up
Search      menu
پزشکی و دامپزشکی :: مقاله دستگاه MRI PDF
QR code - دستگاه MRI

دستگاه MRI

پديده اي تازه در دستگاه هاي جديد MRI

اگر بخواهيم به زبان ساده MRI را توصيف کنيم بايد در مرحله اول از حرکت اسپيني پرتون ها آغازکنيم. هر پروتون داراي حرکت چرخشي، حول محور خود است که با توجه به وجود بار الکتريکي مثبت پرتون ها، اين حرکت دوراني را مي توان به صورت جريان الکتريکي حلقوي حول محور، شبيه سازي کرد. اين جريان حلقوي باعث به وجود آمدن ميدان مغناطيسي ضعيفي در امتداد محور دوران مي شود. در اتم هايي که تعداد پرتون هاي هسته آن ها عددي زوج است اين ميدان ها دو به دو يکديگر را خنثي مي کنند، اما در اتم ها يي که تعداد پرتون هاي هسته آن ها فرد است نظير کربن، هيدروژن، سديم يک گشتاور مغناطيسي در خارج هسته آن ها مشاهده مي شود که ناشي از يک پروتون اضافه در هسته اين اتم ها است که با هيچ يک از گشتاورهاي ديگر خنثي نشده است. برخلاف تصويربرداري اشعه ايکس که با تابش اشعه به بافت و تشخيص ميزان جذب اشعه، تصويربرداري صورت مي پذيرد، درMRI ، بافت هاي بدن، خود منبع توليد سيگنال تصويربرداري خواهند بود.
با توجه به اين که اتم هاي هيدروژن در آب و چربي بافت هاي مختلف بدن به وفور يافت مي شوند و سيگنال هاي قوي تري از آن به دست مي آيد و همچنين گشتاور مغناطيسي آن ها با ميدان مغناطيسي خارجي سريع تر انطباق مي يابد، جهت تصويربرداري به شيوه MRI مورد استفا ده قرار گرفته اند. در شرايطي که اتم هاي بدن بيمار درون يک ميدان مغناطيسي قوي قرار گيرد، تحت تاثير ميدان قرار گرفته و بردار برايند مغناطيسي آن ها در راستاي اين ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد. در اين شرايط اکثر گشتاورهاي مغناطيسي لحظه اي هيدروژن بدن در راستاي ميدان و هم جهت با ميدان قرار مي گيرند و نسبت به تعداد کمتري که در خلاف جهت ميدان قرار مي گيرند، پايدارتر هستند. نحوه حرکت گشتاورهاي مغناطيسي در ميدان مغناطيسي مطابق معادله Bloch است:
که ضريب ژيرومغناطيس، H ميدان مغناطيسي موثر، ۰M بردارمغناطيسي شوندگي اوليه در حالت تعادل و ۱T ، ۲T زمان هاي بازيابي تعادل و M بردار مغناطيس شوندگي هستند. اگر پاسخ دائمي معادله Bloch را در حضور ميدان مغناطيسي ثابت ۰H به دست آوريم، به پديده اي به نام Precession مي رسيم و در مي يابيم که بردار مغناطيس شوندگي در حضور ميدان مغناطيسي ۰H با فرکانس ثابتي دوران مي کند که اين فرکانس به فرکانس لارمور معروف است و مقدارآن از رابطه به دست مي آيد. با تبديل فرکانس زاويه اي به فرکانس، مي توان فرکانس لارمور را براي دستگاه هاي مختلف با ميادين مغناطيسي مختلف از رابطه زير به دست آورد :
مطابق قانون تشديد يا رزونانس، هرگاه يک دياپازون با فرکانسي نوسان کند، تنها دياپازوني تحريک مي شود که خود قادر به توليد همان فرکانس باشد، از اين قانون استفا ده شده و دستگاه ، موج RF اي با همان فرکانس لارمور، ارسال مي کند و اين موضوع سبب تحريک گشتاور مغناطيسي لحظه اي و تغيير محور چرخش آن ها مي شود. حال اگر اين پالس RF تحريک بر داشته شود اين گشتاورها به حالت اوليه باز مي گردند و همانند قبل تحت تاثير ميدان مغناطيسي قرار خواهند گرفت و اين بازگشت در ميدان مغناطيسي سيگنال هاي پاسخي را آزاد مي کند که از دريافت و پردازش آن ها ميزان آب بدن (يون هيدروژن) در نواحي تحت پردازش قرار گرفته (که در مرکزمگنت قرار گرفته است)، مشخص شده و تمايز بين بافت هاي نرم، که هدف اصلي دستگاه MRI است، برآورده مي شود.
اولين دستگاه MRI درسال۱۹۷۷ميلادي توسط دامادين و همکارانش ساخته شد و امروزه به يکي از پيشرفته ترين و گران ترين تجهيزات پزشکي تبديل شده است. از قسمت هاي مختلف يک دستگاه MRI مي توان به مگنت، بخش کنترل، فرستندهRF، گراديان ها، کويل هاي گيرنده و کامپيوتر بازسازي تصاوير اشاره کرد. در سال هاي اخير تغييرات و پيشرفت هايي در اين نوع سيستم ها صورت گرفته که عمده اين تغييرات به نرم افزار يا اصطلاحا به کاربردهاي آن ها خلاصه مي شود.
کنگره هاي انجمن راديولوژي امريکاي شمالي Radiological Society of North America يا( )RSNA اين امکان را فراهم مي سازد تا سازندگان تجهيزات ودستگاه هاي MRI آخرين پيشرفت هاي خود را به نمايش بگذارند. در سال گذشته بزرگ ترين کمپاني هاي سازنده MRI جديدترين پيشرفت هاي خود را در اين زمينه به معرض نمايش قرار دادند که همان گونه که پيش بيني مي شد، بيشترين تمرکز در زمينه کاربرد دستگاه هاي MRI به ويژه در ارتباط با تصاوير سه بعدي با رزولوشن بالا، تصويربرداري قلبي و تصاوير diffusion بدن بود.
در کنار عرضه اين پيشرفت ها محصولات جديدي نيز عرضه شده بود که با ساده کردن تصويربرداري و امکان پردازش ثانويه تصاوير، سرعت دستگاه و تعداد پذيرش بيماران را افزايش داده و علاوه بر اين که بيمار احساس راحتي بيشتري مي کند، باعث صرفه جويي در وقت نيز مي شود.
به علاوه الگوريتم هاي جديد ارائه شده تکنيک هاي تصويربرداري موازي را نيز ارتقا دادند. کويل هاي جديد براي قسمت هاي مختلف بدن عرضه شده بودند که هماهنگ با سيستم هاي RF با تعداد کانال هاي متفاوت هستند.
( Integrated Parallel Acqusition Technique ) iPAT يا تصويربرداري موازي ابزار ي پويا است که امروزه نقش اساسي در تصويربرداري کلينيکي MRI ، بازي مي کند. پيشرفت در iPAT جهت آشکارکردن و کشف روش هايي جديد همچنان ادامه دارد. نکته قابل توجه اين است که باگذشت اندکي از عمرiPAT ، تغييرات بسياري را در زمينه پروتکل هاي تصويربرداري ارائه کرده است که ما را وادار کرده به صورت مداوم از آن استفا ده کنيم.
iPAT شيوه اي جديد براي تصويربرداري سريع تر است.در اين روش با استفا ده از Array Coil ها و تعداد بيشتري کانال هاي RF مستقل و اطلاعات مربوط به حساسيت کويل هاي گيرنده، زمان تصويربرداري کاهش داده مي شود.يکي از مهم ترين عوامل موثر برزمان تصويربرداري MRI ، تعداد گام هاي ان کدينگ فازي است که تاثير مستقيم نيزبر رزولوشن دارد بدين معني که يک تصوير با ماتريس ۲۵۶*۲۵۶ به ۲۵۶ نمونه برداري نيازمند است و اگر تعداد نمونه برداري ها نصف شود باعث نصف شدن زمان در ازاي پايين آمدن رزولوشن تصوير مي شود. با کمک iPAT مي توان با تعداد نمونه برداري هاي کمتر رزولوشن مورد نظر را به دست آورد. بدين ترتيب که در تصويربرداري معمولي پيش از هر نمونه برداري توسط يکي از گراديان ها عملان کدينگ فازي ، صورت مي پذيرد تا نقاط مختلف از نظر فاز از يکديگر متمايز شوند. هنگامي که المان هاي کويل در جهت ان کدينگ فازي قرار گرفته باشند، عمل ان کدينگ مي تواند با استفا ده از تفاوت حساسيت المان هاي کويل صورت پذيرد و سبب کاهش فعاليت گراديان ان کدينگ فازي کاهش شود. البته فعال سازي Phase over sampling باعث کم شدن اثر iPAT شده و اگر Phase over sampling وجود نداشته باشد زمان تصويربرداري تقريبا به نسبت PAT factor پايين مي آيد که اين فاکتوردر تصويربرداري ها حداکثر۱۶ در نظر گرفته مي شود. iPAT به زبان ساده همان تکنيک ثابت نگاه داشتن رزولوشن در عين کاهش زمان است.مانند هميشه در MRI پارامترها با هم Trade off دارند و اعمال iPAT باعث کاهش سيگنال به نويز به نسبت ريشه دوم PAT factor خواهد شد. در تکنيکي به نام GRAPPA اطلاعات از هر coil به تعداد کمتر گرفته مي شود و سپس با استفا ده از الگوريتم بازسازي تصوير GRAPPA واطلاعات حساسيت کويل ها، خطوط مياني نمونه برداري نشده محاسبه و جايگزين مي شوند و K space تکميل مي شود . سپس با اعمال FFT روي اين فضا، تصوير نهايي بازسازي مي شود.
درتکنيک mSENSE نيز نمونه برداري ها با تعداد خطوط کمتري صورت مي پذيرد و با اعمال FFT تصوير هريک به صورت مجزا تشکيل مي شود سپس با کمک الگوريتم mSENSE و با استفا ده از اطلاعات حساسيت کويل ها، تصوير نهايي ساخته ميشود. از آنجا که نمونه برداري هاي کمتر باعث به وجودآمدن آرتيفکت Fold over يا aliasing مي شود در تصوير برداري هايي که تصوير نهايي aliasing دارد نمي توان از اين تکنيک بهره گرفت چراکه الگوريتم، قابليت تمايز بين سيگنال هاي اصلي و aliasing را ندارد. معمولا در تصويربرداري هاي با FOV کوچک اين مشکل وجود دارد و بهتر است که از تکنيک GRAPPA کمک گرفته شود . پيش از معرفي iPAT تنها روش سرعت بخشيدن به تصويربرداري ها استفا ده از گراديان هاي سريع تر بود و با توجه به محدوديت هاي فيزيولوِِِژيک، حداقل زمان هاي تصويربرداري قابل کاهش نبود، اما iPAT اين مشکل را حل کرده و زمان را با کاهش گام هاي phase encoding کاهش داده است. استفا ده از iPAT محدوديت هايي نيز دارد، به طور مثال کويل هاي گيرنده بايد array باشند و کويل هاي single مانندflex به تنهايي اين قابليت را دارا نيستند. ضمنا المان هاي انتخاب شده کويل هاي گيرنده بايد در امتداد جهت ان کدينگ فازي قرار گرفته باشند و تعداد آن ها است که حداکثر مقدار PAT factor را تعيين مي کند. از لحاظ سخت افزاري نيز هر المان کويل بايد به يک کانال RF مجزا متصل شده باشد.
از مزاياي کاربردي و ديگر iPAT مي توان به افزايش رزولوشن تصوير در زمان هاي برابر اشاره کرد، همچنين در تصويربرداري هاي مغز و گردن diffusion prefusion EPI HASTE( ) آرتيفکت را کاهش داده و اعوجاج را از بين مي برد. در تصويربرداريAbdominal Truefisp( ،HASTE ، )VIBE با کاهش زمان حبس تنفس، باعث راحتي بيشتربيمار و افزايش سرعت تصويربرداري مي شود و نيز با کاهش آرتيفکت هاي حرکتي، تصاوير واضح تري را به وجود مي آورد. در تصويربرداري هاي قلبي ( Cardiac ) و عروقي( آنژيوگرافي ) نيز مزاياي iPAT قابل بهره برداري است. البته نکاتي در رابطه با استفا ده از iPAT نيز وجود دارد : به طورمثال هنگام استفا ده ازکويل مغز ۸ کانال بايستي از فيلتر نرماليزه کننده استفا ده کرد تا بتوان تصوير يکنواختي به دست آورد. همچنين در تصويربرداري axial از شکم، تکنيک SENSE تصوير بهتري مي دهد در صورتي که معمولا استفا ده از SENSE باعث نويز بيشتر در پس زمينه تصوير مي شود. البته استفا ده از پدهاي فاصله انداز بين کويل و بدن را نبايد فراموش کرد.
در پروتکل هاي single shot مانند HASTE و EPI استفا ده از GRAPPA علاوه بر اين که اعوجاج و آرتيفکت ها را کاهش مي دهد امکان تصويربرداري با TE کمتر را نيز فراهم مي سازد.
به عنوان يکي از پيشرفت هاي iPAT مي توان به ۲iPAT اشاره کرد که در تصويربرداري سه بعدي استفا ده مي شود. در تصويربرداري سه بعدي عمل ان کدينگ فازي در دو جهت صورت مي گيرد و به جاي يک Slice از يک Slab تصويربرداري مي شود، در مورد ۲iPAT ، عمل ان کدينگ فازي در جهت Slice ها اعمال مي شود و در صورتيکه تعداد المان هاي کويل در اين جهت از يکبيشتر باشد، در اين جهت نيز iPAT مي تواند به کار رود. فاکتور PAT نهايي برابر با حاصلضرب فاکتورهاي PAT در دو جهت ان کدينگ فازي است که يکي فاکتور PE و ديگري فاکتور D۳ ناميده مي شود. ازجمله پروتکل هايي که از اين روش استفا ده مي کنند مي توان به Gre و d ce۳fl و d vibe۳fl و trufi اشاره کرد. البته در جهت اسلايس ها فقط به صورت GRAPPA مي توان از iPAT استفا ده کرد و محدوديت هاي ديگري نيز از جمله در FAT SAT يا استفا ده همزمان ازover sampling ، فوريه جزئي به وجود مي آورد.
استفا ده از کويل هاي ماتريسي که درتکنولوژي TIM مورد استفا ده قرار مي گيرند در سه حالCP ،dual ، triple قابل انجام است و در حالت Triple هر سه المان کويل به صورت مستقل عمل مي کنند و به سه کانال مجزاي RF متصل مي شوندکه سبب مي شوند بهترين بازدهي از iPAT به دست آيد. از سوي ديگر قابليت انعطاف بيشتري در انتخاب جهت ان کدينگ فازي فراهم مي کند و به همين جهت در تصويربرداري هاي سه بعدي به خوبي مورد استفا ده قرار مي گيرند.
● توجه به نکات ذير در رابطه با iPAT توصيه مي شود :
۱) المان هاي کويل درجهت ان کدينگ فازي قرار گرفته باشند.
۲) به تعداد لازم حداقل برابر با فاکتور PAT از المان هاي کويل انتخاب شده باشند.
۳) فاصله بين کويل و بدن از حداقل لازم برخوردار باشد به ويژه در شکم ،قلب و آنژيو .
۴)در پروتکل هاي single shot مانندEPI استفا ده از iPAT باعث بهبود کيفيت مي شود و روي زمان تصويربرداري اثري ندارد.
۵) کاهش سيگنال به نويز بايستي مورد توجه قرار گيرد و در برخي موارد جبران سازي شود.
۶) هنگام استفا ده از mSENSE بايستي مطمئن شد که در جهت ان کدينگ فازي به اندازه کافي FOV بزرگ انتخاب شده باشد و در صورت نياز از Phase over sampling استفا ده شود.
۷) هنگام استفا ده از iPAT با پروتکل هاي GRE (گراديان اکو) استفا ده از حالت چند پاسخي( Multi echo ) امکان پذير نيست.

