1. No category

Magnetisk
resonanstomografi
(MR)
Andreas Fhager
Email: andreas.fhager@chalmers.se
TG 19
1
TG 19: 13.1
MRI
2
MR bilder
T1-viktad bild
T2-viktad bild
3
MR-bilder av stroke
MRI of acute middle carotid artery (MCA) stroke on MRI at 12 hours postictus. T2-weighted image
shows mild hyperintensity of the middle carotid artery territory (arrows). Noncontrast T1-weighted
image demonstrates early stroke changes with effacement of cortical sulci in the MCA territory
associated with swelling and mild hypointensity of the cortical ribbon (arrows). After contrast
(gadolinium) administration, intravascular enhancement is present, indicating sluggish flow in the
ischemic zone (arrows)
4
MR bilder
5
Angiografiska MR bilder
6
MR bild med kontrastmedel
7
Funktionell MR bild
8
Funktionell MRI
Lokalisering av motoriska centra genom fMRI där dessa
centra aktiverats genom att man strykt lätt med en mjuk
borste på armen.
9
Diffusions MR bild
This image displays the cortical surface in transparent
gray. Within the brain are shown fMRI activations in teal,
arteries in red, tumor in bright green, and white matter 10
fiber tracking in yellow.
Historik
•  1946 upptäckte Felix Bloch och Edward
Purcell fenomenet magnetisk resonans. 1952
fick de nobelpriset för denna upptäckt.
•  På 50- och 60-talen användes MR för att
undersöka små materialprov.
•  I början av 70-talet föreslog Raymond
Damadian och Paul Lauterbur NMR för
medicinsk diagnostik oberoende av varandra.
11
Historik
•  1975 utvecklade Richard Ernst bildanalys i MR
baserat på Fourier Transformen. Fick nobelpris
1991 för sin utveckling av högupplöst NMRspektroskopi.
•  1977 demonstrerades helkropps MR.
•  1977 utveklade Peter Mansfield teknik (EPI)
som möjliggör snabb bildtagning. Senare
utveckling möjliggör 30ms/bild.
•  Tidigt 80-tal kom de första kommersiella
systemen.
12
Nobelpris 2003 i medicin och fysiologi
for their discoveries concerning
"magnetic resonance imaging"
Paul C. Lauterbur
Peter Mansfield
13
TG 19: 12.2
Mest vanliga isotoper i MR
1H 2H 7Li 13C 19F 23Na 31P 39K 127I
Det krävs:
udda antal protoner eller
udda antal neutroner eller
en udda kombination av båda
14
TG 19: 12.2
Fysikalisk princip
Nettomagnetiserin
g vid 0.25T och
25°C: 1 proton på
en miljon
15
TG 19: 12.4
Precessionsrörelse
Atomerna spinner i en precessionsrörelse
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/NMR/
Precession-and-Larmor-frequency
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
16
TG 19: 12.3
Netto spin
Spin vektorn kan delas upp i en
komponent längs fältet och en vinkelrätt
mot fältet
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
17
Netto spin
Nettospin längs det
statiska magnetfältet
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/NMR/
Net-magnetization
TG 19: 12.5
Spinvektorerna
roterar inte i fas så
nettomagnetiseringen
vinkelrätt mot fältet
18
blir noll
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
TG 19: 12.4
Larmor frekvens
Precessionen hos atomkärnan sker med frekvensen:
ω0 = −γH0
H0– Magnetfält
γ  – Gyromagnetisk konstant
För B=0,1 T:
H: 4,2 MHz
P: 1,7 MHz
19
TG 19: 12.4
Blochs ekvation
Dynamiken i magnetiseringsvektorn
beskrivs av Blochs ekvation:
dM0
= γM0 × H0
dt
20
TG 19: 12.6
Netto spin kan vridas
21
TG 19: 12.6
Nettospinnet kan vridas med en
resonant radiopuls
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/NMR/
22
Excitation
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
TG 19: 12.7
Relaxation
23
TG 19: 12.7
Relaxation
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/NMR/
Relaxation-nmr
Då RF-pulsen slagits av återgår magnetiseringsvektorn till sitt
ursprungs tillstånd. Detta är efter en 90° puls.
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
24
Relaxation
TG 19: 12.7, 12.10
Storleken på den
longitudinella
magnetiseringen
vid relaxation.
(T1 tid)
Storleken på den
transversella
magnetisering vid
relaxation
(T2 tid)
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/NMR/
Relaxation-nmr
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
25
TG 19: 12.7
Relaxationstider T1 och T2
26
TG 19: 13.1.4
Mätning av magnetiseringsvektorn
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/MRIsignal-contrast/Signal-recording
27
TG 19: 12.7
Mätning av magnetiseringsvektorn
(Free Induction Decay)
Komponenten av
magnetiseringsvektorn
längs spolen är det som
mäts.
Spin-spin relaxationstiden
mäts därmed.
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/MRIsignal-contrast/90-RF-pulse
28
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
TG 19: 13.2
Gradientens inverkan på mätdata
Larmorfrekvensen blir
olika i olika delar av
objeketet med en gradient
29
TG 19: 13.2
Rumskodning av signal
30
TG 19: 13.2
Rumskodning av mätdata
Lägg en gradient över objektet
En RF puls kan sen användas för att
vrida magnetiseringen i önskat plan.
I det valda planet precesserar
magnetiseringsvektorerna nu med
samma hastighet
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/Signalspatial-encoding/Slice-select
31
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
TG 19: 13.2
Rumskodning av mätdata
Med en gradient i planet av en viss styrka och under en viss tid ändras
precessionsfrekvensen olika mycket på olika platser i planet. Då gradienten
slås av har fasen i olika delar av planet ändrats olika mycket. (Samma fas i
raderna) Detta kallas faskodning.
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/Signalspatial-encoding/Phase-encoding
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
32
Rumskodning av mätdata
TG 19: 13.2
Med ytterligare en vinkelrät gradient kan precessionshastigheten ändras så
att den blir lika vinkelrätt mot den förra bilden. (Längs kolumnerna) Detta
kallas frekvenskodning. Med denna gradient påslagen görs ett flertal
mätningar av MR-signalen.
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/Signalspatial-encoding/Frequency-encoding
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
33
Bildgenerering
TG 19: 13.2
Bilden kan nu byggas upp i Fourierrummet med tex
en sk. spin-eko-sekvens. En inverstransform ger
bilden.
https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/ThePhysics-behind-it-all/K-space
34
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
TG 19: 13.2
Bildgenerering
Gradienterna styr vilken del av Fourierrummet som mäts
35
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
TG 19: 13.1
MR tomograf
36
TG 19: 13.1
MR tomograf
37
Hahn spin-eko sekvens
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
Det finns ett stort antal
puls- och gradientsekvenser för olika
typer av mätningar.
Här följer några
exempel.
38
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
Magnetisering vid Hahn sekvens
39
CPMG spin-eko sekvens
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
40
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
Magnetisering vid CPMG sekvens
41
Stimulated Echo
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
42
Stimulated Echo
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
43
Skärmning
TG 19: 12.9,
13.2.7-13.2.9
44
MR-spektroskopi
45
MR-spektroskopi
Vid MRspektroskopi kan
man få infomration
om vilka kemiska
substanser som är
närvarande och var
de finns i kroppen
46
Nyttiga webbsidor om MRI
•  http://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI
(Speciellt följande kapitel)
–  Nuclear Magnetic Resonance
–  MR Signal
–  Spatial Encoding
–  Image Formation
•  http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/
47
Animations from: www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI