S Magneettikuvauksen sovellukset Viikkoharjoitukset

Transkriptio

1 S Magneettikuvauksen sovellukset Viikkoharjoitukset Tehtävät 8.16, 8.17 ja 9.33 Ryhmä 11: Jukka Remes, Tuomas Svärd ja Tuomo Starck Radiologian klinikka, OULUN YLIOPISTOLLINEN SAIRAALA

2 Tehtävät 8.16: Discuss the chemical shift effect along the phase-encoding direction. 8.17: Explain why the chemical shift artifact is more serious in higher fields than in lower fields Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory.

3 Chemical shift, yleinen teoria [1,2,3] Samoista spinjärjestelmistä eri taajuuksilla resonoivia versiota (isokromaatteja) Kukin spinin sisältävä molekyyli asettautuu B 0 -kenttään tyyppikohtaisesti rakenteestaan riippuen Molekyylin elektronit aiheuttavat B 0 epähomogeenisuuden ja siten muuttavat Larmor taajuutta molekyylin sisällä Koostumukseltaan erilaisten alueiden rajapinnoissa kontrastimuutoksia: suuremman B 0 + G FE puolisessa rajapinnassa voimistumaa ja päinvastoin Kaksi ratkaisua [1,2]: Voimakas lukugradientti: Δx c = δ B 0 / G, joten pikselisiirroksen määrä Δx c pienentyy lukugradientin voimakkuuden G kasvaessa (toisaalta samalla myös kaistanleveys kasvaa, joten signaali-kohinasuhde huononee, koska valkoisen kohinan määrä mittauksissa lisääntyy) Supressiosekvenssit: minimoidaan siirrosta merkittävästi aiheuttavien spinien (esim. rasvan spinien) signaali Lähde: [1] LUKUGRADIENTIN SUUNTA

4 8.16: Discuss the chemical shift effect along the phase-encoding direction. Em. yleisesti MRI:tä koskeva siirtymä ei koske kuvan vaihekoodaussuuntaa [3] Yksittäinen vaihekoodaus antaa kyllä eri isokromaateille eri vaiheet.. mutta jokaisen isokromaatin oma vaihe-ero eri vaihekoodausten välillä pysyy vakiona. Myös vaihekoodaussuuntaa koskeva (nk. 2-tyypin ) siirtymä on mahdollinen gradienttikaikusekvensseissä [2] Gradienttikaiusta vaihesiirros rasvan ja veden välille Esim. 1.5T:ssa 225 Hz, joten 4.4ms:n moninkerta-te:ssä täysin vaiheessa, muissa TE-vaihtoehdoissa signaalialentuma Ainoastaan 2-tyypin siirros olennainen vaihekoodaussuuntaa ajatellen TE valittava tarkoituksenmukaisesti Sovelluksia kudosluokittelussa (esim. adrenal adenoomat eli rasvamaksanoduulit)

5 8.17: Explain why the chemical shift artifact is more serious in higher fields than in lower fields. ω 0,shifted = ω 0 (1-δ), missä ω 0 = γ B 0 Kenttävoimakkuuden B 0 noustessa myös siirroksen määrä ω 0 δ = γ B 0 δ lisääntyy Kuten em., pikselisiirtymän suhteen: Δx c = δ B 0 / G Merkitys suuremmissa kenttävoimakkuuksissa esim. rasva aiheuttaa enemmän artefaktoja kudoskuvauksissa laitteen instrumentoinnin olisi syytä tarvittaessa pystyä tuottamaan voimakkaita gradientteja ja vastaavasti näytteistämään nopeasti (varmaankin toteutuu joka tapauksessa useimmilla laitetoimittajilla?)

6 T2*-painotus EPI-kuvauksessa, teoria [1,4] T2*-relaksaatio [ S = S(0) * exp(te/t2*) ] sisältää kohteen ominaisen T2- relaksaation lisäksi B0-kentän epähomogenisuuden ja kohteen suskebtiliteetin (spin-spin-vuorovaikutukset) vaikutukset T2*-relaksaatio koskee gradienttikaikusekvenssejä Echo-Planar Imaging:lla (EPI) tarkoitetaan yleensä 2D-tason nopeaa kuvaamista yhdellä RF-virityksellä K-avaruuden keräämiseen käytetään mm. zigzag-, spiraali- ja suorakulmatrajektoreita Spiral Keräys aloitetaan k-avaruuden keskeltä käyttäen kahta gradienttia taajuuskoodaukseen FID:n keräys hetkellä TE(eff) Spiral-out (kuvassa), spiral-in on mahdollista kerätä samassa virityksessä (spiral-in/out) Lähde: [1]

7 T2*-painotus EPI-kuvauksessa, teoria [1,4] Zigzag Keräys aloitetaan k-avaruuden keskeltä (FID:n keräys; kuva) tai laidalta (kaikusignaali) käyttäen kahta gradienttia taajuuskoodaukseen Lähde: [1] Spiral ja Zigzag poikkevat näin suorakulmaisesta (Rectilinear) EPI:stä, jossa k-avaruuden läpikäymiseen sisältyy myös erillinen vaihekoodaus (kuva) Lähde: [1]

8 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory. Oletukset vertailussa: TE(eff) eli k-avaruuden keskipisteen näytteistysaika on sama Spiral-out ja zigzag lähtien k-avaruuden keskipisteestä

9 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory.

10 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory.

11 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory.

12 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory.

13 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory Tiheästi näytteistetty k-avaruuden keskusta Harvaan näytteistetty k-avaruuden reuna (Spiral) Harvaan näytteistetty k-avaruuden keskusta Tiheästi näytteistetty k-avaruuden reuna (Zigzag)

14 9.33 Discuss the difference of T2*- zigzag trajectory and a spiral trajectory EPI-kuvaussekvenssien (k-avaruuden) T2*- painotus on monimutkainen prosessi, johon vaikuttaa ainakin efektiivinen kaikuaika TE(eff) signaalikeräyksen kesto suhteessa kuvauskohteen T2-aikavakioon Spiral- ja Zigzag-keräyksen poikkeavat tavat täyttää k-avaruus

15 Lähteet 1. Zhi-Pei Liang, Paul C. Lauterbur: Principles of Magnetic Resonance Imaging 2. Dennis Hoa: Chemical shift artifacts MRI/Image-quality-and-artifacts/chemical-shift (IMAIOS, Medical websites and e- learning for healthcare professionals) 3. Joseph P. Hornak: The Basics of MRI 4. D.W. McRobbie et al. : MRI From Picture to Proton