Билет 2 - Студиопедия
Методи за формиране на MRI изображения. (Вижте билет 1, въпрос 1).
Почти всички методи за ядрено-магнитен резонанс, които се използват в момента, използват или послойна конструкция (планарни методи), или обемни методи. В първия случай експериментът с ЯМР е концентриран в избран участък от обекта и често се нарича двуизмерен (2D) експеримент, тъй като само две пространствени измерения трябва да бъдат кодирани. Във втория (3M методи) целият изследван обем е пространствено кодиран. Методът за получаване на пространствена информация обикновено се нарича метод на реконструкция.
Създаването на изображение включва следните процедури:
- възбуждане на избрани завъртания,
-пространствено кодиране на сигнала от тези завъртания,
- откриване на сигнал и възстановяване на изображението.
Спин локализация - пространствено кодиране. Тази процедура се основава на зависимостта на честотата на ларморовата прецесия на ядрата ω0 от стойността на постоянното поле В0 в тяхното местоположение: ω0=γВ0. Създаваме условия за наблюдение на резонанс във всяка точка на пространството в голяма магнитна междина. В NMR спектрометъра пробата се поставя в центъра на празнината, където хомогенността на полето е най-висока и профилът на магнитното поле е правоъгълен в няколко посоки. Това се постига чрез т.нар. shim намотки, токовете в които създават слаби магнитни полета, които коригират основния B0, за да осигурят идентични резонансни условия за всички въртящи се маркировки в пробата, разположена вътре в трансивърната намотка. При ЯМР върху основното поле B0 се наслагват допълнителни полета, изменящи се линейно по три координатни оси, т.нар. градиентни полета с градиенти от порядъка на 10-2 T/m (10 millitesla/m). Използват се и градиентни полета, които варират по квадратичен закон. При липса на градиентмагнитното поле, насложено върху тези проби RF импулс, създава сигнал, състоящ се от една честота; след преобразуване на Фурие (FT), такъв сигнал създава спектър, състоящ се от един пик. При наличие на градиент на магнитно поле, когато измерваме сигнал, ще получим отговор, състоящ се от различни честоти, съответстващи на всичките три различни позиции на ампулите с пробата, и честотните разлики между които ще зависят от действителното разстояние между пробите и големината на градиента на полето. В центъра на магнита резонансната честота остава същата, тъй като градиентът няма ефект в тази точка. От двете страни на центъра резонансната честота ще бъде по-висока или по-ниска в зависимост от полярността на градиента. Тези градиенти на магнитното поле се създават от набор от намотки, поставени по специален начин. Те могат да създават полета, които постоянно нарастват по всяка от трите главни оси (x, y, z).
Появата на силни градиенти на магнитното поле е еквивалентна на наличието на големи B0 полеви нехомогенности в точката на наблюдение по време на градиентното действие. Последствието е дефазирането на спиновете и изчезването на сигнала в локалната област на пробата. Възниква необходимост от възстановяване на намагнитването по време на действието на градиентни полета. Това става по два начина: 1) Методът на спин-ехо томографията. Това е стандартният метод на спин ехо с контролирани градиентни полета. Спиновото ехо се формира чрез включване на 180° импулс (π - импулс) след изключване на 90° импулс в момент τ. Дефазирането и префокусирането се случват в едни и същи полета на нехомогенност. Пълното префокусиране става само в центъра на ехо сигнала. В томографски експеримент 90° импулс е последван от градиентен импулс, който е източник на по-силна нехомогенност на полето от самото поле.магнит B0. Допълнителната нехомогенност на полето значително ускорява процеса на дефазиране на спина. Градиентът на магнитното поле също действа по време на формирането на ехо сигнала. Чрез регулиране на амплитудата и продължителността на импулса на градиента е възможно напълно да се компенсират процесите на дефазиране и префокусиране на въртене чрез превключване (промяна на посоката) на градиентите. 2) Томография според градиентния ехо сигнал. Ехо сигнал може да се получи и по друг начин чрез промяна на полярността на градиента. След радиочестотния импулс, свободният индукционен сигнал спада с характерно време T2*, което включва приноса T2 (общия принос на нехомогенността B0 във всяка точка) и T2, приноса на локалната нехомогенност ∆B0 (x,y,z). Промяната на полярността променя посоката на предизвиканата прецесия, което води до префокусиране на завъртанията, т.е. към градиентния ехо сигнал след времето TE. В този случай площите на градиентните импулси от двете полярности трябва да бъдат изравнени. Този експеримент (Gradient Echo - GRE) използва донякъде забавен, но напълно възстановен FID сигнал поради превключване на градиента. Очевидно при този метод, за разлика от метода на спиновото ехо, не се елиминира влиянието на нехомогенността ∆В0 и затихването на сигнала на свободната индукция става по-бързо (поради самодифузия на протони). Следователно такъв експеримент изисква сравнително кратко време. По този начин и двата метода позволяват да се получи реконструиран ЯМР сигнал (ехо сигнал) от определен обемен елемент, чиято позиция се координира от градиентни импулси.
