Βασικές Αρχές Απεικόνισης. Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού

Transcript

1 Βασικές Αρχές Απεικόνισης Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού

2 Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού - MRI

3 Μαγνητικός Τομογράφος Ανοικτός Μαγνητικός Τομογράφος

4 Μαγνητικός Τομογράφος Το φαινόμενο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού ανακαλύφθηκε στη δεκαετία του '50 και για πολλά χρόνια η σημαντική εφαρμογή του ήταν μόνο στον τομέα της φασματοσκοπίας. Στη δεκαετία του '80 στην Αγγλία παράγονται πρώτες in vivo εικόνες της ανθρώπινης ανατομίας με ολόσωμους μαγνήτες. Εικόνες με άριστη αντίθεση φωτεινότητας σε μαλακούς-ιστούς σε οποιοδήποτε επίπεδο απεικόνισης, και αντίθετα από το CT δεν περιλαμβάνει τη χρήση ιοντίζουσας ακτινοβολίας.

5 Κατατέθηκε ως US patent στις 17/03/1972, Δόθηκε στις 5/02/1974. Εικόνα από US Patent and Trademark Office

6 0.14 T

7

8 0,5 mt

9 Μαγνητικός Τομογράφος Πλεονεκτήματα: Εξαιρετική / Ρυθμιζόμενη Αντίθεση Μη επεμβατική μέθοδος Απουσία ιοντίζουσας ακτινοβολίας Τομές σε οποιοδήποτε επίπεδο Προκλήσεις...: Νέοι μηχανισμοί αντίθεσης Ταχύτερη Απεικόνιση Μείωση Κόστους ;

10 Μαγνητικός Τομογράφος ΜΑΓΝΗΤΕΣ 1. Μαγνήτες υπεραγωγών. Πιό δυνατό και σταθερό μαγνητικό πεδίο αλλά.. Πιθανή αυξηση θερμοκρασίας, αλλαγή ψυκτικού υγρού περιοδικά.. 2. Μαγνήτες αντίστασης. Αύξηση θερμοκρασίας περιορισμός σε μικρά πεδία.. 3. Μόνιμοι μαγνήτες. Λειτουργία χωρίς ρεύμα, μή ανάγκη ψυκτικών, ανοικτή λειτουργία, αλλά.. Περιορισμός σε μικρά πεδία.

11 Μαγνήτες 1T = N/A*m = Gauss Ενδεικτικά: Φασματοσκοπία Χημείας = 2 11Τ Μαγνήτες σε εργοστάσια αυτοκινήτων ~ 2Τ Μαγνήτης Ψυγείου Οικογενειακής Χρήσης ~ 10mT Μαγνητικό πεδίο της Γης στον ισημερινό = 30μΤ και στους πόλους 70μΤ

12 Μαγνητικός Συντονισμός Τί είναι ο μαγνητικός συντονισμός; Ενα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο. Ορισμένοι ατομικοί πυρήνες, συμπεριλαμβανομένου του 1 H εμφανίζουν πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό. Η πυρηνική περιστροφή ( spin ) συμπεριφέρεται όπως τα μαγνητικά δίπολα. 1 H

13 Μαγνητικός Συντονισμός Τα «spins» προσανατολίζονται τυχαία όταν δεν επιδρά εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Οταν εφαρμόζεται εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τα spins ευθυγραμμίζονται με το εφαρμοζόμενο πεδίο. Το ολικό φαινόμενο είναι μαγνήτιση των διπόλων κατα μήκος του εξωτερικού πεδίου. Απουσία Εξωτερικού Πεδίου Παρουσία Εξωτερικού Πεδίου B 0

14 1 εκατομ. 1 εκατομ. 2 εκατομ. 1 εκατομ. 1 εκατομ.+3 1 εκατομ.+6 1 εκατομ.+9 Περίσσεια 9 Πρωτονίων 0 Τ 0.5 Τ 1,0 Τ 1,5 Τ Β 0

15 Μαγνητικός Συντονισμός Ο αριθμός των πρωτονίων που συντονίζονται σε ενα στοιχείο όγκου (voxel=0.2ml) νερού είναι 6.02 x Αριθμός τόσο μεγάλος που μας επιτρέπει να αγνοήσουμε την κβαντομηχανική και να δούμε το φαινόμενο με απλή μηχανική. Συνεπώς τo MRI είναι μία εικόνα υδρογόνου.. Η καλή απεικόνιση λοιπόν στηρίζεται όχι σε μεγάλες ενέργειες, αλλά στο μεγάλο αριθμό πρωτονίων που υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα, κυρίως στο νερό και το λίπος.

