manyetik rezonans (mr) son - …biyomedikalmuhendislik.com/wp-content/uploads/2014/... ·...

16.03.2014

1

Manyetik Rezonans (MR)

MR Tarihçesi

MR görüntüleme yumuşak doku kontrast çözümleme gücüen yüksek olan radyolojik görüntüleme yöntemidir.

Bu nedenle başta sinir sistemi olmak üzere, vücuttaki tümyumuşak dokuların incelenmesinde kullanılan, hastanıniyonize radyasyona maruz kalmadığı bir görüntülemetekniğidir.

Fizik prensipleri ilk uygulamasından çok önce ortayakonulmaya başlanmıştır.


MR Tarihçesi

1924 yılında Pauli, bazı atomik çekirdeklerin spin vemagnetik moment özellikleri‐ ne sahip olduklarını ve bunedenle de bir magnetik alanın etkisinde bırakıldıkla‐ rındaenerji seviyelerine ayrılacakları açıkladı.

1946: Bloch ve Purcell, kuvvetli bir magnetik alandakiçekirdeklerin, magnetik alanın tesiriyle enerji seviyelerineayrılarak elektromagnetik ışın absorbladıklarını kanıtladılar.

1952: Bloch ve Purcell (fizikçi) Nobel ödülünü paylaştılar.

1966: Ernst ve Anderson, NMR’a Fourier Transform tekniğiniuyguladılar.

16.03.2014

2


MR Tarihçesi

1960 sonları: Waugh. Ve arkadaşları katı hal NMR çalışmalarısonucunda NMR görüntü yöntemini geliştirdiler.

1973: Lauterbur tarafından 2D görüntü alındı.

1980: Hawkens MR’ın multiplanar görüntüleme özelliğiniortaya çıkarmış ve ilk lezyon görüntülemesini yapmıştır.


MR Tarihçesi

MR, BT gibi bir kesit görüntüleme yöntemidir. Görüntüler,BT’de olduğu gibi dijitalize edilmiş değerlerden, görüntüişleme yöntemleri ile oluşturulur. Dijital olan bu görüntüler,bilgisayar teknolojisinden yararlanılarak işlenir ve üç boyutlugörüntüler yapılabilir. MR yönteminin önemli bir avantajıhastanın pozisyonunu değiştirmeden her düzlemde görüntüalabilmesidir.

MR’nin kullandığı enerji radyo dalgalarıdır. Radyofrekans (RF)olarak isimlendirilen bu enerji, elektromanyetik spektrumiçerisinde yer alır. Veri kaynağı hücre sıvısı ve lipidleriçerisindeki hidrojen çekirdeğidir (protonlar).

16.03.2014

3


Özet MR görüntüsünün elde edilişi şu şekilde özetlenebilir: Normalde vücudumuz RF enerjisine duyarsızdır. Önce veri

kaynağımız olan protonların RF enerjisi ile uyarılır halegetirilmesi gerekir. Bunun için hasta çok güçlü bir manyetikalan içerisine yerleştirilir. Bu manyetik etkiyle protonlarmanyetik alana uygun şekilde dizilir ve uyarılmaya hazır halegelirler.

Kesit alınacak bölgeye RF enerjisi gönderilir. Protonlar buenerjiyi alır ve enerjinin miktarına göre konumlarındansaparlar

RF enerjisi kesilir. Protonlar eski konumlarına dönerler. Budönüş sürecinde aldıkları enerjiyi bir sinyal şeklinde yayarlar.Güçlü manyetik alan marifetiyle

Protonlar, sinyal alan ve yayan antenler gibi davranırlar. MRgörüntüleri işte bu sinyallerden oluşturulur.


Özet

MR görüntülerindeki gri tonların anlamı incelemeprotokolüne göre değişir. Ancak beyaz‐açık tonlar artmışsinyal alanlarını, koyu‐siyah tonlar ise sinyalin az olduğu veyaolmadığı alanları gösterir.

Radyolojik yöntemler içerisinde yumuşak dokuyu en ayrıntılıolarak gösteren yöntem MR’dir. Akımı doğrudangörüntüleyebilmesi nedeniyle kontrast madde vermedenanjiografik görüntüler elde edilebilir.

16.03.2014

4


Temel Fizik Prensipler

Atom çekirdeğinin temel yapıları olan proton ve nötronlar kendiaksları etrafında dönerler. Buna spin hareketi adı verilir.

Bu özellikleri nedeniyle protonlar manyetik bir çubuk gibidavranırlar ve çevrelerinde doğal olarak bir manyetik alanmeydana gelir.

Hidrojen atomu, çekirdeğinin tek protondan ibaret olmasınedeniyle güçlü manyetik alana sahiptir. İnsan vücudunda bolmiktarda bulunan bu çekirdek sinyal kaynağı olarak idealdir.


Temel Fizik PrensiplerProtonlar, dokularda normalde birbirinin etkisini ortadankaldıracak şekilde rastlantısal olarak dizilirler. Bu nedenlevücudun manyetizasyonu sıfırdır .

Spinler ve manyetik alan içersindeki konumları

16.03.2014

5



İncelenecek vücut kesimi güçlü birmanyetik alan içerisine konduğunda, buprotonlar küçük demir çubuklarınmanyetik alanda davrandıkları gibi,manyetik alan vektörüne paralel konumageçerler. Ancak bu paralellik hareketsizbir duruş değil, manyetik alan vektörüçevresinde topaç gibi bir dönüşlebirliktedir. Bu dönüşe de presesyon adıverilir. Protonların presesyonlarınınfrekansı, manyetik alanın gücü ile doğruorantılıdır.

Manyetik alan içersindekispinlerin presesyon hareketleri Bo: Manyetik alanın yönü (vektörü), S: Spin hareketi , P: Presesyon hareketi



Presesyon, manyetik rezonans olayının temelidir. Protonlarıetkileyebilmek için önce onları manyetik alan içerisine koyarakpresesyon yaptırmak gerekir. Ancak bu durumdaki protonlardışarıdan gönderilecek presesyon frekansındaki bir radyodalgasıyla (RF) rezonansa girebilirler.

Radyo dalgası ile uyarılan bu protonlar manyetik alan vektörüneparalel olan konumlarından saparak vektörle bir açı yaparlar.Radyofrekans (RF) kesildiğinde ise presesyon yaparak eskikonumlarına dönerler. Bu presesyon hareketinin ürettiğialternatif akım görüntülemede kullandığımız MR sinyalidir (Şekil10).

16.03.2014

6



Bu presesyon hareketinin ürettiği alternatif akım görüntülemedekullandığımız MR sinyalidir.

Manyetik alan içersine konan dokuda M0 konumundaki spinler uygun RF pulsu ileMxy konumuna yatırılır (a). Puls kesildikten sonra M0 konumlarına, aynı şekildepresesyon yaparak dönerler. Bu sırada meydana gelen alternatif akım görüntü (b)



Homojen bir manyetik alandasu içeren bir fantomu RFbobininin içine koyalım. Bu RFbobinini bir anahtar yardımıylaalıcı ve verici bir sistemebağlayalım. RF bobini ilesarılmış fantomu, simetri eksenimanyetik alan çizgilerine dikolacak şekilde homojenmanyetik alan içineyerleştirelim.

MR sinyalinin elde edilmesi

16.03.2014

7



Su içeren fantomu çevreleyenRF bobinine, 1 Teslabüyüklüğündeki manyetik alaniçinde verici tarafından, 42.577MHz’lik frekansa sahip bir sinyalgönderilirse, ve RF bobinihemen alıcı konumunagetirilirse, RF sinyalinin üstelişlev şeklinde azaldığı görülür.Bu azalan sinyal NMR sinyaliolarak tanımlanmıştır.

MR sinyalinin elde edilmesi



Su için, 1 Tesla büyüklüğündeki manyetik alanda, NMR sinyalisadece gönderme frekansında gözlenebilir. Bu frekans rezonansfrekansı olarak tanımlanmıştır.B = 1 Tesla → f = 42.577 MHzB = 2 Tesla → f = 85.154 MHz

Sonuç olarak rezonans frekansının manyetik alanın şiddeti iledoğru orantılı olduğu görülmektedir.

f ≈ B (7.1)Aynı deneyi farklımateryaller içeren fantomlarla yaptığımızda,Her materyalin NMR sinyali üretmediği,Farklımateryallerin aynımanyetik alan şiddeti altında, farklı rezonans frekanslarına sahipolduklarını görürüz.

16.03.2014

8

Manyetik Rezonans (MR)Temel Fizik Prensipler

İnsan vücudunu oluşturan en küçük parçacıkların yani atomların birçoğunun manyetik özelliği bulunmaktadır.Atomlar bir ya da daha çok elektronla sarılmış bir çekirdekten oluşur.Çekirdek ise bir ya da daha çok sayıda pozitif yüklü protonlar ilenötron olarak tanımlanan yüksüz parçacıklardan oluşmaktadır.Hidrojen atomunun çekirdeği sadece pozitif yüklü tek bir protondanoluşmaktadır. Manyetik rezonans için hidrojen atomununüstünlükleri:a.insan vücudunda bulunan en yaygın element olması,b.manyetik rezonansa en duyarlı element olması olarak sıralanabilir.

Bu özelliğinden dolayı, hidrojen protonları NMR görüntülemetekniğinde kullanılmaktadır.


Proton, nötron ve elektronlar dönü olarak bilinen önemli bir özelliğesahiptirler (Spin=dönü= kendi ekseni etrafında dönme). Kendi eksenietrafında dönen her parçacık manyetik özelliğe sahiptir. Dönenpartiküller elektriksel yüke de sahiptir. Hareket halindeki yüklerelektrik akımı olarak tanımlanır. Zamanla değişen elektrik alanı,zamanla değişen bir manyetik alan yaratır. Tersi durum da geçerlidir.

Elektromanyetik ışımaya bakarak elektrik ve manyetik alanvektörlerinin salınım yüzeylerinin birbirlerine dik olduklarınısöyleyebiliriz. NMR deneyinde sadece manyetik alan vektörü (B1),incelenecek cisimle etkileşim halindedir

16.03.2014

9


Temel Fizik Prensipler ‐ Elektromanyetik spektrum

Işıma enerjisi frekansla doğru orantılıdır.

E = h . f (7.2)

Burada E enerjiyi, h Planck sabitini, f ise frekansı tanımlamaktadır.


Elektrik alan, iletken bir ortamda akım akmasına neden olur. Bu iseiletkenin etrafında bir manyetik alanın oluşmasını sağlar. Düz biriletkende, iletkenin etrafında manyetik alan çizgileri dairesel bir şekiloluşturur. Şayet, iletken bir bobin şeklinde ise bobinin toplammanyetik alanı her bir iletkenin manyetik alan çizgilerinin toplamınaeşittir. İçeride ise alan çizgileri paraleldir. Manyetik bir etkininolmadığı uzayda, ideal bir bobin içinde, homojen bir manyetik alanoluşacaktır.

Manyetik alanı ölçmede Tesla (T), birim olarak kulanılır:

1 Tesla = 10.000 Gauss

Mukayese açısından, dünyanın doğal manyetik alanı yaklaşık olarak0.5 Gauss değerindedir.

16.03.2014

10


Her materyal atomlardan oluşur. Aynı ya da farklı atomlar moleküllerimeydana getirirler. İnsan vücudunun yaklaşık olarak %60'ı sudanoluşmaktadır. Su molekülü ise iki hidrojen atomu ile bir oksijenatomundan oluşmaktadır. Su moleküllerinde (H2O) oksijen atomunakimyasal bağ ile bağlanmanın yanısıra, yağ moleküllerindeki karbonatomlarının hidrojen bağı da (CH‐, CH2‐, CH3‐grupları) oldukçaönemlidir. Bu nedenle, insan vücudunda en fazla bulunan atomhidrojen atomudur. Hidrojen çekirdeği ise bir adet protoniçermektedir.


Çekirdek proton ve nötronlardan oluşmaktadır. Çekirdektekiprotonların sayısı kimyasal elementi belirler. Eşit sayıda protonasahip olan fakat nötron sayıları farklı olan çekirdekler izotoplar olarakadlandırılır. Tek sayıda protonlara ve/veya nötronlara sahip olançekirdekler ölçülebilir bir manyetik momente sahiptir. Çekirdeğiçevreleyen manyetik alan bir bobinin etrafındaki manyetik alanlamukayese edilebilir düzeydedir.

Bir bobinde olduğu gibi manyetik alan elektrik yüklüparçacıkların (elektronlar) dairesel hareketi ile oluşmaktadır. Çekirdek uzayda kendi ekseni etrafında dönen küçük bir top gibialgılanabilir. Bu modele göre çekirdeğin yüklü parçacıkları, dönmeden dolayı dairesel bir akıma da neden olur

16.03.2014

11


Bir çekirdeğin açısal momentumu dönüolarak tanımlanmıştır. Bir proton ½. ћdüzeyinde bir dönüye sahiptir. Burada;

ћ = h / 2П (7.3)

olarak tanımlanmaktadır.Manyetik alanın bulunmadığı

durumlarda hidrojen çekirdeğinin dönüvektörleri gelişigüzel bir şekilde farklı yönlerigösterirler. Bundan dolayı, tüm dönüvektörlerinin toplamı cisim üzerinde ölçülebilir,net bir manyetik alan meydana getirmez.

