Uvod
MR uređaji snimaju signale koji potiču iz jezgri vodika (protona) koje se nalaze u molekulama ljuskog tijela koje je postavljeno u snažno, homogeno magnetsko polje. Magnetsko polje se označava jeinicom tesla (T). Dobiveni signal se snima u matricu nazvanu k-prostor (eng. kspace), analizira računalom i preračunava u snimku koja ogovara malenom volumenu tkiva
(engl. voxel ). ). Kako se prilikom snimanja koriste jako magnetsko polje i radiovalovi, snimanje je neškoljivo
za razliku o raioloških metoa pri čemu se koriste rentgenske zrake (x-zrake) jer kod MR ne olazi o ionizacije tkiva. Ipak io energije se prenese u tkivo što se naziva SAR (o engl. specific absorption rate) i obilježava energiju koja se prea kao u zagrija vanje tkiva. Jedinica
je mW/kg. mW/kg.
Posebna briga je potrebna ko trunica jer iako nije okazano štetno jelovanje samog MR snimanja, kontrast koji sarži metal gadolinij prolazi kroz placentu u plod i postoji sumnja da
ga može oštetiti. Stoga žene ko kojih postoji mogudnost trunode trebaju to napomenuti prije snimanja.
Povijest Magnetne rezonance
Magnetska rezonancija (MR) ili nuklearna magnetska rezonancija (NMR) kako je
prirooslovni znanstvenici još zovu, pojava je koja je prvi put spomenuta u znanstvenoj literaturi sreinom ovog stoljeda. stoljeda. Dva su znanstvenika u Sjeinjenim Američkim Državama Felix Bloch sa suranicima sa Sveučilišta Stanfor i Ewar Ewar M. Purcell sa suranicima sa Sveučilišta Harvar 1946. goine, neovisno jean o rugome, opisala fizikalno -kemijsku pojavu koja je bila zasnovana na magnetizaciji pojeinih jezgara u perioničkom sustavu
elemenata. Oni Oni su otkrili a kaa se te jezgre nađu u magnetskom magnetskom polju, polju, mogu primiti energiju vanjskog vanjskog raiofrekventnog raiofrekventnog izvora mjenjajudi pri tome svoj položaj u magnetskom polju, odnosno mogu tu energiju ponovno preati vradajudi se u svoj prvobitni položaj.
Obzirom a se, se, a bi uopde ošlo o izmjene izmjene energije, energije,
snažno magnatsko magnatsko polje i
radiofrekventni izvor trebaju slagati u frekvenciji, odnosno trebaju rezonirati, pojava je nazvana nuklearna magnetska magnetska rezonancija. Nuklearna, Nuklearna, jer su jedino jezgre - nukleusi atoma reagirali, magnetska jer se pojava dogodila u magnetskom polju, a rezonanca jer je pojava u
irektnoj ovisnosti s jakošdu i magnetskog polja i frekvencijom. Za svoje su otkride Bloch i Purcell dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1952. godine. Godine 1991. Nobelovu nagradu nagradu za kemiju dobio dobio je i Richard R. Ernst za svoj doprinos doprinos na
poručju NMR spektroskopije. spektroskopije. NMR signal pokazatelj je fizikalnih i kemijskih osobina jezgre atoma. Zahvaljuju di kemijskom pomaku koji je popratna pojava magnetske rezonance, izvorno se do sredine 70-
ih NMR koristila kao analitička metoa u proučavanju kemijskih spojeva. Početkom i sredinom 70-ih dolazi do razvoja ove metode i njene primjene za dobivanje slike najprije
cjevčica voe, zatim živih životinja onosno onosno na kraju i ljui (Jackson 1967, Lauterbur 1972. i 1974). Danas se, međutim, višestruko višestruko koristi u poručju kemije, fizike, biologije i meicine.
Procedura snimanja magnetskom rezonancijom
Obzirom da pri MR pregleu ulazite u magnetsko polje koje bi moglo privudi metalne
premete sa vas te vaše ojede i obuče, prije preglea trebate sa sebe, iz vaših žepova i ojede maknuti sve metalne premete ili skinuti vlastitu ojedu i obudu, te ojenuti ogrtač i papuče kojeg dete obiti o raiološkog osoblja. Također, trebate napomenuti raiološkom osoblju ako imate bilo kakve metalne premete u tijelu (elektrostimulator srca – „pacemaker“, kohlearni -slušni ugraak, postoperativne klipse, umjetne zglobove, osteosintetski materijal nakon operativnog liječenja prijeloma, stentove u
krvnim žilama, umjetne srčane zalistke, metalne krhotine i r.), obzirom a iste mogu uzrokovati smetnje na snimci pri pregledu, a neke su i kontraindikacija za pregled. Za vrijeme snimanja pacijent se postavlja na pomični stol MR uređaja. Za učvršdivanje
ijelova tijela koriste se različiti jastuci i trake. Oni također osiguravaju i mirnodu ijela tijela pri snimanju. Rai zaštite o buke pri snimanju pacijent obije slušalice ili čepide za uši.
Kod snimanja koriste se dodatne zavojnice koje se stavljaju oko pregledavanog dijela tijela, a
služe za primanje i oašiljanje signala.
Pri pregleu se pomični stol na kojem leži pacijent uvlači u tunel MR uređaja tako a snimani dio tijela bud e u sreištu tunela. Raiološko osoblje napušta prostoriju sa bolesnikom pošto
se rana stanica sa računalom s kojeg se upravlja pregleom nalazi u rugoj prostoriji te za vrijeme čitavog preglea promatra kroz prozor i putem kamere i komunicira s njim put em interfona.
MR snimanje sastoji se o više kradih ponavljanja (sekvenci) (sekvenci) pri kojima uređaj za MR proizvodi buku. MR pregled je bezbolan,a pri pregledu pacijent treba biti potpuno miran, jer pomicanje smanjuje kvalitetu slike i zahtijeva ponavljanje dijelova pregleda. Ponekad je potrebno primijeniti kontrastno sredstvo intravenski ili u zglob. MR pregled traje oko 30 minuta.
Podjela uređaja
Prema jakosti magnetskog polja uređaje za MR snimanje jelimo na:
Niske jakosti polja - do 0.5 T
Srednje jakosti polja - 0.5 T do 1 T
Visoke jakosti polja - 1 T i više (1.5 T, 2 T, 3 T, 7 T, ...)
Za usporebu, zemljino magnetsko polje je 50 μT (0.000 05 T). Prema vrsti magneta uređaje ijelimo na:
Rezistivne (otporničke) magnete - polje se dobiva proticanjem jakih struja kroz posebne zavojnice. Ovi uređaji se zbog niza problema u konstrukciji i korišenju više ne koriste i ne proizvode.
Permanentne magnete - magnet je građen o posebnog oblika željezne prašine -
feromagneta. Ko ovih je uređaja vrlo teško (zbog karak teristika samog materijala) postidi ovoljno homogena polja jača o 0.4 T. Ipak vrlo su ugotrajni, jeftini za korištenje, pouzani i anas sa obrim svojstvima. Vrlo su tihi i uobni za pacijente (nazivaju se i "otvoreni"). Posebno su poznati kao pogodni za intervencijske zahvate.
Magnetsko polje ko njih nije mogude isključiti.
Supravodljivi magneti - podobni za postizanje vrlo jakih i homogenih polja (i do 9 T)
pa su uprkos visokoj cijeni (nabave i oržavanja) vrlo popularni i česti. Polje se postiže protjecanjem struje kroz zavojnicu supravodljivog materijala na vrlo niskim
temperaturama, temperaturama, npr. uronjenu u tekudi helij. Zbog jakog polja proizvode dosta buke prilikom snimanja, a uvijeti snimanja i raa su im nešto stroži nego ko permanentnih.
Dijelovi MRI uređaja
Uređaj za snimanje magnetskom rezonancijom sklopovski se može poijeliti na 4 ijela: magnet,graijentne zavojnice,RF sustav i računalni sustav. glavni magnet,graijentne Glavni magnet
Magnet je najveda i najskuplja komponenta uređaja,i ostatak se grai oko njega.Jačina magnetskog polja se mjeri u teslama(T).
Zaada glavnog magneta je a osigura ovoljno velik iznos magnetske indukcije B 0 (između 0.1 i 3T) rai boljeg onosa signal/šum.Za ljusku upotrebu koriste se magneti maksimalne jakosti 9,4 T , a za životinje o 21 T. Tako velike iznose inukcije inukcije mogude je postidi postidi samo uz velike dimenzije magneta (2m x 2m x 1. 5m) i relativno male zračne raspore za pacijenta. Jači
magneti mogu se ostvariti upotrebom supravoljivih namota. Jenako važno kao i snaga magneta je i preciznost magneta.Ravnina magneta.Ravnina magnetnih linija sa sreištem magneta mora biti skoro savršena,što nazivamo homogenost.Vrste magneta su rezistivni,permanentni i supravodljivi. Supravodljivi magneti- oko magneta su gusto namotani cilinrični supravoljivi navoji kroz
koje protječe vrlo jaka električna struja koja stvara homogeno magnetsko polje unutar tunela.Zatim se zavojnice hlae tvarima poznatim kao kriogeni (tekudi helij) a bi se smanjio
otpor. To je tzv. kriogena kupka koja okružuje navoje žice. Kaa se koristi u MR -dijagnostici,
supravoljivi magnet proizvoi snažno magnetsko polje, pri čemu ne zahtijeva v elike količine električne energije, upravo zbog izostanka otpora.
Gradijentne zavojnice
Tri sustava zavojnica grade gradijente magnetskog polja B 0 u smjeru X,Y i Z osi. Gradijentne
zavojnice i pojačala potrebne su za izbor sloja snimanja, oređivanje ebljine sloja te njegove prostorne lokalizacije.
Te zavojnice su obično rezistivni elektromagneti koji su napajani sa sofisticiranim pojačalima. Tipični gradijenti sustavi su sposobni proizvoditi gradijente od 20 mT / m do 100 mT / m.
Y zavojnica stvara promjenjivo magnetsko polje od vrha do dna tunela u kojem se nalazi pacijent. X zavojnica stvara promjenjivo magnetsko polje od lijevo na desno tunela u kojem se nalazi pacijent. Z zavojnica stvara promjenjivo magnetsko polje od glave do pete pacijenta u tunelu u kojem se nalazi.
Radiofrekventni sustav
Njega čine oašiljač i prijemnik visokofrekventnog signala s antenom, te oatni sklopovi za obrau signala kao što su moulatori, emoulatori, pojačala snage i sl. Radio frekvencijske zavojnice su dva glavna dijela radiofrekvencijskog (RF) sustava u MRI
uređaju. MR signal u MRI, je proizveden od strane procesa rezonancije, koja je rezultat RF zavojnica. One se sastoje od dvije elektromagnetske zavojnice , tj. o oašiljačke i prijemničke zavojnice koje proizvode i primaju radiofrekventne valove. One predaju odnosno primaju energiju na
točno, po oređenoj Larmorovoj Larmorovoj frekvenciji, izabranom sloju tkiva i tako pobuđuju pobuđuju prijelaz protona voika iz jenog u rugo spinsko stanje, a što omoguduje nastanak MR sign ala. Računalni sustav
Računalni sustav obično se sastoji o jenog snažnog računala (posebni numerički brzi procesor) i jene ili više ranih stanica za obrau i pohranjivanje slike. Operativni sustav računala ima ulogu kontrole svih pojeinih komponenti s ustava i stvaranje parametara koji oređuju vrstu obivene slike, a koje jenim imenom nazivamo pulsni slije (engl. pulse sequence).
Osnovni principi MRI-a MR snimanje koristi se činjenicom a je jezgra voika (proton) mali magnetski ipol sa sjevernim i južnim polom. Proton sarži tzv. magnetski moment (µ). Kad se bolesnik u tunelu izloži jakom magnetskom polju, svi njegovi protoni poslože se u smjeru magnet skog polja (slično kao što se igla kompasa usmjeri prema Zemljinom magnetskom polju). U vanjskom magnetskom polju va su moguda stanja magnetskog momenta: u ili suprotno smjeru vanjskog polja – govorimo o va moguda stanja energije.
Pritom protoni ne mir uju nego rotiraju oko smjera magnetskog polja u kojem se nalaze, što se zove precesija. Frekvencija tog rotiranja (Larmorova frekvencija) je proporcionalna jačini vanjskoga magnetskog polja. Dakle pod utjecajem magnetskog polja elektroni mijenjaju gibanje tako a zakretni moment svakog pojeinačnog elektrona počinje rotirati oko
što je analogno precesiji zvrka u gravitacijskom polju, spomenutom magnetskog polja, što Larmorovom frekvencijom. Neto efekt precesija svih elektrona je da je ukupni zakretni moment različit o nule. Larmorova frekvencija precesije elektrona je :
γ giromagnetski omjer: formulu:
, gdje je
,tako a ka to voje uvrstimo,obijemo sljeedu
Tijelo bolesnika postaje magnetizirano, a jačina magnetizacije ovisi o broju protona unutar volumena tkiva, onosno o gustodi protona. S obzirom na veliku količinu protona, tako jaka magnetizacija inducira električnu struju u zavojnicama smještenim oko ijela tijela koji se pregledava.
Nakon što se bolesnik položi u jako magnetsko polje, oatno se prema njemu usmjere radiofrekventni elektromagnetski valovi. Ti naknadno proizvedeni valovi uzrokuju da se
protoni, ved otprije posloženi u smjeru ravnine jakog a magnetskog polja, odmaknu od glavne ravnine i počnu oko nje n je rotirati u smjeru kazaljke na satu. Da bi se to ogoilo, frekvencija primijenjenih elektromagnetskih elektromagnetskih raiovalova mora biti jenaka frekvenciji precesirajudih protona. Upravo taj fenomen zove se magnetska rezonancija , po čemu je pretraga i obila ime . Dakle,radiofrekventno RF magnetsko polje okomito na homogeno magnetsko polje
pobuđuje uzorak, zakrede vektor magnetizacije, onosno pobuđuje uzorak u stanje više energije. Kad se magnetsko RF polje isključi, vektor magnetizacije se ponovo vrada u izvorno
stanje precesije oko vanjskog polja B, onosno spinovi se vradaju u stanje niže energije i pri tome se emitira elektromagnetsk elektromagnetsko o zračenje Larmorove frekevencije.Izmjerena Larmorova frekvencija ovisi o magnetskom polju u kojem se nalazi proton. U trenutku rotacije protona oko ravnine jakoga magnetskog polja inducira se električna struja (MR signal) koju registriraju zavojnice locirane oko dijelova tijela koji se snima.
Slikovito rečeno, ako je zavojnica spojena s električnom žaruljom, žarulja de zasvijetliti. Kolika je jačina tog svjetla, svjetla, ovisi o jačini jačini magnetskog polja i zbog toga je važna jačina glavnoga jače, to je slika slika svjetlija i bolja za kasniju analizu. analizu. Na isti način magnetskog polja - što je ono jače, tkiva koja imaju jači magnetizam (uvjetno govoredi, sarže više protona) at de jači signal i
slika de biti svjetlija i obratno, tkiva s manjom magnetizacijom at de tamniju sliku. Tako nastaje kontrastna rezolucija obivene slike, onosno mogudnost da se pojedina tkiva
razlikuju ovisno o jačini magnetizacije koju posjeuju i stvaranju električnog električnog signala na zavojnicama smještenim oko ijelova tijela koji se snimaju. Gustoda protona jean je o činitelja koji utječe na svjetlinu i kontrastnost slik e. Ali postoji još nekoliko parametara parametara koji utječu utječu na onos signala signala koje pojeini pojeini ijelovi tkiva tkiva emitiraju. Najvažniji o njih su vremena ka se registrira električni impuls u zavojnicama koje primaju
magnetizaciju. U vremenu između vije inukcije raiofr ekventnim valovima, protoni tkiva
prolaze kroz va različita vremena - vremena relaksacije (T1 i T2). Malo etaljnije pojašnjeno ,relaksacija je otpuštanje energije u obliku raiovala i povratak protona voika u prvotni položaj . Kad prestane djelovanje B 1. transverzalna magnetizacija trne te se uspostavlja ravnotežno stanje, sistem je apsorbirao energiju na ogovarajudoj rezonantnoj frekvenciji a ka smo uklonili izvor energije tj. ugasili RF puls sistem se vrada u ravnotežno stanje. Da se opet uspostavi ravnoteža nakon što se isključi RF puls, sistem mora preati energiju
okolinu a koliko de brzo preavati energiju okolini ovisi:
interakcija opisuje interakciju između protona i okoline i ogovorna je za spin-rešetka interakcija ponovno uspostavljanje tremoinamičke ravnoteže nakon prestanka RF pulsa. Nakon prestanka RF pulsa poremed ena longitudinalna magnetizacija M se vrada u ravnotežmo stanje - longitudinalna relaksacija. To se odvija po eksponencijalnom zakon s vremenskom konstantom T 1.
Spin-spin relaksacija – istovremeno trne transverzalna komponenta magnetizacije
koja se također ovija po eksponencijalnom zakonu s znatno manjom vremenskom konstantom T 2. Ova relakascija nastaje kao rezultat interakcije između preokrenutih spinova koju su se sikronizirano rotirali (u fazi) dok je djelovao RF puls (B 1) a sada
ponovo postaju nasumučno orijnetirani orijnetirani jer je u termoinamičkoj termoinamičkoj ravnoteži magnetizacija u transverzalnoj ravnini jednaka nuli.
Relaksacijskim procesima predaje se energija okolini->smanjuje energija sistema,
i izmjenjuje energija među promatranim jezgrama (reverzibilna interakcija). U biološkim sistemima tkiva se razlikuju u relaksacijskim parametrima.
T1 je vrijeme u kojem glavno magnetsko magnetsko polje vrada vrada vedinu svog maksimuma maksimuma onosno
niž a energijska stanja. Energija vrijeme T1 vezano je za vradanje jezgara iz pobuđenih, viših u niža apsorbirana u spinskom sistemu se predaje lokalnim magnetskim poljima – koja potječu o rotacije okolnih molekula. T1 je vrijeme kada je 33.33% protona relaksirano. Time se
makroskopske magnetizacije.Porcije energije koje se povedava longituinalna komponenta makroskopske oslobađaju jenake su razlici energijskih stanja jezgri, što ogovara energiji raiofrekventnog fotona. Ti procesi mogu biti spontani, ali ih značajno stimulira prisustvo lo kalnog elektromagnetnog elektromagnetnog polja u raiofrekventnom raiofrekventnom spektru. Za oređenu jezgru to znači blizinu molekula koje imaju dipolni moment i rotiraju radiofr ekventnom frekvencijom. Za pobuđ ene
protone u čistoj voi T1 je relativno dugo, oko 3 s, jer su frekvencije r otacija molekula čiste voe prevelike. U biološkom tkivu T1 je u širokom rasponu izmeđ u 2 s i nekoliko stotinjki ms. To je zato što se protoni u voi vezanoj za velike molekule (proteine) relaksiraju relaksiraju brzo, zbog puno sporije rotacije makromolekula. T2 je vrijeme u kojem se vedina protona (66 posto) vratila nakon prestanka indukcije radiosignala natrag u glavno magnetsko polje. Vrijeme T2 vezano je za gubitak rezonancije
jezgri, čime se gubi transverzalna transverzalna magnetizacija. magnetizacija. U tim se procesima procesima energija energija ne izmjen juje (zato kratko T2 ne mora značiti kratko T1). Za razliku o vremena T1 (koje je oređeno
međujelovanjem jezgre s molekulom voe kao cjelinom) gubitak rezonancije nastaje međujelovanjem vije susjene jezgre (protona). U voi su T1 i T2 približno jenaki (oko 3 sekune). T1 se skraduje s mobilnošdu relaksacijskih sreišta, jer je za oređenu jezgru povoljno a su joj ostupna polja što više susjenih molekula. Zato se u krutinama T1 znatno proužava. Nasuprot tome gubitak je rezonancije tim brži što su susjene jezgre fiksiranije u prostoru. Zato se u krutinama T2 znatno skraduje. Dakle, opdenito vrijei: T1(čvrsto) > T1(tekude) ≈ T2(tekude) >> T2(čvrsto) .
Prema tome, različita tkiva imaju različito trajanje T1 i T2 vremena, na temelju čega se također stvara kontrastna rezolucija. Kombinacijom dobivanja slika u T1 i T2 vremenu ijagnostičar obiva potpuniju povratnu informaciju i tako stvara sliku kombinacije intenziteta raznih tkiva . Zatim ocjenjuje stvaraju li ispitivani organi signal, kako se i očekuj e
o zravih tkiva, ili neka tkiva oašilju promijenjene signale (signale vedeg ili manjeg intenziteta o uobičajenih, normalnih vrijenosti), vrijenosti), što upuduje na mogudnost a su takva tkiva zahvadena patološkim procesom. Svi obiveni poaci računalno se obrađuju i proizvode se serijske snimke slojeva tkiva u sve tri glavne ravnine i kombinacije tih ravnina (gradient-echo) , što omoguduje obivanje (osim
prethono opisane kontrastne rezolucije) i savršene prostorne rezolucije. To je, primjerice, vrlo važno kirurzima prije planiranja operativnog ili nekoga drugog invazivnog zahvata.
Kontrastna sredstva Gaolinij je element, koji je uključen u kontrastna srestva za one koji primaju MRI zračenje. To pomaže liječnicima obiti točna očitanja i ijagnoze stanja kao rezultat tih skeniranja jer gaolinij sarži contrast agent pomodu kojeg se obije jači kontrast među različitim tkivima. Kontrastno srestvo se u organizam unosi intravenozno, onosno pomodu injekcije. Točna primjena mu je u tome gje kelati s ovim elementom ubrzavajudi relaksaciju protona mjenjaju prikaz u dijelovima tijela. Zb og veličine kelat n e može prodi oržanu barijeru između
p ojačan u ijelovima tijela koji su bolje krvotoka i mozga i sli čne prepreke pa je MR signal je pojačan prokrvljeni ili gje su takve membrane oštedene, tu olaze o izražaja paramagnetna svojstva gaolinija. Ved goinama gaolinij se koristi u poboljšanju MR slike na tisudama osoba bez velikog broja ozbiljnih štetnih ogađaja. FDA je oobrila gaolinij za korištenje u MRI proceurama 1988. goine i o taa su oobreni pet specifičnih gaolinijskih proizvoa, kontrastna sredstva za korištenje u postupku slike. Nuspojave povezane s injekcijom
gaolinija su blage o umjerene. Najčešde nuspojave su blage glavobolje, mučnina, lagano peckanje na mjestu injekcije i niski krvni tlak. Međutim, FDA je neavno upozorila protiv uporabe gadolinija o strane onih s bubrežnim problemima jer pacijenti nisu bili u stanju
izbaciti tvar iz organizma pa ugotrajna prisutnost u tijelu može ovesti o ozbiljnih ozljea,
pa čak i zatajenje organa. Stanje se zove zo ve Nephrogenic sistemski sistemski Fibroza (NSF), također tak ođer poznat kao Nephrogenic Fibrosing Dermopathy (NFD). Iako je ovo stanje rijetko samo 300
potvrđenih slučajeva u svijetu, to bi moglo, u nekim slučajevima okazati a je kobno.
Oslikavanje Za tocnu lokalizaciju signala koji dolazi iz tijela bolesnika rabe se gradijenti cija je uloga vec
opisana. Graijentne zavojnice su smještene unutar magnetske jezgre. Nagib graijenta oreuje stupanj promjenjivosti magnetskog magnetskog polja uzuž njegove osi, tako a strmi graijent alterira magnetsko polje jace od plitkog. K ao što je reč eno, zahvaljujuci gradijentima je moguce ekscitirati selektivno sloj čiju ebljinu i položaj oreuje raspon oaslanih frekvencija i nagib gradijenta. Naime, nakon selekcije sloja, rezoniraju samo jezgre unutar odabranog sloja. Z gradijent služi oabiru aksijalnih slojeva, X graijentom oabiru se
sagitalni slojevi, a Y graijentom koronalni. Kose slojeve se može oabrati kombinacijom va ili sva tri gradijenta.
Ko uzimanja uzoraka (sampling) važno je poštovati Nyquistov teorem. Poaci se p rikupljaju u tzv. K-prostoru koji ima frekvencijsku i faznu os i to sa svakim novim RF impulsom se popunjava po jedna linija (128, 192, 256 ili 512).