16 Για την ακρίβεια.. Μαγνητικός Συντονισμός

17 Μετάπτωση Τα Spins εμφανίζουν μετάπτωση παράλληλα με το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο, B 0 (κατά μήκος του άξονα z). Η συχνότητα αυτής της μετάπτωσης είναι ανάλογη του εφαρμοζόμενου πεδίου: B

18 ω = γ * Β

19 Μαγνήτιση Όταν ιστός τεθεί μέσα σε Μαγνητικό Πεδίο η μαγνήτιση του εξαρτάται από τρείς παράγοντες : 1. Πυκνότητα των μαγνητικών πυρήνων (PD) 2. Μαγνητική ευαισθησία του συγκεκριμένου ιστού (T1) 3. Δύναμη του Μαγνητικού Πεδίου (T2)

20 Μαγνήτιση Αν δέν μεσολαβήσει κάτι (π.χ. αλλαγή στο B 0 ) ο ιστός θα παραμείνει μαγνητισμένος ως έχει (Μ 0, που είναι και η βάση του σήματος της παραγόμενης εικόνας). Το MRI είναι μία δυναμική εφαρμογή κατα την οποία ο ιστός υπόκειται σε ένα κύκλο αλλαγών στη μαγνήτιση του κατά τη διάρκεια της απεικονιστικής διαδικασίας Mz = Mo =Συνολική Μαγνήτιση - Mz : Διαμήκης Μαγνήτιση - Mo : Μαγνήτιση Ισορροπίας Σε ισορροπία Χωρίς Εγκάρσια Μαγνήτιση

21 Προκειμένου να ανιχνευθεί αυτό το σήμα, ένα δεύτερο μαγνητικό πεδίο B 1 εφαρμόζεται στο σύστημα, με δύο προυποθέσεις : α) εφαρμογή κάθετα στο B 0 β) στη συχνότητα συντονισμού (μετάπτωσης) Η εφαρμογή αυτού του πεδίου γίνεται από κατάλληλα πηνία εκπομπής ραδιοσυχνοτήτων σε παλμούς. Η δύναμη αυτών των παλμών (στη διάρκεια ενός κύκλου απεικόνισης) περιγράφεται απο την γωνία κατά την οποία εκτρέπουν τον μαγνητικό πυρήνα (90 η 180 μοίρες).

22 Το διεγερθέν λοιπόν πρωτόνιο (έχει απορροφήσει ενέργεια) μετά το πέρας του παλμού τείνει να επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση. Αυτό εξαρτάται από το πότε μπορεί να δώσει πίσω την ενέργεια που απορρόφησε, που με τη σειρά του εξαρτάται από το υλικό (ιστό) στο οποίο βρίσκεται. Διαδικασία που διαχωρίζει / διαφοροποιεί μεταξύ διαφορετικών ιστών. Έκθεση του συστήματος σε ενέργεια ίση σε συχνότητα με την ενεργειακή διαφορά των spin, τότε Μz = 0.

23 Μετά την παύση του παλμού εκπέμπεται ένα σήμα το οποίο ανιχνεύεται απο κατάλληλα πηνία (αυτά που εκπέμπουν τον παλμό ή άλλα, ανάλογα με την κατασκευή του τομογράφου) και το οποίο φθίνει με τον χρόνο λόγω της εκτόνωσης της επιπλέον μαγνήτισης, μέσα απο δύο διαφορετικούς μηχανισμούς : α) διαμήκους επανάκτησης ή T 1 β) εγκάρσιας χαλάρωσης ή T 2 Moriel

24 T1 Η Μαγνήτιση επιστρέφει εκθετικά στην κατάσταση ισορροπίας (το B 0 εξακολουθεί να υφίσταται) : T 1 : Σταθερά χρόνου διαμήκους επανάκτησης (Longitudinal recovery time constant) M z = M o ( 1 - e -t/t1 ) Αυτός ο χρόνος μπορεί να διαφοροποιήσει διαφορετικούς ιστούς

25 T2 T 2 : Σταθερά χρόνου εγκάρσιας χαλάρωσης (Transverse decay time constant) M XY =M XY e -t/t2

26 Συνολικά :

27 Ναι, αλλά γιατί??