Şekil 7‐2 Manyetikolmayan ortamda dönüvektörlerinin konumu


Homojen bir manyetik alandahidrojen çekirdeğinin dönüvektörleri, yani protonlarmanyetik alana sadece paralel yada antiparalel bir şekildeuzanabilir. Manyetik alanaparalel olarak uzanan protonsayısının daha fazla olduğudurumlarda net manyetizmamanyetik alanın yönü ile aynıolacaktır. Şekil 7‐3 Manyetik ortamda dönü

vektörlerinin konumu

16.03.2014

12

Manyetik Rezonans (MR)Enerji Seviyeleri

Dönü vektörleri manyetik alana antiparalel olarak uzananprotonlar, paralel olarak uzanan protonlara göre biraz daha yüksekenerji seviyesindedir. Bundan dolayı protonlar, paralel durumdanantiparalel duruma geçiş için, iki seviye arasındaki enerji farkı ∆Eile orantılı bir enerjiye ihtiyaç duyarlar.

Şekil 7‐4 Paralel ve paralel olmayandönü vektörleri için enerji seviyeçizelgesi

Manyetik Rezonans (MR)Enerji Seviyeleri

İki seviye arasındaki enerji farkı (∆E) manyetik alanın şiddeti iledoğru orantılı olarak artar. Manyetik alana paralel veya antiparalelolarak uzanan protonların sayısı Boltzmann ifadesi ileverilmektedir. Burada her iki durumdaki protonların oranı, Eenerji farkı ve dolayısıyla uygulanan manyetik alana (B0) bağlıdır.

B0=kTkT faktörü ısıya bağlı bir değişkendir. Bu ifadede k, Boltzmannsabitini T ise Kelvin olarak termal enerjinin miktarınıbelirtmektedir. NMR çalışmalarında hastanın vücut ısısı 310Kolarak sabitlenmiştir. Boltzmann ifadesine bakıldığında, antiparalelve paralel protonların sayıları arasındaki farkın iki enerji seviyesiarasındaki E enerji farkı ve bundan dolayı da B0manyetik alanınabağlı olduğu görülmektedir.

16.03.2014

13

Manyetik Rezonans (MR)Larmor Frekansı

Dönü vektörler manyetik alana tamolarak paralel ya da antiparaleldeğildirler. Bu vektörler manyetikalan ekseni ile belirli bir açıyaparlar.

Şekil 7 5 Ana manyetik alanda dönü vektörünün Larmor frekansı

PRECESSION


Bununla birlikte, dönü vektörlerin manyetik alan üzerine paralel yada antiparalel olarak yansımış değerini deneysel olarak ölçmekmümkündür. Manyetik alanla aynı yönde ve paralel olan bileşenler“longitudinal” (boylamsal), manyetik alana dik olan bileşenler de“transversal” (enine) bileşenler olarak tanımlanırlar. Dönüvektörlerin transversal bileşenlerinin toplam etkisi ihmal edilebilirdüzeydedir. Çünkü, protonlar manyetik momentumdan dolayıdünyanın yerçekimi etkisinde hızla dönen toplar gibi manyetik alaniçinde hareket ederler. Dönü vektörler çekirdek bölgesinde Bomanyetik alanı ile orantılı bir frekansta manyetik alan eksenietrafında dönerler.

ω = γ.B0 f = 02B

f 2 (7.4)

16.03.2014

14


Dönü vektörlerin dönme frekansı Larmor frekansı olaraktanımlanmıştır. Bu ifadede γ orantı sabiti gyromanyetik oran olaraktanımlanmıştır ve çekirdeğin boyutu ile ilgili özel bir değerdir.Hidrojen atomu için bu değerler aşağıda verilmektedir.

γ = 2.67522. 108 sT

1 577.42f 0B

T

MHz (7.5)

1 Tesla değerindeki bir manyetik alanda protonların dönü vektörleri42.577 MHz değerinde bir frekansla dönerler. NMR deneyindeözellikle bu frekans karekteristik MR sinyalini elde etmek amacıylasu dolu bir örneğe uygulanmıştır. NMR deneyinde protonlarınLarmor frekansı ile gönderilen RF frekansı aynı olmak zorundadır.


Şayet gönderilen RF frekansı ile(B1 bileşeni) Larmor frekansı (dönüvektörlerin dönme frekansı) birbirleriyleilişkili ise bir protonun dönü vektörüparalel konumdan antiparalel konumageçer.

Bu aşamada RF alanından ΔE kadar birenerji çekilir. Manyetik alanda dönüvektörlerin faz açıları birbirleriyle ilişkilideğildir.

Şekil 7‐6 RF alanının etkisindedönü vektörünün konumu

16.03.2014

15


Küçük bir hacimde paralel ve antiparalel konumdaki dönü vektörleriki koninin yüzeyleri üzerinde istatistiksel faz açılarından dolayı eşitbir şekilde dağılabilirler. Eşit dağılımın doğal bir sonucu olarak dönüvektörlerin transversal bileşenleri birbirlerini yok ederler. Sadecemanyetik alan yönündeki bileşenlerin (longitudinal bileşenler) etkisitoplanır.

Şekil 7‐7 Manyetik alanda dönü vektörlerinin faz açılarının durumu,


Şekil 7‐8 Dönü vektörleri ve net manyetik alan

Net manyetik alan M0, üst konide daha yüksek düzeyde paralelproton yoğunluğu olacağı için net dolayımanyetik alan yönünügösterir.

PROTON AS VECT

16.03.2014

16

Manyetik Rezonans (MR)RF Alanının Etkisi

Radyo frekansı nedeniyle oluşan B1 manyetik alan vektörününetkisi altında net manyetik alan vektörü M0, iki bağımsızhareketi aynı anda gösterir. Net manyetizma vektörü RF’e ait B1manyetik alan vektörü etrafında dönerken aynı zamanda B0manyetik alanı etrafında da döner.

Manyetizma vektörünün ucu topun yüzeyi üzerinde spiral bir iztakip eder. Transversal yüzeye doğru olan sapmanın hızı (buradax‐y düzlemi) RF alanının şiddeti ya da B1 vektörünün büyüklüğüile belirlenmiştir.

Sapmanın derecesi yani Flip açısı ise RF alan şiddeti B1,RF vurumunun süresi Δt ve gyromanyetik oran γ tarafındanbelirlenmiştir.

φ = γ .B1.Δ t (7.6)


Şayet, RF vurumu manyetizmavektörünü x‐y düzlemine saptırırsa bu90° vurum olarak tanımlanır. RF sinyalikesildiğinde manyetizma vektörüLarmor frekansında x‐y düzleminde geridöner ve alıcı bobinlerde MR sinyalioluşturur. 90° vurum ile mukayeseedildiğinde RF bobinlerindeki B1manyetik vektörü iki katına çıkarılırsamanyetizma vektörü manyetik alanlatamamen ters yönde oluşacaktır. Bu RFvurumu 180° vurum olaraktanımlanmıştır.

