Introduction to Magnetic Resonance Imaging (MRI), Summaries of Medical Physics

Download Introduction to Magnetic Resonance Imaging (MRI) and more Summaries Medical Physics in PDF only on Docsity! MR instuderingsfrågor och förberedelse för seminarium Fråga 1: Vilka egenskaper har väteatomerna som gör dem lämpliga att använda för avbildning av organ med MR? Svar: Väteatomerna finns överallt i kroppen och som mest finns dom i vattnet som vi 65% består av, fett och proteinet i kroppen. Den har stark magnetisk egenskap och fungerar som små magneter. Deras kärnor interagerar med starka magnetfältet och sänder ut signal som används för att skapa bilder, kallas för magnetisk resonans. Fråga 2: Vad händer med protonerna vid påverkan av det yttre magnetfält? Förklara termerna: Larmorfrekvens, Protonspinn, Protonprecession. Svar: Väteatomkärnorna/protonkärnorna får en radiofrekvenspuls som kallas RF-puls och denna appliceras under MR avbildningsprocessen kommer protonerna att få extra energi i form av excitation. Protonerna absorberar denna energi och ändrar inriktning i förhållande till det externa magnetfältet som är det statiska magnetfältet som genereras av MR-maskinen. De börjar protonprecessa alltså rotera runt sin egen axel/externa magnetfältet. När de inriktar sig parallellt med det externa magnetfältet riktar de sig med protonspinn upp eller ner beroende på energiförhållanden. Alltså väteprotonerna har en laddning och spinn och roterar runt sin egna axel. Protonspinn är en egenskap att rotera som en snurr. Vid användning av en RF-puls vid rätt larmorfrekvens kan man störa protoner och få dom protonprecessa, när de sedan återgått till jämviktsläge efter excitation sänds signaler som detekteras och skapar MR-bild. Larmorfrekvens är den resonansfrekvensen som protonerna precessar i när de utsätts för externt magnetfält. Fråga 3: Vad händer när styrkan på det yttre magnetfältet B0 ökas och vilka för-och nackdelar finns det med starkare magnetfält? Svar: När B0 ökar så ökar larmorfrekvensen som är när protoner precesserar och det gör att protoner precesserar snabbare i starkare yttre magnetfält och ger ökad signal från protonerna. Ökar magnetfältstyrkan så ökar även RF-pulsen vi skickar in då larmorfrekvensen ökar. Fördelar med det är att det ger bättre signal, högre upplösning, snabbare avbildning eftersom protonprecessionen sker snabbare. Nackdelen är att det kostar mer, storleken på magneten är stor och den är tyngre, säkerhetsbekymmer eftersom man måste ha noggrann säkerhetsövervakning, noggrannare inställning av MR-utrustningen och den blir känsligare för patientrörelse. En till nackdel är att när man har en högre RF-puls så tillför man mer energi och patienten värms upp av denna energin. Har man större magnet och magnetfält så ökar dragningskraften. Fråga 4: Hur ser MR-utrustningen ut, vilka är utrustningens ingående delar och vad är de olika delarna till för? Svar: Magneten är till för att skapa ett yttre magnetfält som inriktar protonerna parallellt i kroppen och skapar därmed magnetisk resonans. Radiosändare är till för att skicka ut störning i form av RF- puls för att få protonerna att precessa. Mottagaren som är en antenn tar emot signaler som protonerna utsänder vid precession. Graviditetspolar skapar gradientfält i riktning x, y och z för att lokalisera var i kroppen MR-avbildning ska utföras och generera olika nivåer av magnetisk fält under avbildning. Man väljer vilken del som ska avbildas genom att ändra styrkan på dessa olika gradientfält. Konsol är en kraftig dator som styr hela MR- utrustningen och används för att generera oönskad kontrast. Man kan använda den för att justera och ställa in TR och TE. Patientbord är den som patienten ligger på och förflyttas in och ut med. Spolarna används för att placeras på avbildningsområdet och mäter radiofrekvenssignalerna som används vid avbildning. Skärmen gör att det är möjligt att kommunicera med patienten. Fråga 5: Hur är syftet med RF-pulsen? Vilka avväganden måste tas i beaktande när RF-pulsen väljs? Svar: Deras uppgift är att störa protonerna från jämviktsläge och få dom att excitera till högre energinivå för att generera signaler. RF-pulsen måste ha samma frekvens som larmorfrekvensen och måste vara tillräckligt lång. Den måste vara tillräckligt stark alltså ha en hög amplitud för att excitera protonerna, detta gör att den måste ha tillräckligt med energi. Pulsformen kan väljas för att påverka hur protonerna exciteras med antingen 90 grader eller 180 grader. Detta bidrar till olika kontraster, och gör att man kan anpassa den typen av kontrast man vill ha. Fråga 6: Hur ser MR-signalen ut och hur uppkommer den? Svar: Först så utsätts patienten för ett statiskt starkt magnetfält som kallas B0-fältet. MR-signal är en elektrisk signal som används för att skapa MR-bilder. Signalen uppkommer genom att man tillför en RF-puls och protonerna hamnar i excitation genom att få spinn, RF-pulsen stör protonernas ursprungliga riktning. Spinn innebär att vara parallella till den vinkelräta B0-fältet. Och går till högre energinivåer genom absorption av RF-energin. Efter excitation, precessar protonerna i en spiralbana längs B0-fältet som varierar beroende på vävnad och protonernas omgivning. Vid precession avges elektromagnetiska signaler i form av radiovågor som innehåller information om protoners miljö och beteende. En spole fångar upp signalerna vid avbildningsområdet och skickas till en dator och vi får en bild. MR-signalen ser ut som en sinusvåg och är elektriska signaler som genereras av protonerna i främst väteatomer i kroppen. Sinusvågen har en amplitud som varierar beroende på vilken vävnad vi ska undersöka. Fasen på vågen ger information om protonerna och deras position. Fråga 7: Vad är T1-relaxationen och T2-relaxationen samt vad beror de på? Svar: T1- relaxation är hur snabbt protoner återgår till sitt jämviktsläge längs B0 efter excitation. T2-relaxation är hur snabbt protoner i vävnader förlorar samstämmighet och precesserar i B0-fältet efter att ha exciterats. T2-relaxation förlorar snabbare samstämmigheten och får lägre signalintensitet. Varje vävnad har en T1-tid medan T2 är vävnadsberoende. Samstämmighet/koherens är hur vågen går ur eller i fas. Fråga 8: Vad ser man i en T1-viktad bild, vad blir mörkt respektive ljust och varför? Svar: T1-viktad bild beror på kontrasten mellan olika vävnader men även de olika T1-relaxationer. I en T1-viktad bild vill man att vävnader med kort T1-tid får hög signal som i fett till exempel. Fett tenderar att vara ljus i en T1-viktad bild medan vätskor blir mörka på bilden. Man har kort TR för att förstärka påverkan på T1 och kort TE för att undertrycka påverkan av T2-relaxationen. Fråga 9: Vad ser man i en T2-viktad bild, vad blir mörkt respektive ljust och varför?