28

29 Ερώτηση: Οι χρόνοι Τ1 και Τ2 είναι ανεξάρτητοι μεταξύ τους χρονικά;

30

31 Τ1 ή Αλληλεπίδραση Πυρήνων Μοριακού Περιβάλλοντος (Spin - Lattice) Σχόλιο: Απώλεια ενέργειας προκύπτει μόνο από την Τ1 διαδικασία!

32 Ιστός Λευκή Ουσία Φαιά Ουσία ΕΝΥ Μυς Λίπος Ήπαρ Σπλήνας Η τιμή Τ1 αυξάνεται με την ένταση του Μαγνητικού Πεδίου, επειδή, αυξανόμενης της μεταπτωτικής συχνότητας (Larmor) δυσχεραίνεται η απόδοση ενέργειας στο περιβάλλον. Εμπειρικές μετρήσεις έχουν δείξει: Τ1~ Β 0 1/3

33 Χρόνος ΤΕ Ένα μέρος του σήματος μπορεί να ανακτηθεί με τη μέθοδο spinecho (περιστροφής-ηχούς). Αυτό περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός παλμού (RF) ώστε οι περιστροφές να γυρίσουν 180 έτσι ώστε η φάση κάθε περιστροφής να έχει αναστραφεί. Δηλ. τα spin που προηγούνταν είναι τώρα "πίσω" από αυτά που ήταν σε ένα πιό αργό ρυθμό,χωρίς να έχει αλλάξει η πραγματική χωρική θέση κάθε spin. Σε ένα πεπερασμένο χρόνο τα spin θα επανασυγχρονιστούν και ένα σήμα εκπέμπεται σε χρόνο ΤΕ. Το σήμα είναι σε αυτό το σημείο μικρότερο από την αρχική αιχμή του FID επειδή ανακτάται μόνο η αποσύνθεση οφειλόμενη στις διαδικασίες T2*.

34

35 Spin Echo SE Spin-Echo 1. Γρήγορα Spins dephase: - Αργά fast and slow 2. Apply Παλμός at t = TE/2 3. Echo σε at t t=te =

36

37 Spin Echo SE T 2 decay Τ 2 FID refocused to give Spin-Echo T 2 * FID Χρόνος Time 0 TE/2 TE RF

38 Spin Echo SE

39 ΤR: Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών διεγέρσεων των πρωτονίων (άρα καθορίζει το ποσοστό της διαμήκους επανάκτησης που προλαβαίνει να επανέλθει) TE: Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ της εφαρμογής του παλμού RF και της λήψης του σήματος (άρα καθορίζει το ποσοστό της διαμήκους επανάκτησης προτού διαβαστεί το σήμα)

40 Αντίθεση Φωτεινότητας Εικόνας Ένα από τα μεγάλα πλεονεκτήματα του MRI είναι η άριστη αντίθεση φωτεινότητας μαλακoύ-ιστού. Σε μια τυπική διδικασία απόκτησης εικόνας η βασική μονάδα κάθε ακολουθίας (δηλ. η ανίχνευση σημάτων) επαναλαμβάνεται εκατοντάδες φορές. Με την αλλαγή του χρόνου ηχούς (ΤΕ) ή του χρόνου επανάληψης (ΤR), δηλ. του χρόνου μεταξύ των διαδοχικών παλμών 90, η αντίθεση φωτεινότητας σημάτων μπορεί να αλλάξει. Παραδείγματος χάριν εάν χρησιμοποιείται ένας μεγάλος ΤΕ, οι έμφυτες διαφορές στους χρόνους T2 διαφορετικών ιστών θα γίνουν προφανείς. Οι ιστοί με ένα μεγάλο T2 (π.χ. νερό) θα αργήσουν περισσότερο στην αποσύνθεση και το σήμα τους θα είναι μεγαλύτερο (εμφανίζεται φωτεινότερος στην εικόνα) από το σήμα από ιστό με ένα μικρό T2 (λίπος). Με έναν παρόμοιο τρόπο ο χρόνος ΤR ορίζει την αντίθεση φωτεινότητας T1. Ένας ιστός με μεγάλο Τ1 (νερό) θα αργήσει περισσότερο να επανέλθει σε μαγνήτιση ισορροπίας, επομένως ένα σύντομο διάστημα ΤR θα κάνει αυτόν τον ιστό να εμφανιστεί σκοτεινό συγκρινόμενο με έναν ιστό με μικρό T1 (λίπος).

41 Αντίθεση Φωτεινότητας Εικόνας Όταν ΤΕ και ΤR επιλέγονται έτσι ώστε να ελαχιστοποιήσουν τις προηγούμενες δύο σταθμίσεις, η αντίθεση φωτεινότητας των σημάτων παράγεται μόνο από τον αριθμό ή την πυκνότητα των spin σε έναν δεδομένο ιστό. Αυτή η εικόνα λέγεται ότι είναι εικόνα πυκνότηταςπρωτονίων (PD). Δηλαδή: Ρύθμιση T 1 συνεπάγεται μικρό ΤΕ, μικρό ΤR Ρύθμιση T 2 συνεπάγεται μεγάλο ΤΕ, μεγάλο ΤR Ρύθμιση PD συνεπάγεται μικρό ΤΕ, μεγάλο ΤR T 1 T 2 PD

42 T1 >> T2 > T2*

43

44 Τ1 Ένταση Σήματος Λίπος Μικρή αντίθεση μεταξύ λίπους νερού Μεγάλη αντίθεση μεταξύ λίπους νερού Νερό Μικρό ΤR ΤR ms Μεγάλο ΤR

45 TE = 10ms

46 Σήμα Σήμα Αντίθεση Τ1 Μικρό ΤR Μεγάλο TR Λευκή/Φαιά Χρόνος ΕΝΥ Χρόνος

47

48 T2 Ένταση Σήματος Μικρή αντίθεση μεταξύ λίπους νερού Νερό Λίπος Μεγάλη αντίθεση μεταξύ λίπους νερού Μικρό ΤΕ ΤΕ ms Μεγάλο ΤΕ

49 TR = 1500ms

50 Αντίθεση Τ2 Μικρό ΤΕ Μεγάλο ΤΕ ΕΝΥ Λευκή/Φαιά

51

52

53 Ναι αλλά γιατί? Γενικά στις στερεές ουσίες (λίπος πρωτεϊνούχο υλικό), τα μόρια αλληλεπιδρούν με ισχυρούς δεσμούς, με αποτέλεσμα την ταχεία απόδοση ενέργειας στο περιβάλλον και άρα μικρότερο χρόνο Τ1. Επίσης τα πρωτόνια σε μεγαλομόρια (πρωτείνες, λιπίδια) έχουν συχνότητες που πλησιάζουν την συχνότητα Larmor, συνεπώς η μεταβίβαση ενέργειας είναι πιο αποτελεσματική. Το αντίθετο (στο ύδωρ) εξηγεί γιατί οι τιμές Τ1 πολλών ιστών είναι ανάλογες της περιεκτικότητας τους σε ύδωρ. Κατ αναλογία και οι χρόνοι Τ2

54 Τ 2 * TE =40 ms Καλή ομοιογένεια Κακή ομοιογένεια Η Τ2 χαλάρωση ~ μαγνητικές αλληλεπιδράσεις γειτονικών μορίων. Η Τ2* χαλάρωση ~ ΚΑΙ στην ανομοιογένεια του στατικού πεδίου 1/Τ2* = 1/Τ2 ανομοιογένεια + 1/Τ2 χημικό περιβάλλον

55 PD?

56 Ναι αλλά γιατί?

57 Gradient Echo GE (για G.E. SPGR) Gradient Field Βαθμιδωτό πεδίο Μαγνητικό πεδίο που μεταβάλλεται γραμμικά κατά μία ορισμένη διευθυνση στο χώρο. Τρία στατικά βαθμιδωτά πεδία χρησιμοποιούνται και επιπροβάλλονται στο στατικό μαγνητικό πεδίο. Επιλογής τομής κωδικοποίησης συχνότητας - κωδικοποίησης φάσης