Şekil 7‐9 RF vurumu öncesi ve sonrası, T1 ve T2 etkileşimsüreçlerinde net manyetizma vektörünün konumu

16.03.2014

17


90° vurumdan sonra eşit sayıda protonlar antiparalel ve paralelkonumdadırlar. İlave olarak tüm protonların fazları da aynıdır. Budurum bileşke manyetizma vektörünün neden x‐y düzlemindeolduğunu açıklamaktadır.

Belirli bir zaman periyodundan sonra bu uyarılan dönü sistemiorijinal konumuna döner. Manyetizma vektörü tekrar manyetikalanın yönünü gösterir.

Manyetik Rezonans (MR)RF Alanının EtkisiBu durum iki birbirinden bağımsız dengesel durumun oluşmasınaneden olmaktadır:

a) Dönü‐dönü etkileşimi manyetizma vektörünün x‐y bileşenininazalmasına neden olur. Bu işlem, T2 dengesel durumu ya da dönü‐dönü dengesel durumu olarak tanımlanmaktadır.

b) Dönü‐letis etkileşimi manyetizma vektörünün manyetik alanyönüne dönmesine neden olur. Bu işlem süresince dönü vektörleribirçok protonun paralel enerji seviyesinde olduğu orijinal konumagelinceye kadar paralel ve antiparalel konumlar arasında hareketederler.Bu işleme, T1 (ya da Dönü‐letis) dengesel durumu denilmektedir.T1 Decay T2 DEcay RF pulse

16.03.2014

18

Manyetik Rezonans (MR)T2 Dengesel Durumu

90° vurumdan sonra protonların dönü vektörleri eşit olarakdizilmiştir. Manyetik momentden dolayı protonlar birbirlerini etkiler.Buna dönü‐dönü etkileşimi denir. Bunun sonucunda dönü vektörlerifaz birlikteliklerini kaybetmeye başlar ve yatay manyetizmabileşeninin genliği azalır. Alıcı bobinin konumlandırılması ile yataymanyetizma bileşenini gözlemek mümkündür.

Üstel azalmanın büyüklüğü dönü‐dönü etkileşiminin büyüklüğününde belirtisidir.

Üstel azalmanın büyüklüğü T2 değeri ile belirlenmiştir. Sinyalgenliğinin %37 düzeyine düştüğü zaman T2 zamanı olaraktanımlanmıştır. T2 değeri çok güçlü bir şekilde maddenin durumunave moleküler yapısına bağlı olduğundan dolayı farklı doku tipleri T2değerleri ile birbirlerinden ayrılabilmektedir.


Şekil 7‐10 Dönü‐dönü etkileşimininsonucu olarak dönü vektörlerinin fazbirlikteliğini kaybetmesi

Yağ 85 Kas 45

Beyaz madde 90 Gri madde 100

CSF 1400

Tablo 7‐1‐ T2 sabitleri (ms cinsinden)(Kaynak41)

16.03.2014

19


Manyetizma vektörünün dönüşü (T1 dengesel durumu) üstel işlevşeklindedir. Sistem ısısal dengeye kavuşur.

Üstel eğri, kapasitörün dolma eğrisine benzer bir şekle sahiptir.Manyetizma vektörünün %63’lük değere ulaştığı an T1 zamanıolarak tanımlanmıştır.

Farklı dokularda manyetizma vektörü orijinal konumuna farklıhızlarda ulaşmaktadır. Bundan dolayı T1 değerleri birbirlerindenoldukça farklıdır. T1, manyetik alanın gücüne bağlıdır. Yüksekmanyetik alanlar daha uzun T1 zamanı oluştururlar.


Alan şiddeti 0.2 Tesla 1.0 Tesla 1.5 TeslaYağ 240Kas 370 730 860Beyaz madde 390 680 780Gri madde 490 810 920CSF 1400 2500 3000

Değişik alan güçlerinde T1 sabitleri (ms cinsinden)

16.03.2014

20

Manyetik Rezonans (MR)T1 T2 Ölçüm TeknikleriT1 zamanını ölçmek için en az iki ölçümün uygulanmasıgerekmektedir. Her ölçüm manyetizma vektörünü ters yöne çeviren180˚ vurum ile başlar. Bu noktadan manyetizma vektörü yavaşçaorijinal konumuna doğru hareket eder.

Dengelenme sadece manyetik alan yönünde yer aldığı için (180˚vurumdan sonra manyetizma vektörü x‐y bileşenine sahip değildir)90˚ vurum TI (ters çevirme zamanı) zamanından sonra uygulanmakzorundadır. 90˚ vurum manyetizma vektörünün dengelenmiş kısmınıx‐y düzlemine taşır. Alıcı bobinde ölçülen sinyal genliği x‐ydüzleminde manyetizma vektörünün büyüklüğü ile orantılıdır. Bunedenle ölçülen sinyal genliği TI zamanına ( 180˚ ve 90˚ vurumlararasındaki zaman) bağlı olarak manyetizma vektörünün dengelemeeğrisi olarak aynı üstel şekli göstermektedir.

Manyetik Rezonans (MR)T1 T2 Ölçüm TeknikleriT1 ölçümünde kontrast iki katıkadar daha yüksektir.

Burada kontrast farklı T1değerlerinde iki dokunun sinyalgenliklerinin farkı olaraktanımlanmaktadır.

Yüksek kontrast elde edilmesi T1ölçümünün bir avantajıdır. Buölçümün sakıncası isemanyetizma vektörünün orijinalkonumuna geçmesi için gerekenzamanın iki kat fazla olmasıdır. Şekil 7.12 Manyetik alandaki farklılıklar nedeniyle dönü

vektörlerindeki değişim ve sinyal genliğinin azalması

16.03.2014

21

Manyetik Rezonans (MR)Manyetik Alandaki Farklılıkların EtkisiHomojen bir manyetik alanda 90˚ vurumdan sonra sinyal gecikmesi dönü‐dönü etkileşiminin direk bir sonucudur.Gerçekte homojen bir manyetik alan yoktur. Bunun anlamı, hacimelemanlarının oldukça farklı manyetik alanlara maruz kalmaları ve bunedenle manyetizma vektörünün de Larmor ifadesine göre x‐y düzlemindefarklı frekanslarda dönmesidir. 90˚ vurum sonrası tüm hacim elemanlarınınmanyetizma vektörü aynı fazdadır (Şekil 7‐12‐a,b).Bundan dolayı hacim elemanının net manyetizma vektörü M (= tüm hacimelemanlarının tüm manyetizma vektörlerinin toplamı) en büyükdeğerindedir. Manyetik alandaki farklılıklardan dolayı hafif farklıfrekanslarda hacim elemanlarının manyetizma vektörleri faz birliktelikleriniçok daha fazla kaybeder(Şekil 7‐12‐c, d). Manyetik alandaki farklılıklardandolayı alınan sinyalin genliği homojen manyetik alana göre daha hızlı azalır(Şekil 7‐12). Sinyal genliğinin azalması hacim elemanının T2 zamanınınbelirlenmesini de etkilemektedir. 90˚ vurumdan sonra elde edilen sinyaleFID sinyali denir. (free induction decay)=(indüksiyonun kendi kendineazalımı)

Manyetik Rezonans (MR)Dönü‐Yankı Tekniği (Spin Echo)Dönü‐yankı tekniğiyle zaman ekseninin belirli bir noktasında (TE) hacimelemanlarının manyetizma vektörlerinin faz bozukluğunu gidermekmümkündür. Bunu yapmak için 90˚ vurumdan sonra belirli bir zaman için(Yankı zamanının yarısı TE/2) 180˚ vurumun uygulanması gerekmektedir.

TE (Time to Echo); 90 derecelik vurumdan sonra eko sinyalinin eldeedilmesine kadar geçen süreye denir.

90˚ vurumdan sonra her bir hacim elemanının manyetizma vektörleri hızlıbir şekilde faz birlikteliklerini kaybeder. Bunun sonucunda da FID sinyaliningenliği hızlı bir şekilde azalır. Her bir hacim elemanının manyetizmavektörlerinin x‐y bileşenleri ise bundan bağımsız olarak azalır. Bu durumölçülebilecek dönü‐dönü etkileşiminin büyüklüğünü belirler. 180˚ vurum, x‐ydüzlemindeki her bir hacim elemanına ait manyetizma vektörünün simetrikizdüşümünü oluşturur.

16.03.2014

22

Manyetik Rezonans (MR)Dönü‐Yankı Tekniği180˚ vurumdan önce en hızlımanyetizma vektörü en önde, enyavaş manyetizma vektörü ise enarkadadır.

180˚ vurumdan sonra ise tersidurum oluşur. Manyetizmavektörleri farklı frekanslara sahipolduklarından dolayı fazbirlikteliklerini sağlarlar ve TE yankızamanında (90˚ ve 180˚ vurumlararasındaki zamanın iki katı) aynıyönü gösterirler.

Şekil 7‐13 Dönü‐yankı tekniği ve yankızamanı

Manyetik Rezonans (MR)Dönü‐Yankı Tekniğiİkinci TE/2 zamanı sonunda,transvers manyetizasyon en büyükdüzeyine gelir ve dolayısıyla yinegüçlü bir MR sinyali kaydedilir.

180° RF pulse uygulanmasıylaoluşan transvers manyetizasyondankaydedilen sinyale "spin echo"denir.

Şekil 7‐13 Dönü‐yankı tekniği ve yankızamanı

16.03.2014

23

Manyetik Rezonans (MR)Çoklu Yankı TekniğiÇoklu‐yankı tekniği yardımıyla bir cismin T2 zamanı ölçülebilir. Bununiçin bir 90º vurum ile en az iki 180º vurumdan oluşan bir ölçümünuygulanması gerekmektedir. Yankı sinyallerinin maksimum genliklerihomojen bir manyetik alandaki sinyal genliği ile ilişkilidir. Bir cismin T2zamanı bu şekilde elde edilen ve genlikleri gittikçe azalan eğrileryardımı ile belirlenebilir (Şekil 7‐14).

Şekil 7‐14 Çoklu‐yankıtekniği ve yankı zamanları

Manyetik Rezonans (MR)Çoklu Yankı TekniğiHer 180° RF vurum sonrası alınan sinyaller bir öncekinden daha küçükolmaktadır. Bunun sebebi, her 180° vurum ile magnetizasyonvektörlerindeki faz birlikteliğinin tamamen bozulmasına müsaade etmedenvurum ile yeniden faz birlikteliğini sağlamaktır.

İlk echodaki sinyal siddetine de "T2* (T2 star) eğrisi" adı verilir.

16.03.2014

24

Manyetik Rezonans (MR)Sekanslar

Bir görüntünün oluşturulabilmesi için görüntü matrisinin büyüklüğüne bağlı olarak 128 veya 256 ölçümün alınması gerekmektedir. Bu ölçümler şunlardır:a. Dönü‐yankı sekansıb. Ters kazanım sekansıc. Kontrast

Dönü‐Yankı Sekansı

Dönü‐yankı sekansında her ölçüm 90º vurum ile bunu takibeden 180º vurumdan oluşur. 90º vurum ve TE/2 anında oluşan 180º vurum arasındaki zaman aralığı maksimum yankı zamanı olan TE zamanını belirler (Şekil 7‐15).

Manyetik Rezonans (MR)Dönü‐Yankı Sekansı

TE anında hacim elemanlarının tüm manyetizma vektörleri aynı fazdadırlar.Yankı sinyalinin büyüklüğü her bir hacim elemanının manyetizmavektörlerinin büyüklüğü ile belirlenmiştir. TE anında manyetizmavektörlerinin büyüklüğü;

a.90º vurum ile x‐ydüzleminde hareket edenmanyetizma vektörlerininbaşlangıçtaki büyüklüğüile,b.Dönü‐dönü etkileşimininbüyüklüğüne bağlıdır.

TR zamanı; iki 90º vurumarasında geçen süredir.

16.03.2014

25


M manyetizma vektörünün başlangıçtaki büyüklüğü proton yoğunluğu veTR/T1 oranı ile belirlenmiştir. Burada TR, 90º vurumlar arasındamanyetizma vektörlerinin manyetik alan yönünde etkileşimde olduklarızaman periyodunu ifade etmektedir.

M = 1 – e-TR/T1 Dönü‐yankı sinyalinin maksimum değeri, Mmanyetizma vektörünün başlangıçtakibüyüklüğünden ayrı olarak TE/T2 oranı ile belirlenmiştir.

Orantı faktörlerinin çarpımmantığını kullanarak aşağıda belirtilen ifadeyi eldeetmek mümkündür.

S ≈ e-TE/T2

S ≈ ρ . e-TE/T2 . (1 – e-TR/T1)


Sonuç olarak, yankı sinyalinin genliğinin belirlenmesinde aşağıdakiparametreler önemli rol oynamaktadır.

a.Cismin fiziksel parametreleri:. Proton yoğunluğu, ρ. T1 ve T2 zamanı

b. Kullanıcı parametreleri:. Yankı zamanı, TE. Ölçümleri tekrarlama zamanı, TR.

