MRI-perusteet, OSA 4: Perussekvenssit, kuvan kontrasti

Esitys aiheesta: "MRI-perusteet, OSA 4: Perussekvenssit, kuvan kontrasti"— Esityksen transkriptio:

1 MRI-perusteet, OSA 4: Perussekvenssit, kuvan kontrasti
Jukka Jauhiainen Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö (C) Jukka Jauhiainen 2001

2 Spinkaiku Käytännössä MRI-signaalia ei siis mitata suoraan FID-signaalista (vaikka se toki on mahdollista) Signaali mitataan kaiusta (echo) Kaiku voidaan tehdä kahdella menetelmällä Spinkaiku (spin echo) Gradienttikaiku (gradient echo) (C) Jukka Jauhiainen 2001

3 Spinkaiun syntyminen 1 (C) Jukka Jauhiainen 2001

4 Selityksiä, selityksiä...
TE = Time to Echo = Kaikuaika 90-asteen RF-pulssi kääntää ensin magnetoitumavektorin xy-tasoon Spinit alkavat epävaiheistua T2*-relaksaation vaikutuksesta Osa menee edellä, osa jää jälkeen (C) Jukka Jauhiainen 2001

5 Ensimmäiset tulevat viimeisiksi...
180-asteen RF-pulssi kääntää kaikki spinit xy-tason ympäri Koska spinit pyörivät edelleen samaan suuntaan, ovat hitaat nyt edellä ! Kaikuajan kuluttua sekä nopeat että hitaat spinit osoittavat samaan suuntaan ! (C) Jukka Jauhiainen 2001

6 Spinit ne vaan pyörii... Nopeat Hitaat Hitaat Nopeat
(C) Jukka Jauhiainen 2001

7 TR = Time of Repetition Uusi 90-asteen pulssi annetaan toistoajan TR kuluttua Spinkaikusekvenssissä TR= ms Tällöin nettomagnetoituma on ennättänyt palata takaisin z-akselin suuntaiseksi. Nyrkkisääntö: Toistoja tarvitaan spinkaiussa niin monta kuin kuvamatriisissa on rivejä. (C) Jukka Jauhiainen 2001

8 Kuvan kontrastin syntyminen spinkaikusekvenssissä
Protonitiheyspainotus Pitkä TR Lyhyt TE T1-painotus Lyhyt TR T2-painotus Pitkä TE (C) Jukka Jauhiainen 2001

9 Protonitiheyspainotus (PD)
Virityksen jälkeen Ennen viritystä Suuri PD Pieni PD Vahva signaali Heikko signaali (C) Jukka Jauhiainen 2001

10 PD Z-akselin suuntaiset magnetoitumat ovat verrannollisia vokselin protonitiheyteen Virityksen jälkeen xy-tason magnetoitumakin on verrannollinen protonitiheyteen XY-tason magnetoituma = MR-signaalin intensiteetti !! Kaiku kerätään mahdollisimman nopeasti virityksen jälkeen, jolloin xy-tason magnetoitumaan ei ennätä vaikuttaa T2-relaksaatio (C) Jukka Jauhiainen 2001

11 T1-painotus T2-relaksaatio on häivyttänyt xy-tason komponentin !
Heti virityksen jälkeen Uusi viritys ja kaiun keräys T1-relaksaatio vaikuttaa ... Ennen viritystä Sama PD Lyhyt T1 Vahva signaali Pitkä T1 Heikko signaali T2-relaksaatio on häivyttänyt xy-tason komponentin ! (C) Jukka Jauhiainen 2001

12 T2-painotus Heti virityksen jälkeen T2-relaksaatio vaikuttaa...
Ennen viritystä Sama PD Pitkä T2, hidas epävaiheistuminen Vahva signaali Lyhyt T2, nopea epävaiheistuminen Heikko signaali (C) Jukka Jauhiainen 2001

13 T1 ja T2-kuvan vertailua TR/TE=450ms/14ms TR/TE=5500ms/105ms
(C) Jukka Jauhiainen 2001

14 Yhteenvetoa kontrastista
PD-kuvassa kirkkaana näkyy tiheämpi kudos, vähän kuten röntgenkuvassakin. T1-painotteisessa kuvassa näkyy kirkkaana kudos, jolla on lyhyt T1-relaksaatioaika. T2-painotteisessa kuvassa näkyy kirkkaana kudos, jolla on pitkä T2-relaksaatioaika (C) Jukka Jauhiainen 2001

15 Nyrkkisääntöjä T1-painotteisessa kuvassa RASVA ON KIRKASTA, VESI MUSTAA T2-painotteisessa kuvassa VESI ON KIRKASTA, RASVA MUSTAA T1-relaksaatioaika on AINA kertaa PIDEMPI kuin T2. Pisimmät relaksaatioajat ovat vapaalla vedellä (CSF lähellä sitä !) (C) Jukka Jauhiainen 2001

16 Entäs jos annetaankin 90 asteen sijasta 180 asteen RF-pulssi ?
T1-relaksaatio vaikuttaa ... T1-relaksaatio vaikuttaa edelleen ... Lopputilanne ! Ennen viritystä 180 asteen pulssi Sama PD Lyhyt T1 Pitkä T1 MR-signaalia ei havaita missään vaiheessa koska ei ole magnetoitumaa xy-tasossa !!! (C) Jukka Jauhiainen 2001

17 Lisätään 90 asteen pulssi ...
T1-relaksaatio vaikuttaa ... 90 asteen pulssi NYT ! MR-signaali ! Ennen viritystä 180 asteen pulssi Sama PD Lyhyt T1 Pitkä T1 TI=Time of Inversion (C) Jukka Jauhiainen 2001

18 Inversion Recovery (IR)
180 asteen pulssi kääntää ensin spinit negatiivisen z-akselin suuntaan Erilaisista T1-ajoista johtuen magnetoituman palautuminen tapahtuu eri nopeuksilla 90 asteen pulssin jälkeen havaitaan mitattava signaali Sopivalla 90 asteen pulssin ajoituksella voidaan nollata ei-toivottuja signaaleja TI = inversioaika, 180 ja 90 asteen pulssien välinen aika Perussekvenssinä voi olla spinkaiku, jonka eteen on lisätty 180 asteen pulssi. (C) Jukka Jauhiainen 2001

19 IR-sekvenssin kontrasti
Riippuu kudoksen T1-relaksaatioajoista Riippuu TI-, TE- ja TR-aikojen valinnasta Jos TI < 150 ms, Rasva näkyy tummana Aivo-selkäydinneste kirkkaana Jos TI > 500 ms kontrasti muuttuu käänteiseksi (C) Jukka Jauhiainen 2001

20 IR-sekvenssi yhdistettynä spinkaikuun
180 180 Kaiku TI 90 TE Nopeat Hitaat Nopeat Hitaat (C) Jukka Jauhiainen 2001

21 Mz:n käyttäytyminen eri kudoksissa
1 Rasva WM n. 600 ms GM 170 ms CSF 2200 ms t(ms) -1 (C) Jukka Jauhiainen 2001

22 STIR ”Short TI Inversion Recovery” Rasvasuppressio 1,5 T kentässä
TI=170 ms TE=20 ms (T1-painotus) tai >80ms (T2-painotus) TR > 3000 ms (C) Jukka Jauhiainen 2001

23 FLAIR ”Fluid Attenuated Inversion Recovery” CSF-suppressio
1,5 T kentässä TI = 2000 ms TE = 20 ms (T1-painotus) tai 100 ms (T2-painotus) TR > 8000 ms (C) Jukka Jauhiainen 2001

24 Gradienttikaiku Kolmas perussekvenssi spinkaiun ja IR-sekvenssin lisäksi Ei käytetä 180 asteen refokusointipulssia Refokusointi tehdään bipolaarisella lukugradientilla Etuna nopeus Haittana lisääntyneet kuvausvirheet (C) Jukka Jauhiainen 2001

25 Gradienttikaikusekvenssi
Epävaiheistuvat Vaiheistuvat Lukugradientti Hitaat Nopeat Mz a Mxy Kaiku, kun negatiivisen ja positiivisen pulssin pinta-alat yhtäsuuret Jää sekä Mz että Mxy Mz palautuu T1-relaksaation vaikutuksesta Mxy manipuloidaan lukugradientilla (C) Jukka Jauhiainen 2001

26 Gradienttikaiun ominaisuuksia
Kääntökulma a (flip angle) on yleensä pienempi kuin 90 astetta. TE ja TR voivat olla huomattavan paljon lyhyempiä kuin spinkaiussa (nopeampi) Tyypillisesti a=10-90 astetta TE = > 5ms TR= ms Kontrastin muodostuminen on monimutkaista, ei puututa siihen tässä. (C) Jukka Jauhiainen 2001

27 Yhteenveto Perussekvenssit Kontrastiin vaikuttaa Spinkaiku IR
Gradienttikaiku Kontrastiin vaikuttaa T1, T2, PD TE, TR, TI, a (C) Jukka Jauhiainen 2001