58 Gradient Echo GE (για G.E. SPGR) TR = 150 ms, TE = 4.6 ms

59 Ερωτήσεις: 1. Η πηγή του σήματος στην απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό είναι : Α. Το άτομο του υδρογόνου Β. Το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου Γ. Το πρωτόνιο στο άτομο του υδρογόνου Δ. Το μόριο του υδρογόνου 2. Η μεταπτωτική συχνότητα στην απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό καθορίζεται από: Α. Την ένταση του τοπικού μαγνητικού πεδίου και τον τύπο του πυρήνα Β. Το τοπικό μαγνητικό πεδίο και τον ατομικό αριθμό Γ. Την ένταση του βαθμιδωτού μαγνητικού πεδίου και τον ατομικό αριθμό Δ. Την ένταση του βαθμιδωτού μαγνητικού πεδίου

60 Ερωτήσεις: 3. Οι χρόνοι χαλάρωσης του πυρήνα του υδρογόνου εξαρτώνται κυρίως από : Α. Το μακρομοριακό περιβάλλον του πυρήνα του υδρογόνου Β. Το πλέγμα ηλεκτρονίων του πυρήνα του υδρογόνου Γ. Τις ακολουθίες παλμών που χρησιμοποιούνται στην απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό Δ. Την πυκνότητα του υδρογόνου στους ιστούς 4. Ποια από τις ακόλουθες σχέσεις των χρόνων χαλάρωσης είναι αληθής : Α. Τ1 > Τ2 > Τ2* Β. Τ1 > Τ2* > Τ2 Γ. Τ2 > Τ2* > Τ1 Δ. Τ2* > Τ2 > Τ1

61 Ερωτήσεις: 5. Ποια από τις ακόλουθες παρατηρήσεις δεν είναι αληθής αναφορικά με το χρόνο χαλάρωσης Τ1 των ιστών ; Α. Επηρεάζονται από την ένταση του στατικού μαγνητικού πεδίου Β. Είναι βραχύτεροι στα υγρά Γ. Μεγαλύτερες τιμές Τ1 δίνουν χαμηλότερο σήμα σε εικόνες με Τ1 προσανατολισμό Δ. Οι ιστοί με μεγάλες τιμές Τ1 συνήθως έχουν μεγάλες τιμές Τ2 6. Στην ακολουθία παλμών spin echo, o κύριος σκοπός του παλμού των 180 ο είναι: Α. Να αναστρέψει τη διαμήκη μαγνήτιση Β. Να αποτρέψει την απώλεια φάσης στο εγκάρσιο επίπεδο Γ. Να επαναφέρει τη διαμήκη μαγνήτιση Δ. Να επαναφέρει την εγκάρσια μαγνήτιση

62 Ερωτήσεις: 7. Επιλέξτε το σωστό. Α. Η παράμετρος Τ2* εξαρτάται από την παράμετρο Τ1 Β. Η παράμετρος Τ2 εξαρτάται από την παράμετρο Τ2* Γ. Η παράμετρος Τ2* εξαρτάται από τις ανομοιογένειες του στατικού μαγνητικού πεδίου Δ. Η παράμετρος Τ2 εξαρτάται από τις ανομοιογένειες του στατικού μαγνητικού πεδίου 8. Οι ανομοιογένειες του στατικού μαγνητικού πεδίου που προκαλούνται από διαφορές μαγνητικής επιδεκτικότητας : Α. Μπορεί να προκαλέσουν σημαντική απώλεια σήματος σε ακολουθίες παλμών gradient echo Β. Μειώνουν τα φαινόμενα T2* Γ. Μπορεί να προκαλέσουν σημαντική απώλεια σήματος σε ακολουθίες παλμών spinecho Δ. Ελαττώνουν τα φαινόμενα απώλειας συμφασικότητας των πρωτονίων

63 Ερωτήσεις: 9. Επιλέξτε το σωστό, όσον αφορά το λίπος. Α. Βραχείς Τ1 και Τ2 χρόνοι χαλάρωσης Β. Βραχύς Τ1 και μεγάλος Τ2 χρόνος χαλάρωσης Γ. Μεγάλος Τ1 και βραχύς Τ2 χρόνος χαλάρωσης Δ. Μεγάλοι Τ1 και Τ2 χρόνοι χαλάρωσης 10. Επιλέξτε το σωστό, όσον αφορά το ύδωρ. Α. Βραχείς Τ1 και Τ2 χρόνοι χαλάρωσης Β. Βραχύς Τ1 και μεγάλος Τ2 χρόνος χαλάρωσης Γ. Μεγάλος Τ1 και βραχύς Τ2 χρόνος χαλάρωσης Δ. Μεγάλοι Τ1 και Τ2 χρόνοι χαλάρωσης