16.03.2014

26

Manyetik Rezonans (MR)Ters Kazanım Sekansı

Dönü‐yankı sekansında olduğu gibi ters kazanım sekansında da görüntümatrisinin büyüklüğüne bağlı olarak 128 veya 256 ölçüm alınmıştır. Herölçüm, manyetizma vektörünü manyetik alanın tersi yönünde hareketettiren bir 180˚ vurumdan oluşur. Bu yöntemde cismin T1 zamanına bağlıolarak manyetizma vektörünün manyetik alan yönünde kısmi etkileşimegirdiği ters çevirme zamanı (TI) sonrası 90˚ ve 180˚ vurumlardan oluşannormal dönü‐yankı ölçümü uygulanmıştır.

Dönü‐yankı sekansından farklı olarak 90˚ vurum sonrası x‐y düzlemindehareket eden manyetizma vektörünün başlangıçtaki büyüklüğü sadece TRtekrarlama zamanıyla değil, aynı zamanda TI ters çevirme zamanı ile debelirlenmiştir.

Manyetik Rezonans (MR)Kontrast (Dönü‐Yankı Sekansı)

Dönü‐yankı sekansında sinyal genliği, proton yoğunluğu, TRtekrarlama zamanı ve TE yankı zamanı ile birlikte incelenecek cisminT1 ve T2 zaman parametrelerine bağlıdır.

İki farklı dokuyu birbirinden ayırmak maksadıyla sinyal genlikleri aynısekansda her bir doku için farklı olmak zorundadır. Ancak, budurumda gri kontrast oluşabilir.

Kontrast, TE ve TR kullanıcı parametrelerinden etkilenir. Bu ikiparametre kullanıcı tarafından sekans esnasında seçilmelidir.

T1 etkileşim zamanı ile birlikte TR tekrarlama zamanı yani 90˚vurumlar arasındaki zaman x‐y düzleminde hareket eden etkileşimaltındaki manyetizma vektörünün büyüklüğünü belirlemektedir.

16.03.2014

27


Yağ dokusu için manyetizma vektörü CSF (Cerebrospinal Fluid,Omurilik sıvısı) ‘ninkinden manyetik alan yönünde daha fazlaetkileşime girdiğinden dolayı yağ dokusunun manyetizma vektörününoluşturduğu sinyal TR=500ms durumunda maksimum genliğininyaklaşık %86’sına ulaşmaktadır.

CSF’nin manyetizma vektörünün oluşturduğu sinyal ise bu koşullaraltında daha az bir genliğe sahip olacaktır (Şekil 7‐16).

Bunun nedeni CSF ile mukayese edildiğinde yağ dokusunun T1zamanının daha kısa olmasıdır. Bu nedenle 90˚ vurum, yağ dokusu içindaha büyük bir manyetizma vektörünün x‐y düzleminde dönmesineneden olmaktadır.


Şekil 7‐16 Dönü‐yankı sekansında farklı organlarda ve farklı yankızamanlarında sinyal genliklerinin değişimi

16.03.2014

28

Manyetik Rezonans (MR)Kontrast (Dönü‐Yankı Sekansı)Şayet, yankı zamanı çok kısa ise (10 ms gibi) her iki manyetizmavektörünün x‐y bileşenlerinin genliğindeki azalma oldukça küçükolacaktır. Bu nedenle, yağ dokusunda böyle bir yankı için sinyal genliğiCSF’ninkine göre daha yüksektir. Sonuç olarak, CSF ile mukayeseedildiğinde yağ dokusu görüntüde daha parlak bir görünüm alacaktır.

Bu kontrast farkı iki dokunun farklı T1 zamanlarındankaynaklandığından dolayı çok kısa ve orta tekrarlama zamanlarınasahip bir sekansın görüntüleri T1‐ağırlıklı görüntüler olarakisimlendirilir.

Bunun nedeni, kontrast farklarının esas olarak farklı T1 zamanlarınadayanmasıdır. Şekil 7‐17’de beyne ait kesitlerin T1 ölçüm görüntülerigörülmektedir.


Şekil 7‐17 Beyin kesiti T1 ölçümü görüntüleri

(a) TR=500, TE=15, (b) TR=500, TE=60(c) TR=500,TE=90, (d) TR=500, TE=120

16.03.2014

29

Manyetik Rezonans (MR)Kontrast (Dönü‐YankıSekansı)Yağ dokusuna ait manyetizmavektörlerinin genlikleri dahakısa T2 zamanından dolayı dahahızlı azalmaktadırlar. Budurumda kontrast dönüşümüdaha geç yankılar (uzun TEzamanı) için oluşacak ve CSF’dedaha parlak görünecektir.Görüntüdeki kontrast farklarıtemelde dokuların farklı T2zamanlarına dayanmaktadır.Şekil 7‐18’de beyne aitkesitlerin T2 ölçüm görüntülerigörülmektedir..

Şekil 7‐18 Beyin kesiti T2 ölçümü görüntüleri(a) TR=2500, TE=15, (b) TR=2500, TE=60(c) TR=2500, TE=90, (d) TR=2500, TE=120

Manyetik Rezonans (MR)MR AYGITI VE ÇEVRESİ İLE İLGİLİ ÖZELLİKLERMRG aygıtları çevreden son derece iyi izole edilmiş bir ortamdaçalıştırılmalıdır. Bu amaçla cihazın bulunduğu oda Faraday kafesi ile tecritedilmektedir. Güçlü MRG cihazları yüksek manyetizasyonun sağlanması içinsıvı Helyum – Nitrojen gazı ile soğutulduklarından ilgili gazın olası sızımlarınakarşı ortamda oksijen satürasyonundaki azalmaya duyarlı dedektörlerbulundurulmalıdır.

Cihazların verimli çalışmasıaçısından ortam ısısı 18‐20 8 Cde klimatize edilmelidir. MRGaygıtları başlıca 3 ana parçadanoluşmaktadır

16.03.2014

30

Manyetik Rezonans (MR)1.Ana Manyet :Güçlü bir manyetik alan oluşturmaya yönelik mıknatıs parçasıdır. Manyetlerpermanent , rezistif ve süperkondüktif olmak üzere üç çeşittir.1.1 Permanent manyet :Bu tür manyetler doğal çubuk mıknatısların büyütülmüş şekli gibidir. MRGsistemlerinde kullanılan bu tür manyetler mıknatıs sistemi olarak Fe,Br gibiüzerinde sürekli manyetizasyon bulunduran metallerin tuğla gibi dizilerek bir arayagetirilmesi ile oluşturulmuşlardır. Bu nedenle ağırlıkları 100 ton civarındadır vemanyetik alan güçleri de oldukça küçük değerlerindedir. MRG de eniyi görüntükalitesini sağlayan manyet tipi olması yanında ısı değişikliklerine son derecehassastır.

1.2 Rezistif manyet :Rezistif ya da elektromıknatıs tipindeki manyetler , içinden elektrik akımınıngeçirildiği bobin şeklinde sargılar bulunan manyetkerdir. Bu tür manyetler çekirdekyapılarına göre Fe çekirdekli ve hava çekirdekli olarak iki gruba ayrılmaktadır.Rezistif manyetler manyetizasyonu sağlamak için elektrik enerjisine ihtiyaçduyarlar . Manyetik alan ,iletken tellerden geçirilen elektrik akımı ile sağlanmayaçalışıldığından bu tür manyetlerde ısı üretimi fazladır.

Manyetik Rezonans (MR)1.3 Süperiletken (süperkondüktif) manyet :Güçlü ve homojen bir manyetik alan oluşturmak amacı ile sistemin – 269,8 C = +4 K de soğutulması gerektiği manyet türüdür. Soğutma işlemi için sıvı Helyum , Nitrojen kullanılmaktadır. Helyum Nitrojen ,cihaz çalışır vaziyette olsun olmasın devamlı olarak harcandığından belirli bir seviyeye indiğinden sisteme ilave edilmelidir. Bu da maliyette bir artışa neden olmaktadır. Manyetin iç yapısı aşağıdadır.

16.03.2014

31


2.2 Gradiyent sargılar :Sinyal lokalizasyonu yapabilmek amacı ile manyetik alanı her üç düzlemde de kontrollü olarak değiştiren sargılardır. Uzaysal üç temel düzlem bulunduğundan gradiyent koillerde üç düzlem yönünde üç takımdan oluşmuşlardır. Sonuçta amaç MR sistemi içinde birbirine zıt iki manyetik alan oluşturmuş olmaktır.

2.Sargılar2.1 Shim sargıları :Süperiletken manyetlerde manyetik homojeniteyi daha da arttırmak için geliştirilmiş sargılardır . İyi bir shimming için manyetik alan homojenitesi, 10‐20 cm çaplı bir alanda milyonda bir rarnında olmalıdır.

Manyetik Rezonans (MR)2.3 Radyofrekans (RF) sargıları :İncelenen dokulardaki hidrojen çekirdeklerini uyarmak için RF pulsegönderen ve dokulardan gelen sinyalleri saptayan koil adı verilen parçalardır. RF sargıları , hem uyarımları incelenen dokuya ileten hem de dokulardan gelen sinyalleri toplayan bir alıcı hüviyetinde olup MRG sistemine RF güç yükselteci ile bağlıdır. Uygun parametreler kumanda panelinden girildikten sonra sistem bilgisayarı , ne kadar ara ile ve ne güçte RF pulsu yollayacağını belirleyerek RF yükselteci üzerinden RF sargısına akımın yollanmasını sağlar. 2.4 Düz sargı :Sargıların oluşturduğu elektromanyetik alanın ana manyetik alana dik olması nedeni ile günümüz MRG sistemlerinde kullanılmamaktadır.2.5 Kuş kafesi sargı :MR sistemlerinde bugün için en yaygın kullanılan RF sargısı tiplerinden biridir. Rutinde beyin ve diz çekimlerinde kullanılan RF sargıları bu tipte imal edilmişlerdir.3. BilgisayarMR sistemlerinde kullanılan bilgisayarlar RF sagıları tarafından dokulardan algılanan sinyallerin griskala değerleri ile görüntüye çeviren kısımdır.

16.03.2014

32


MR görüntülemede ve MR spektroskopisinde kullanılan değişik tipteki RF sargıları

Manyetik Rezonans (MR)Görüntüleme Teknikleri ile İlgili Temel EsaslarMRG’de görüntü oluşturmak için, elde ettiğimiz MR sinyalinin vücudun hangi noktasından geldiğini nasıl anlarız?

Gradiyent (gradyan) sargı’nın‐ (gradient coil) temelçalışma prensibi, magnet içindeki manyetik alanıkademeli biçimde düşürmek ve artırmaktır. Anamagnetin oluşturduğu manyetik alan gücüneeklenen ilave bir manyetik alan oluşturur; anamagnetin oluşturduğu manyetik alanı kademeliolarak azaltır veya arttırır. Buna bağlı olarak (Larmordenklemine göre) protonlar farklı manyetik alanlaramaruz kalacaklarından, farklı salınım frekanslarıgöstereceklerdir. İşte bu gradiyent sargılarsayesinde, magnet içinde bir voksel birimini birdiğerinden ayırılabilir. Gradiyent sargıların yapılarımagnet tipine göre (superkondüktiv, permanent,rezistiv, hibrid) değişiklikler göstermekle birlikteçalışma sistemi hepsi için aynıdır.

16.03.2014

33

Manyetik Rezonans (MR)Görüntüleme Teknikleri ile İlgili Temel Esaslar

Gradyan Alanı ile İlgili Grafikler

Herhangi bir x, y veya z gradyan bobinekseninin oluşturduğu manyetik alanın Boana manyetik alanı ile birlikte toplam etkisitoplam manyetik alanın gradyan bobinin etkiyönünde doğrusal olarak değişimine eşittir.Değişim hızı gradyan bobinden akan akımladoğru orantılıdır (Şekil 7‐19‐a).Her bir gradyan, ekseni ters yönde akım akanbir çift bobinden oluşur. İki bobininmerkezinde (manyetik alan merkezi) ikibobinin etkisi birbirini dengeler. Bundandolayı sonuçta oluşan manyetik alan anamanyetik alan (Bo) ile ilişkili olur.

Şekil 7‐19 (a‐b) Zaman ve konuma bağlı olarak gradyan alanlarının değişimi (c) Gradyan alanlarınzamanla değişiminin manyetik alanda oluşturduğu etkilerin 3‐boyutlu gösterimi


Gradyan Alanı ile İlgili Grafikler

Ölçüm esnasında gradyan alanlar dinamik birşekilde açılıp kapatılırlar. Burada genlikdekideğişim bobinlerin akım değerleriylemanyetik alandaki değişime bağlı olacaktır.Biyolojik ve teknik nedenlerden dolayıgradyan vurumların sonlu yükselmezamanına sahip olmaları gerekmektedir. Buyükselme zamanı seçilen sekansa bağlı olup,normal bir dönü‐yankı sekansı için 1milisaniyedir (Şekil 7‐19‐b).Şekil 7‐19‐c üç boyutlu olarak manyetikalanın gradyan alanlar boyunca zamanladeğişimini göstermektedir. Hacim elemanlarımanyetik alanın merkezinden uzaklaştıkçagradyan alandan daha fazla etkilenirler