Nešto više o K – prostoru 1983 Ljunggren i Tweig neovisno jedan od drugoga predstavljaju predstavljaju takozvani k-prostor, tehniku kojom ujedinjuju tehnike prikaza MR. Pokazali su da demodulacijom MR signala kojeg stvaraju spinovi jezgara koji imaju slobodnu precesiju u linearnom magnetskom polju
gdje:
aju vrijenost Fourierove transformacije efektivne gustode samog spina
tj.
Drugim riječima, kako vrijeme proalzi, signal ocrtava putanju u K -prostoru s vektorom brzine putanje koja je proprocionalna vektoru narinutog magnetskog gradijenta.
Ef ektivna ektivna gustoća spina prestavlja pravu gustodu spina
pripreme,
uz ispravak učinaka
opadanja signala, gubitka homogenosti (faze) zbog nehomogenosti polja,
protoka, ifuzije i slično kao i ostalih učinaka na količinu transverzalne magnetizacije magnetizacije koja može inducirati signal u prijemniku VF signala. Iz osnovne formule k- prostora slijei kako sliku možemo rekonstruirati
ako se na
matricu primjeni inverzna Fourierova transformacija.
Koristedi prikaz pomodu k-prostora, složena ieja je jako pojenostavljena. Na primjer, učinak faznog koiranja (spn -wrap tehnika) prostora postaje znatno jasniji. U standardnim SE ili GE tehnikama gje je graijent za očitavanja stalan (npr.
), pobuđivanjem prostora
pomodu VF signala, samo jena linija k-prostora se očitava (snima). Kaa je graijent faznog očitanja nula, linije se snimaju po
jent različit o nule, u vremenu vremenu osi. Ukoliko je fazni gradi jent
između VF impulsa za pobuu i graijenta za očitanje, linija koja se očitava bivapomaknuta gore ili dolje u K-prostoru; npr. snimamo liniju
=konstanto.
k-prostor također olakšava usporebu raznih tehnika snimanja. U EPI te hnici s jednim impulsom, sve linije k- prostora se očitavaju ojenom, nakon čega slijei sinusna ili zupčasta
putanja. Kako su naizmjenične linije k -prostora očitane u suprotnim smjerovima, to se mora uzeti u obzir kod rekonstrukcije slike. FES ili EPI teh nike s više impulsima snimaju samo io kprostora nakon svakog impulsa. Svaki impuls snima drugi dio prostora (red, liniju) i to se
ponavlja ok se ne ispuni čitav K -prostor (matrica). Kako podaci u sredini matrice prestavljaju niže prostorne frekvencije od prostora na rubovima k-prostora, sve što je bliže centru matrice
više utjede na
kontrast snimke.
Važnost sreišta k-prostora u viu utjecaja na kontrast snimke olazi o izražaja u ostalim, naprednijim tehnikama snimanja. Jedna od takvih je spiralno snimanje - magnetski gradijent
koji se narine u ritorajudoj putanji aje spiralno očitanje k -prostora (punjenje matrice) od centra prema rubu. Kako je
i
opaanje (vrijeme) signala najjače pri početku snimanja,
tako snimanje sreišnjeg ijela aje jači onos signala i šuma (S/Š, SNR) u usporebi s uobičajenim zupčastim-isprepletenim načinom prolaska kroz k -prostor, pogotovo ako je prisutno kretaje.
Kako su
i
konjugirane (imajudi Fourierovu transformaciju u viu) Nyquistov teorem,
možemo pokazati kako korak u k -prostoru oređuje veličinu snimanog prostora (najvedi frekvenciju koja je pravilno snimljena) dok maksimalna vrijenost k uzorka oređuje rezoluciju.
(Ovo se primjenjuje na svaku os [X, Y i Z] novisno jedna o drugoj).
Nakon popunjavanja citavog K-prostora,slijedi pretvorba u sliku matematickim postupkom koji se naziva Fourierova transformacija. transformacija.
Matrica slike odreduje broj redova i stupaca, a zajedno sa FOV odreduje velicinu piksela. Da bi se formirala slika svakom pikselu se doznaci odre đeni intenzitet signala koji ovisi o
amplitui, ok je anatomski položaj oreen vrijenostima frekvencijskog i faznog pomaka. Broj očitavanja po jednoj kosini gradijenta faznog kodiranja se naziva NEX (number of excitations).
Tehnike oslikavanja Tehnike korištenjem samog spina
najjensotavniji način snimanja. snimanja. Karakteristične Karakteristične SE - ved spomenut spin-echo je najjensotavniji snimke se nazivaju T1 (vrijeme kada je 33.33% protona relaksirano) i T2 (vrijeme kada je 66.66% protona relaksirano). relaksirano). T1 snimke daju daju visok signal masti, masti, dok T2 snimke snimke daju vrlo visok signal vode. Prema o vim snimkama se uspoređuju sve ostale tehnike te se
kaže a je snimka T1 -mjerena ili T2-mjerena.
