) során. A szekvenciával T1 és T2 súlyozott felvételek is készíthetők.

Inversion Recovery szekvencia

Short Tau Inversion Recovery – STIR

Fluid Attenuation Inversion Recovery - FLAIR

A szekvencia szerkezete

104. ábra. Az Inversion Recovery (IR) szekvencia szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

A gerjesztő 90° -os RF pulzust egy 180° -os inverziós RF pulzus előzi meg, majd a gerjesztő 90° -os RF pulzust követően, az echo idő felénél (TE/2 idő múlva) egy újabb 180° -os RF pulzus refókuszál, minek hatására kialakul az echo (TE idővel a 90° -os gerjesztést követően). Az inverzós 180° -os és a 90° -os RF pulzus közötti időt inverziós időnek (TI) nevezzük. A 180° -os, majd a 90° -os és az újabb 180° -os RF pulzusok alatt a szeletkiválasztást a szeletkiválasztó gradiensek bekapcsolása alakítja ki. Az echo alatt van bekapcsolva az analog-digitális konverter, mely digitalizálja a teljes echot. A következő K-tér sor leolvasása TR idő múlva történik – ez esetben a TR idő a két 180° -os inverziós RF pulzus közötti idő. A szekvencia tulajdonsága, hogy a TI változtatásával változik a kép jellege. STIR esetében (TI 1,5 T-n kb. 150 ms) a zsírszövetből nem kapunk jelet, míg FLAIR esetében (TI 1,5 T-n kb. 2000 ms) a vízből nem jön jel. A STIR szekvencia, lágyrészek vizsgálatánál, míg a T2 súlyozott FLAIR (hosszú TE) az agy vizsgálatánál fontos (fekete liquortér mellett az agyállomány T2 jellegű). Létezik T1 súlyozott FLAIR is (rövid TE), ez a gerinc vizsgálatánál játszik szerepet.

Gradiens Echo (GE) szekvencia

A szekvencia szerkezete

105. ábra. A grádiens echo szekvenciák alapvető szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

Ez esetben 90° -osnál kisebb (α) is lehet a gerjesztő RF pulzus – a kibillentés szöge (flip angle - FA) fontos jellemzője a szekvenciának. Minél nagyobb, annál inkább T1 jellegű képet kapunk, míg, ha csökkentjük, akkor a T2 jelleg erősödik. Típusos esetben a T2 súlyozott GE felvételek esetében az FA kicsi ( 25 ), míg a TE hosszú (>25 ms), T1 súlyozott GE esetében FA nagyobb (50°), TE pedig rövid (15 ms). Az echot a speciális gradienspulzus alkalmazás hozza létre (nem 180° -os RF pulzus!), mely hatására refókuszálódnak a spinek (TE idővel az alfa o -os gerjesztést követően). Az alfa°-os pulzus alatt a szeletkiválasztást a szeletkiválasztó gradiens bekapcsolása alakítja ki. Az echo alatt van bekapcsolva az analog-digitális konverter, mely digitalizálja a teljes echot. A következő K-tér sor leolvasása egy újabb fáziskódoló lépéssel az alfa°-os gerjesztést követően egy adott idő múlva kezdődik – ezt az időt nevezzük repeticiós időnek (TR).

Diffúzió súlyozott szekvencia - Spin Echo

A szekvencia szerkezete

106. ábra. A diffúzió súlyozott spin echo szekvencia alapvető szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

A spin echo diffúzió súlyozott szekvencia alapvető szerkezete megegyezik a spin echo szekvencia szerkezetével. Annyi a különbség, hogy abban az irányban, amelyben diffúzió súlyozást szeretnénk alkalmazni a 180° -os RF pulzus elé és azt követően egy szimmetrikus gradiens párt kell elhelyeznünk. Ha ezt X gradiensen kapcsoljuk be akkor az X irányban, ha Y gradiensen, akkor Y irányú, míg, ha a Z gradiensen alkalmazzuk, akkor Z irányú diffúzió súlyozott felvételeket eredményez a szekvencia. A példa ábrán mindegyik gradiensen elhelyeztünk egy diffúzió súlyozó gradienspárt. A diffúzió súlyozás erősségét az alkalmazott gradiensek erőssége határozza meg, mely a gradiens pulzusok magasságával (amper - A) és hosszával (idő - ms) szabályozhatók. Minél nagyobb a gradiens pulzus alatti terület, annál erősebb a diffúzió súlyozás. A diffúzió súlyozás erősségét a b faktor adja meg, mely klinikai körülmények között 500-2000 közötti értékű. – a γ az adott atommag giromágneses együtthatója, a G a grádiens pulzus alatti terület, azaz a grádiens pulzus erőssége, a δ a grádiens pulzus hossza, míg a Δ a két grádiens pulzus közötti idő)

Multiecho Spin Echo (MESE) szekvencia

A szekvencia szerkezete

107. ábra. A multiecho spin echo szekvencia alapvető szerkezete.

A szekvencia jellegzetességei

90° -os rádiofrekvenciás pulzus (RF) gerjeszt és hozza fázisba spineket, majd az első echo idejének felénél (TE1/2 idő múlva) 180° -os RF pulzus refókuszál, minek hatására kialakul az első echo (TE1 idővel a 90° -os gerjesztést követően). Ezt követően újabb és újabb 180 ° -os RF pulzusok újból és újból refókuszálnak, újabb és újabb echokat létrehozva. A keletkező echok amplitudója folyamatosan csökken, csúcspontjukat összekötve (szaggatott vonal) az exponenciálisan lecsengő T2 relaxációs görbét kapjuk (a 90° -os pulzus után közvetlenül kialakuló és exponenciálisan lecsengő FID burkológörbéjét a T2* relaxációs folyamat alakítja ki). A 90° -os és 180° -os RF pulzusok alatt a szeletkiválasztást a szeletkiválasztó gradiensek bekapcsolása hozza létre. A szekvencia eredménye egy különböző mértékben T2 súlyozott képsorozat, hol a képek echo idejét a szekvencia szerkesztése során a radiográfus határozza meg (pl. 20-320 ms között 20 ms-os lépésenként). Az echo csúcsokat összekötő T2 relaxációs görbéből pontos T2 relaxációs idő határozható meg a kép valamennyi pixelére – ez egy valós T2 relaxációs térképet eredményez, hol a pixelek értéke a T2 relaxációs időt jelenti. Klinikai alkalmazási lehetősége pl. az endocrin ophthalmopathia során megvastagodott szemizmok relaxációs idejének meghatározása.