16.03.2014

34


Gradyan Alanların Etkisi

Gradyan alanların uygulanmadığı durumlarda 1ve 2 numaralı hacim elemanları aynı manyetikalanın (Bo) etkisi altındadırlar.Gradyan vurum esnasında 1 numaralı hacimelemanı daha zayıf bir manyetik alanın etkisindekalacak ve bu da azalan bir rezonans frekansınaneden olacaktır. Tersi durum 2 numaralı hacimelemanına(kütle 2) uygulandığında sonuç Şekil7‐20’de gösterilmiştir. Gradyan vurumesnasında farklı hacimler farklı frekanslarınoluşmasına neden olacaktır. Rezonans frekansıyardımıyla gradyan ekseninin ait olduğu hacimelemanının konumunu belirlemek mümkünolmaktadır. Bu etki frekans kodlama tekniğiolarak bilinmektedir. Şekil 7‐20 Gradyan alan değişimi ve RF vurumu

altında farklı dokular için elde edilen sinyaller


Gradyan Alanların Etkisi

Gradyan vurumun kapatılma sonrası ana alan (Bo) tekrar iki hacim elemanınauygulanmıştır. Bu durumda iki hacim elemanının manyetizma vektörleri aynıfrekansta fakat farklı fazda dönerler.

Bu faz farkı, manyetik alandaki değişimle daha önce uygulanan gradyan vurumunsüresine bağlıdır. Manyetik alandaki değişim ise iki hacim elemanının konumunabağlıdır. Bu etki faz kodlama tekniği olarak isimlendirilmektedir.

İki hacim elemanının toplam sinyaline bakıldığında gradyan alan uyarım altındaiken FID sinyalinin genliğinde hızlı bir azalma görülecek, bu konumda manyetikalanda da büyük çapta bir homojenite bozukluğu olacaktır.

16.03.2014

35


Faz Diyagramları

Gradyan alanların faz üzerindeki etkisi faz diyagramları ile gösterilebilir. Farklıkonumlardaki iki hacim elemanları bir RF vurumu ile uyarıldıkları zaman, uyarımsonrası FID sinyali oluşacaktır. Bu sinyalin genliğindeki azalma protonlarınbirbirleriyle etkileşimine (T2 etkileşimi) ve manyetik alandaki homojeniteyebağlıdır. Gradyan alanların etkisi altında manyetik alanın homojenitesibozulacağından FID sinyalinin genliği daha hızlı bir şekilde azalacaktır.

Her iki hacim elemanının manyetizma vektörleri uyarım sonrası faz birlikteliğinisağlarlar. Gradyan vurumun pozitif olduğu süreçte 2 numaralı hacim elemanıyüksek manyetik alan şiddetinden dolayı daha hızlı döner. Tersi durum 1 numaralıhacim elemanının manyetizma vektörü için geçerli olacaktır. Gradyan alan uyarımaltında iken iki manyetizma vektörü gradyan alan uyarımı sonlanana kadar fazdiyagramı üzerinde doğrusal olarak faz farkı oluştururlar. Bu süreçte FID sinyaliningenliğinde hızlı bir azalma görülecektir. Gradyan uyarımı sonlandığında ikimanyetizma vektörü faz birlikteliğini yeniden sağlarlar (Şekil 7‐21).


Şekil 7‐21 Gradyan alanların farklı dokular için faz üzerindeki etkisi

Şekil 7‐21’den de görülebileceği gibi Bgradyan vurumu negatiftir. A vurumununtersine 2 numaralı hacim elemanınınmanyetizma vektörü azalan alan şiddetindendolayı daha yavaş döner.

Bu esnada 1 numaralı hacim elemanınınmanyetizma vektörü daha hızlı dönmektedir.İki manyetizma vektörü yeniden fazbirlikteliklerini kazanır. Faz diyagramında busüreçte faz farkının (Δφ) sürekli azaldığıgörülecektir. A ve B vurumlarının kapsadığıalanların birbirine eşit olduğu konumda ikivektör tekrar aynı fazda olacaktır. Zamanekseninin bu noktasındaki sinyal genliğigradyan vurumun uygulanmadığı durumdakiFID sinyali olarak tanımlanmıştır.

16.03.2014

36

Manyetik Rezonans (MR)Görüntüleme Teknikleri

Kesit belirlemeGradiyent sargı, uygulandığı aksis boyunca magnetin gücünü kademeli bir şekildebir yöne doğru artırırken, diğer tarafa doğru da düşürmektedir. Kullanılan bugradiyent sargılar magnetimizin gücünü değiştirmektedirler; ancak bu ana magnetgücü ile karşılaştırılırsa %0,01 kadar küçük değerlerdedir (1,5 Tesla magnet için 1gauss/cm kadar).

Z aksisi boyunca gradiyent sargı uygulayacak olursak; aksiyel olarak vücut alanlarıdeğişik oranlarda magnet etkisinde kalacağından, aksiyal kesitler halinde protonlarfarklı frekanslarda salınım (precession) göstereceklerdir.

Kesitin nerde olduğunu anlamak için, gradiyentin merkezi (0) gradiyent, merkezdenbir yöne doğru (‐) gradiyent, diğer yöne doğru ise (+) gradiyent olarak ayarlanır.Bu sayede magnet merkezindeki protonlar ana magnetin gerçek etkisi ile,merkezden bir yöne doğru gittikçe protonlar (+) gradiyent ve ana magnet etkisi ile,merkezden diğer yöne doğru gittikçe ise, protonlar (‐) gradiyent ve ana magnetetkisi ile salınım göstereceklerdir (Larmor denklemine uygun biçimde).

Manyetik Rezonans (MR)Görüntüleme Teknikleri

Kesit belirlemeRF pulsun salınım hareketi yapan protonlarıetkilemesi ise salınım frekansı ile aynıfrekansta olması gerektiğini biliyoruz;dolayısıyla Z aksisinde gradiyemt çalışıyoriken, RF puls gönderdiğimizde sadece biraksiyal kesit içine giren protonlaretkilenecek, bu aksiyal kesit dışındakiprotonlar ise bu RF pulsundanetkilenmeyecektir. RF pulsun frekansınıdeğiştirdiğimizde ise bu sefer farklı biraksiyal kesit içindeki protonlaretkilenecektir. Artık, bu sayede magnet içinekoyduğumuz dokudan sinyal aldığımızda, businyalin hangi aksiyal kesitten geldiğinibilebiliyoruz.

Magnet gucunun bir tarafa dogru artariken, diger tarafa dogru azaldigina;magnet merkezinde gradiyent sargininmanyetik alani degistirmedigine dikkatediniz. Z aksisinde uygulanan gradiyentsargi ile aksiyal planlarda degismek uzereprotonlar farkli frekanslarda salinimgostereceklerdir (Slice‐selection).

manyetik rezonans (mr) son - …biyomedikalmuhendislik.com/wp-content/uploads/2014/... ·...

Documents