64 Τεχνικές Απεικόνισης Μαγνητικό Βαθμιδωτό Πεδίο (Field Gradient) Ενα μοναδικό μαγνητικό πεδίο Απεικόνιση μίας θέσης Ενα μονοδιάστατο βαθμιδωτό γραμμικό μαγνητικό πεδίο Σύμβολα για βαθμιδωτό μαγνητικό πεδίο: Gx, Gy, GZ

65 Τεχνικές Απεικόνισης Κωδικοποίηση Συχνότητας Οι τρεις περιοχές εμφανίζουν διαφορετικά μαγνητικά πεδία. Το πλάτος του σήματος είναι ανάλογο του αριθμού των spins σε ένα επίπεδο κάθετο στο βαθμιδωτό άνυσμα. n= n o + g x G x

66 Tα φάσματα MRI αποθηκεύονται για πολλά βαθμιδωτά πεδία Οταν αυτή η background ένταση συμπιεστεί, εμφανίζεται η εικόνα Μόλις αυτά τα δεδομένα καταγραφούν μπορούν να αποθηκευτούν στην μνήμη του υπολογιστή

67 Επεξεργασία Εικόνας Ακατέργαστα τα δεδομένα παρουσιάζονται ως αληθή (RE) and πλασματικά (IM) σήματα του ψηφιοποιητή. (RE) (IM)

68 Επεξεργασία Εικόνας x RE RE = IM IM (Συνάρτηση εκθετικής εξασθένησης )

69 Επεξεργασία Εικόνας RE IM Στη συνέχεια εκτελείται μετασχηματισμός Φουριέ πρώτα στην κάθετη κατεύθυνση. RE IM

70 Επεξεργασία Εικόνας RE IM Κατόπιν εφαρμόζεται μετασχηματισμός Φουριέ στην οριζόντια κατεύθυνση. RE IM

71 Επεξεργασία Εικόνας RE IM Μόλις εκτελεσθούν οι μετασχηματισμοί Fourier, υπολογίζεται το πλάτος.

72 Μετασχηματισμός Φουριέ (FT) S1 S1 S1 S2 S3 S2 S3 Η S1 έχει πλάτος a και συχνότητα f Η S2 έχει a/2 με 3 f S3 = S1 + S2 A Μετασχηματισμός Φουριέ f

73 Τεχνικές Απεικόνισης

74 Τεχνικές Απεικόνισης Αν και το MRI έχει άριστη αντίθεση φωτεινότητας μαλακού ιστού μερικές φορές υπάρχει η ανάγκη να δωθεί εξωγενής αντίθεση φωτεινότητας συνήθως με ενδοφλέβια έγχυση παραμαγνητικού* σκιαγραφικού μέσου, συνηθέστερα Gd- DTPA. Η επίδραση αυτού του μέσου είναι να μικραίνει το χρόνο χαλάρωσης των τοπικών spin που προκαλούν μια μείωση στο σήμα στις T2-εικόνες και μια αύξηση στις T1- εικόνες. * Τα παραμαγνητικά υλικά περιλαμβάνουν οξυγόνο και ιόντα διαφόρων μετάλλων όπως Fe, Mg, και Gd. Αυτά τα ιόντα έχουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα μία θετική δεκτικότητα.

75 Μαγνητική Αγγειογραφία Μια από τις μεγαλύτερες περιοχές ανάπτυξης για MRI είναι η αγγειογραφία. Υπο κανονικές συνθήκες τα αποτελέσματα της ροής προκαλούν ανεπιθύμητα παράσιτα, αλλά σε MRA αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται ευνοϊκά για να επιτρέψει τη μη επεμβατική απεικόνιση του αγγειακού δέντρου. Ο μόνος περιορισμος είναι ο πολύ ακριβής συγχρονισμός της λήψης της εικόνας μετά την έγχυση του σκιαγραφικού μέσου.

76 Λειτουργικό MRI (Functional MRI) Το λειτουργικό MRI είναι μια τεχνική για την εξέταση της ενεργοποίησης του εγκεφάλου που αντίθετα από το ΡΕΤ (τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων) είναι μη επεμβατικό με σχετικά υψηλή χωρική ανάλυση. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος χρησιμοποιεί μια τεχνική αποκαλούμενη BOLD (Blood Oxygen Level Dependent ή εξάρτηση του επιπέδου οξυγόνου του αίματος). Αυτό είναι ένα παράδειγμα της ενδογενούς αντίθεσης φωτεινότητας, χρησιμοποιώντας τις έμφυτες διαφορές σημάτων στο περιεχόμενο οξυγόνωσης του αίματος.