FSE - fast spin-echo ili turbo spin-echo ili slično je tehnika snimanja (obično T2 snimaka) kada se radi ubrzavanja snimanja dio k-prostora svakog sloja snima "prije"
vremena. Na taj način se obiva manje ili više artefakt "T1 snimke u T2 snimci", onosno io signala masti je također snimljen iako bi na snimci svijetli ijelovi biti samo o signala voe. Danas su sve T2 snimke snimane na taj način jer bi obično snimanje SE T2 simke vrlo ugo i o 12 minuta na uređajima o 1 T!
IR - inversion recovery - T1 tehnika snimanja gdje se tkivo daodatnim
signalom"pripremi" prije samog snimanja sloja. Na taj način se može obiti vedi kontrast i razlikovanje tkiva prema raznim svojstvima, uglavnom količini voe.
attenuated inversion recovery recovery je varijanta T1 IR snimanja kod koje se FLAIR - fluid attenuated
postiče potiskivanje signala voe ali na rugačiji način o "čistih" T1 snimaka. Vrlo korisno za otkrivanje promjena u tkivu mozga (ožiljci, emijelinizacija, emijelinizacija, otok tkiva, svježa krv, ...).
STIR - short tau inversion recovery je posebna tehnika T1 snimaka kod kojih se signal
masti potiskuje. Paraoksalno jer T1 snimke sarže uglavnom signal masti, zbog čega su slike vrlo tamne. Baš zbog toga su snimke vrlo korisne za prikazivanje otoka, metastaza, ožiljka i sličnih sukulentnih tkiva.
Tehnike nastale korištenjem gradijenata
GE - opdeniti naziv za tehnike ko kojih se pomodu graijenata primjenjenih primjenjenih na
osnovno magnetsko polje mijenja inamika relaksacije protona i time postiže rugačija snimka i/ili se smanjuje vrijeme snimanja.
T2* - Vrsta T2 snimanja ko koje se snimanje vrši kaa je više o 66% protona
relaksirano. Često je riječ o graijentnoj tehnici snimanja. Koristi se anas uglanovm ko snimanja kostiju, zglobova i slično.
CISS - steady-state gradijentne tehnike, vrlo brze tehnike snimaja pomodu kojih je
mogude snimati i vrlo brze kretnje, kao recimo ko srca.
Ostale, posebne tehnike
DWI - diffusion weighted imaging - tehnika snimanja ko koje se poništava sav signal iz tkiva, tako da jedino signal onih molekula koje se kredu zbog ifuzije biva prikazan.
Tehnika je vrlo zahtjevna za uređaj i samo uređaji sa obrim, jakim i brzin graijentima mogu ovoljno poništiti signal a se ne vii "prosvjetljavanje T2 snimke" koje se i ko jakih uređaja može naslutiti. Ove s nimke se svakodnevno koriste za pronalaženje možanog tkiva koje je oživjelo ishemiju, onosno inzult. Eksperimentalni moeli su pokazali a je ovim snimanjem mogude otkriti oumiranje ishemije, onosno nekoliko stanica svega nekoliko (7 –8) minuta nakon početka ishemije, minuta nakon teoretskog odumiranja stanica.
DTI - diffusion tenzor imaging - tehnika snimanja ifuzije už vlakana neurona, čime
se obivaju korisni poatci o toku snopova neurona u mozgu što je korisno ko nekih operativnih zahvata ali i kod analiza nekih bolesti i stanja. Ne primjenjuje se rutniski.
MRS – MR spektroskopija - iz oabranih ijelova tkiva mozga i patološki promjenjena
tkiva se obijaju spektri/signali pomodu kojih se može, kao i ko obične sporektroskopije zaključi zaključiti ti o molekulama koje se nalaze u tkivu.
fMRI - funkcionalna magnetska rezonancija, mogude je ponavljanim snimanjem tkiva dobiti razliku u signalu koja je posljedica promjene u tkivu koja nastaje njegovim
korištenjem. Kako je obično riječ o snimanju mozga, ovim snimanjem je mogude pokazati aktivnost ijelova mozga pri izvršavanju nekih zaataka. Nije rutinska metoda.
MRA - MR angiografija- iako postoji nekoliko tehnika ( phase contrast contrast , time of flight ,
...) ove metoe na anašnjim uređajim uspješno mogu zamjeniti z amjeniti prikaz krvnih žila mozga i vrata klasičnom i DSA angiografijom, ko uređaja sa jačim poljem i oličnim graijentima mogu se snimati krvne žile svih ijelova tijela.
Prednosti i nedostaci
S usavršavanjem osnovnog aparata, tijekom osamesetih goina prošloga stoljeda MR je sve više postajao prihvatljiva metoa, a u mnogim poručjima ijagnostike i metoa izbora u algoritmu ijagnostičkih metoa. PREDNOSTI
MR je raiološka metoa oslikavanja koja za nastanak slike ne koristi ionizirajude ionizir ajude zračenje.
Dobar prikaz mekotkivnih struktura tijela (mozak,mišidi, (mozak,mišidi, ligamenti, tetive, živci).