دستگاه عصبي، اطلاعات را جمع آوري، تحليل، ذخيره و منتقل مي کند. اين دستگاه کارکردهاي حياتي بدن را کنترل مي کند و با جهان خارج تعامل دارد. دستگاه هاي عص ...

● MRI سينه چيست ؟ روش تصوير برداري MRI يک روش غير تهاجمي و اغلب بدون درد بوده که به پزشک در تشخيص بيماري و انتخاب روش درمان مناسب کمک مي کند. تصوير بر ...

دستگاه عصبي يا سيستم عصبي يا سامانهٔ عصبي (Nervous System) در بدن جانوران به هماهنگي فعاليت‌هاي ماهيچه‌ها پرداخته، اندام گوناگون را تحت نظارت درآورده، ...

لنف از کلمه لاتين lympha به معناي آب گرفته شده و دستگاه لنفاوي که بخشي از دستگاه ايمني به حساب مي آيد، شبکه اي از مجاري است که اين مايع شفاف (لنف) را ...

استفراغ بيرون رانده شدن پرفشار محتويات معده و بخش ابتدايي روده است. شمار زيادي از بيماري ها که بسياري از آنها بيماري هاي اوليه دستگاه گوارش نيستند، مم ...

هاري يک بيماري ويروسي کشنده است که مخصوص گوشتخواران اهلي و وحشي بوده و انسان و ساير حيوانات خونگرم پستاندار به طور تصادفي و غالباً از طريق گزش به آن م ...

دستگاه گوارش در پرندگان همانند ديگر حيوانات از لوله گوارشي وغدد ضميمه تشکيل شده است . لوله گوارشي شامل دهان ، مري ، چينه دان ، پيش معده ، سنگدان لوله ...

● دستگاه گوارش دستگاه گوارش از لوله گوارش و اعضاي مرتبط با آن تشکيل مي شود. لوله گوارش يک لوله پيچ خورده به طول حدود۷ متر است که غذا در حين هضم شدن از ...

دانلود نسخه PDF - دستگاه MRI