77

78

79

80

81

82

83

84 Γλωσσάρι:

85 Γλωσσάρι:

86 Αρχές Φασματοσκοπίας HF Παράδειγμα Μονού Ογκοστοιχείου SVS HF G y G x HF G z

87 Αρχές Φασματοσκοπίας SVS 2D CSI 3D CSI

88 Αρχές Φασματοσκοπίας Στο φάσμα στον άξονα των y εμφανίζεται η ισχύς του σήματος ενώ στον άξονα των x εμφανίζεται η συχνότητα συντονισμού. Ch Οι διαφορές στην συχνότητα συντονισμού των μεταβολιτών οφείλονται στις τοπικές παραμορφώσεις που προκαλούν στο μαγνητικό πεδίο λόγω διαφορετικής σύστασης και διάταξης στον χώρο. Οι κορυφές οι οποίες παρατηρούνται αντιπροσωπεύουν τις διάφορες χημικές ουσίες (μεταβολίτες, νερό, λίπος) οι οποίες μελετούνται. Cr NAA

89 Αρχές Φασματοσκοπίας Ch Η κορυφή που βρίσκεται στα 3.2 ppm αντιπροσωπεύει τετραμεθυλαμίνες και ουσιαστικά εκφράζει φωσφολιπίδια περιέχοντα χολίνη (Cho). Η παρουσία χολίνης (Cho) σχετίζεται άμεσα με τις συγκεντρώσεις κυρίως φωσφοχολίνης και γλυκεροφωσφοχολίνης και αύξηση της συγκεντρώσεώς της παρατηρείται κυρίως σε καταστάσεις ταχείας και μαζικής αποδόμησης μεμβρανωδών δομών και κυρίως μυελίνης

90 Αρχές Φασματοσκοπίας Cr Η επόμενη χαρακτηριστική κορυφή βρίσκεται στα 3.0 ppm και αντιπροσωπεύει κυρίως κρεατίνη και φωσφοκρεατίνη (Cr/PCr). Η ολική συγκέντρωση κρεατίνης/ φωσφοκρεατίνης (Cr/PCr) παραμένει σχεδόν σταθερή στο εγκεφαλικό παρέγχυμα και η σταθερότητα αυτή της συγκέντρωσης διαταράσσεται σχετικώς δύσκολα και μόνο από κακοήθεις χωροκατακτητικές εξεργασίες.

91 Αρχές Φασματοσκοπίας NAA Στα 2.0 ppm βρίσκεται η κορυφή του Ν- ακετυλο- ασπαρτικό οξέος (ΝΑΑ). Η παρουσία Ν-ακετυλο-ασπαρτικού οξέος (ΝΑΑ) μπορεί να θεωρηθεί σαν ενδεικτικός μεταβολίτης ώριμου νευρικού ιστού, η παρουσία του οποίου μάλιστα είναι παθογνωμονική αφού ο συγκεκριμένος μεταβολίτης απαντάται αποκλειστικώς στον ώριμο νευρικό ιστό

92 Αρχές Φασματοσκοπίας ΜΙ Στα 3,6 ppm βρίσκεται η κορυφή της Μυοινοσιτόλης (ΜΙ). Αμινοξέα όπως αλανίνη,γ-αμινοβουτυρικό οξύ, ινοσιτόλη και ειδικώς τα ισομερή της μυοινοσιτόλης και συλλο-ινοσιτόλης γλυκόζη αλλά και λιπίδια μπορούν να ανιχνευθούν και να ταυτοποιηθούν με την προϋπόθεση μικρότερων ΤΕ GABA Glu Taurine

93 GE Signa HDx 3.0T

94 1.5T vs 3Τ Πλεονεκτήματα 3T 1.5T Βελτιωμένο SNR Βελτιωμένη διακριτική ικανότητα (φασματική) Μειονεκτήματα; Υποδεέστερη ομοιογένεια πεδίου λόγω μαγνητικής επιδεκτικότητας

95

96

97

98 1. 1. DWI 2. DTI 3. Tractography 4. MRS 5. MRA 6. Functional MRI 2,