Bolje razlikovanje normalnog o patološki promijenjenog tkiva na MR snimkama nego snimkama rugim metoama raiološkog oslikavanja (rtg., CT, UZV).
Kontrastno sredstvo koje se koristi pri MR pretragama ne izaziva alergijske reakcijeza
razliku o rugih raioloških kontrastnih srestava (koja se koriste ko rtg. ili CT pretraga). RIZICI
MR pregle uglavnom nema rizika za vedinu pacijenata ako se primjenjuju uobičajene mjere opreza.
Ako je pacijent bio seiran pri pregleu, nužno je kontrolirati njegovo stanje za vrijeme pregleda i kratko nakon pregleda.
Snažno magnetsko polje može jelovati na metalne premete u tijelu.
Izrazito je maleni rizik od alergijske reakcije na kontrastna sredstva koja se koriste pri
MR pregleu. Ako se i pojave one su obično blage.
Nefrogena sistemska fibroza može se javiti pri primjeni visokih oza nekih kontrastnih srestava za MR u bolesnika sa znatno oštedenom bubrežnom funkcijom.
Priržavajudi se uobičajenih mjera opreza pri MR pregleu i uz činjenicu a o saa nema n ema znanstvenih okaza o štetnosti MR po pacijenta, oslikavanje MR -om smatra se sigurnom raiološkom ijagnostičkom metoom. MR je prva metoda izbora za dijagnosti ku organa sreišnjega živčanog sustava - glave i leđne
možine, organa male zjelice i zglobova. U analizi ostalih ijelova sustava za kretanje, posebice kosti, traicionalno se koristi klasična rtg ijagnostika, koja je, prema koristi ionizirajude zračen ja, puno jednostavnija jednostavnija i jeftinija. U ostalim poručjima MR također ima veliku primjenu, ali neke ruge metoe, primjerice ultrazvučni pregle, imaju prenost zbog jenostavnosti primjene i niže cijene.
Zaključak
Magnetska rezonancija je pretraga koja omogudava obivanje obivanje kvalitetnih tomografskih presjeka ljudskoga tijela s velikom rezolucijom. Ideja se sastoji u tome da se pojedina meka
tkiva u organizmu razlikuju prema količini voe, onosno voikovih atoma, što je jako povoljno za dobivanje velikih kontrasta slike, buudi buudi a voe u tijelu ima u izobilju. To je
mogude jer voikovi atomi imaju spin, što rezultira njihovim specifičnim ponašanjem kaa se nalaze u jakom magnetskom polju. Danas D anas se za snimanje magnetskom rezonancijom koristi termin MRI (Magnetic Resonance Imaging), umjesto starog termina NMR. Osnovni je dio svakog MRI-sustava glavni magnet. Postoji nekoliko tipova magneta (permanentni,
elektromagneti), elektromagneti), a mi ističemo supravoljive magnete (vedina moernih aparata), ko kojih se smanjivanjem otpora voiča smanjuje i količina energije potrebna za oržavanje
magnetskoga polja. Otpor ovisi i o materijalu zavojnice te o njenoj užini i presjeku. Naalje, otpor ovisi i o temperaturi zavojnice koju je mogude kontrolirati. Struja se propus ti kroz zavojnicu da bi se podiglo magnetsko polje, a zatim se zavojnice hlade tvarima poznatim kao
kriogeni (tekudi helij) a bi se smanjio otpor. To je tzv. kriogena kupka koja okružuje navoje žice. Kaa se koristi u MR-dijagnostici, supravodljivi magnet proizvoi snažno magnetsko polje, pri čemu ne zahtijeva velike količine električne energije, upravo zbog izostanka otpora. Sustav temeljen na takvom magnetu izuzetno je skup, no omoguduje stvaranje izuzetno jakih magnetskih polja (0,5-4T) za kliničke potr ebe te do 14T za spektroskopska i visokorezolutna visokorezolutna ispitivanja.Spin-ojek tehnika anas se n najviše ajviše koristi, prvenstveno zbog najkradeg vremena
snimanja i brze rekonstrukcije slike. Provoe se mjerenja vremena T1 i T2 pomodu ojeka obivenih pobuđivanjem ogovarajudim impulsima, a na kvalitetu slike utječe se variranjem vaju parametara (TR i TE). Najčešde se koristi samo 2 – 5 ojeka, zbog brže obrae, onosno rekonstrukcije slike.Jedan su od glavnih problema vezanih uz MRI zalutala magnetska polja, odnosno polja koja se šire izvan granica prostorije snimanja. Zbog toga su razvijene vije
vrste zaštite: pasivna i aktivna. Pasivna se postiže ugranjom tzv. Faraeyeva kaveza u ziove sobe za snimanje i ne iziskuje velike troškove, ali ipak učinkovito zaržava m agnetsko polje unutar granica. Skuplji je način aktivna zaštita ko koje se koriste oatni solenoini magneti izvan kriogene kupke, a koji ograničavaju magnetsko polje unutar prihvatljive površine.