Пространственото кодиране се извършва по два близки по същество начина: честота и фаза. За да се определи позицията на три проби в равнината, е необходимо да се повтори експериментът с импулсни градиенти два пъти (по x и y). Продължаване на експеримента с градиентни импулсиравнина (x, y), получаваме набор от проекции, чиято математическа обработка ще даде формата на плоска фигура. Продължавайки експеримента с градиентни импулси в посока z, ще получим и формата на обемно тяло. Този метод се нарича метод на проекционна реконструкция (метод на обратна проекция). Обърнете внимание, че при честотно кодиране радиочестотното възбуждане предшества включването на всякакви градиенти, но NMR-ехо сигналът се записва, когато градиентите са включени, т.е. кодирането се извършва по време на запис на сигнал. Фазовото кодиране на сигнала се извършва преди записването на сигнала, но при наличие на градиенти. Непосредствено след възбуждането всички завъртания са кохерентни, все още не са настъпили фазови измествания; ако изчакаме, тогава естественият процес Т2 (както и нехомогенностите на полето) ще започнат да влияят на нашата проба, т.е. процесът на изкривяване ще започне (с време T2). Ако обаче внезапно включите градиента, завъртанията бързо ще започнат да се разминават във фаза. Скоростта на това дефазиране ще зависи от позицията на отделното завъртане и от големината на градиента. Тези фази на съответните завъртания съдържат пространствена информация. Фазовото кодиране сравнява тези фази с фазата на NMR референтен сигнал при същата честота. Информацията може да бъде възстановена с помощта на преобразуването на Фурие. За да разрешим n пиксела по оста y, трябва да повторим експеримента n пъти. Градиентът на фазово кодиране се променя (увеличава) с постоянна стъпка при всяко повторение. Тези промени във фазовия градиент могат да бъдат създадени чрез промяна или на продължителността, или на амплитудата на градиентния импулс. Първият метод беше предложен по-рано, но той има недостатъка, че дава различно претегляне на T2 - изображение при различни фазови стъпки. Следователно методът за промяна на амплитудата на градиента на фазиране е по-предпочитан. главенРазликата между двата метода е, че фазовото кодиране е завършено преди да започнем да измерваме сигнала, докато честотното кодиране се извършва по време на измерването. С честотното кодиране можем да използваме цялата еволюция на сигнала във времето, за да съберем желания брой точки на измерване; с фазово кодиране нямаме такава възможност и трябва да повторим експеримента.
Дефинирането и изборът на среза се определят от характеристиките на импулса на възбуждане. Най-простият твърд импулс няма ясна честотна лента и не позволява прецизно определяне на границата. За да подобрите яснотата, трябва да придадете на импулса определена форма, променяйки амплитудата му с течение на времето.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: