Квиток 2 - Студопедія
Способи формування МРТ зображень. (2) (Дивись квиток 1, питання 1).
Майже всіх методах МРТ, що нині у вживанні, використовуються або побудова за шарами (планарні методи), або об'ємні методи. У першому випадку МРТ експеримент зосереджений у вибраному зрізі об'єкта та його часто називають двовимірним (2М) експериментом, бо доводиться кодувати лише два просторові виміри. У другому (3М методи) просторово кодується весь досліджуваний обсяг. Спосіб отримання просторової інформації прийнято називати методом реконструкції.
Створення зображення включає такі процедури:
-збудження виділених спинів,
-просторове кодування сигналу цих спинів,
-детектування сигналу та реконструкція зображення.
Локалізація спинів – просторове кодування. В основі цієї процедури лежить залежність частоти ларморової прецесії ядер від величини постійного поля В0 в місці їх розташування: ω0=γВ0. Створюємо умови для спостереження резонансу у будь-якій точці простору у великому зазорі магніту. У спектрометрі ЯМР зразок міститься у центрі зазору, де однорідність поля найвища і профіль магнітного поля має прямокутний вигляд у кількох напрямах. Це досягається у вигляді т.зв. шиммуючих котушок, струми в яких і створюють слабкі магнітні поля, що коригують основне В0 з метою забезпечення ідентичних резонансних умов всіх спінових міток у зразку, що знаходиться всередині котушки. У МРТ на основне поле В0 накладаються додаткові поля, що змінюються за лінійним законом вздовж трьох осей координат, т.зв. градієнтні поля з градієнтами близько 10-2 Тл/м (10 мл/м). Використовуються і градієнтні поля, які змінюються за квадратичним законом. Без градієнтамагнітного поля накладений на ці зразки радіочастотний імпульс створює сигнал, що складається з однієї частоти; після Фур'є-перетворення (FT) такий сигнал створює спектр, що складається з єдиного піку. У присутності градієнта магнітного поля при вимірюванні сигналу ми отримаємо відгук, що складається з різних частот, що відповідають усім трьом різним положенням ампул із зразком, і різниці частот між якими залежатимуть від реальної відстані між зразками і величини градієнта поля. У центрі магніту резонансна частота залишається незмінною, оскільки у цьому місці градієнт не створює жодного ефекту. По обидва боки від центру резонансна частота буде більше, або менше, залежно від полярності градієнта. Ці градієнти магнітного поля створюються набором котушок, розміщених спеціальним чином. Вони можуть створювати поля, які постійно наростають вздовж кожної із трьох головних осей (х, y, z).
Поява сильних градієнтів магнітного поля еквівалентна наявності великих неоднорідностей поля В0 у точці спостереження під час дії градієнта. Наслідком є розфазування спинів та зникнення сигналу у локальній області зразка. Виникає потреба відновлювати намагніченість під час дії градієнтних полів. Робиться це двома способами: 1) Метод спін-луна томографії. Це стандартний метод спінової луни з контрольованими градієнтними полями. Спін-луна формується включенням 180° імпульсу (π - імпульсу) після відключення 90° імпульсу в момент τ. Розфазування та рефокусування відбуваються в однакових по неоднорідності полях. Повне рефокусування відбувається лише у центрі ехо-сигналу. У томографічному експерименті за 90° імпульсом включається градієнтний імпульс – джерело сильнішої неоднорідності поля, ніж полемагніту В0. Додаткова неоднорідність поля прискорює процес розфазування спинів. Градієнт магнітного поля діє також у період формування луна-сигналу. Регулюючи амплітуду та тривалість градієнтного імпульсу, можна повністю компенсувати процеси розфазування та рефокусування спина шляхом перемикання (зміни напрямку) градієнтів. 2) Томографія за сигналом градієнтної луни. Відлуння можна отримати і іншим способом, змінюючи полярність градієнта. Після радіочастотного імпульсу сигнал вільної індукції спадає з характеристичним часом Т2*, який включає внесок Т2 (загальний внесок неоднорідності В0 у будь-якій точці) та Т2 – внесок від локальної неоднорідності ∆В0 (x,y,z). Зміна полярності змінює напрямок індукованої прецесії, що зумовлює рефокусування спинів, тобто. до сигналу градієнтної відлуння через час ТЕ. Площі градієнтних імпульсів обох полярностей при цьому мають бути зрівняні. У цьому експерименті (градієнтна луна - GRE) використовується дещо затриманий через перемикання градієнтів, але повністю відновлений сигнал ССІ. Очевидно, у цьому методі на відміну від методу спінової луни вплив неоднорідності ∆В0 не усувається і спад сигналу вільної індукції відбувається швидше (за рахунок самодифузії протонів). Тому такий експеримент потрібен відносно короткий час. Таким чином, обидва методи дозволяють отримати відновлений сигнал ЯМР (відлуння-сигнал) від якогось елемента об'єму, положення якого координується градієнтними імпульсами.
Просторове кодування здійснюється двома близькими, по суті, способами: частотним та фазовим. Для визначення положення трьох зразків на площині необхідно повторювати експеримент із імпульсними градієнтами двічі (вздовж х та у). Продовжуючи експеримент із градієнтними імпульсами вплощині(х, у), ми отримаємо сукупність проекцій, математична обробка яких надасть форму плоскої фігури. Продовжуючи експеримент з градієнтними імпульсами в напрямку z, ми отримаємо і форму об'ємного тіла. Цей метод називається методом реконструкції за проекціями (метод зворотних проекцій). Зазначимо, що з частотному кодуванні радіочастотне збудження передує включенню будь-яких градієнтів, але реєструється сигнал ЯМР – луна при включених градієнтах, тобто. кодування відбувається під час запису сигналу. Фазове кодування сигналу здійснюється до запису сигналу, але у присутності градієнтів. Негайно після збудження всі спини когерентні, ніяких фазових зрушень ще виникло; якщо ми зачекаємо, то природний Т2 –процес (і навіть неоднорідності поля) почнуть проводити наш зразок, тобто. розпочнеться процес розфазування (з часом Т2). Однак, якщо раптово включити градієнт, спини почнуть швидко розбігатися по фазі. Швидкість цього розфазування залежатиме від положення індивідуального спину та від величини градієнта. Ці фази відповідних спинів містять просторову інформацію. Фазове кодування порівнює ці фази із фазою опорного сигналу ЯМР на тій же частоті. Інформація може бути відновлена за допомогою перетворення Фур'є. Щоб дозволити n пікселів вздовж y-осі, ми повинні повторити експеримент n разів. градієнт, Що Кодує фазу, при кожному повторенні змінюється (інкрементується) з постійним кроком. Ці зміни фазуючого градієнта можна створити, змінюючи тривалість або амплітуду градієнтного імпульсу. Перший метод було запропоновано раніше, але має той недолік, що у різних фазових кроках дає різне Т2 - зважування зображення. Тому більш кращим є метод зміни амплітуди фазуючого градієнта. ГоловнимВідмінністю між цими двома методами є те, що фазове кодування завершується до того, як ми починаємо вимірювати сигнал, тоді як частотне кодування здійснюється в процесі вимірювання. При частотному кодуванні ми можемо використовувати всю еволюцію сигналу у часі, щоб зібрати потрібну кількість точок виміру; при фазовому кодуванні ми такої можливості не маємо і маємо повторити експеримент.
Визначення та виділення зрізу визначаються характеристиками збудливого імпульсу. Найпростіший жорсткий імпульс немає чіткої ширини смуги і дозволяє точно визначити зріз. Для поліпшення чіткості потрібно надати імпульс певну форму, змінюючи його амплітуду за часом.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: