MRI Mgr. Ing. Marek Dostál, Ph.D. – Biofyzikální ústav LF MU, KRNM FNB PROČ ZNÁT ZÁKLADY MRI HISTORIE MRI • 1921 – objev elektronového spinu (A. Compton). • 1924 – objev jaderného spinu (W. Pauli). • 1938 – potvrzení magnetického kvantového jevu (NMR) (I.I. Rabi). • 1945 – vylepšení Rabiho přístroje (zrod NMR spektroskopie) (F. Bloch a E. Purcell). • 1949 – objev chemického posunu. • 1971 – různé tkáně mají různé relaxační doby (R. Damadian). • 1973 – počátky tomograficého MRI (P. Lauterbur). • 1977 – první celotělové MRI (R. Damadian). • 1987 – zrod MR angiografie (zobrazení toku krve). • 1992 – zrod funkční MRI (fMRI). MAGNETICKÉ POLE MAGNETICKÉ POLE • Homogenita mag. Pole • Cívky MAGNETIZACE MAGNETIZACE • Důsledkem nenulové teploty (T > 0 K) se částice pohybují zcela náhodně a také orientace magnetických momentů je zcela náhodná. • Proto je střední hodnota vektoru magnetizace nulová 𝑀 = 0. • Orientace mag. momentů v silném vnějším statickém mag. poli . ➢ Střelka kompasu MAGNETIZACE RELAXACE RELAXACE Typ látky T1 [ms] T2 [ms] tuk 250 60 sval 900 50 krev 1400 100-200 Mozek šedá hmota (GM) 950 100 bílá hmota (WM) 600 80 cerebrospinální tekutina (CSF) 2000 250 RELAXACE PULSNÍ SEKVENCE PULSNÍ SEKVENCE DIXON KVANTIFIKACE • Multi-echo • Multi-fat peak korekce • B0 korekce • T2* mapování • Tuková frakce MR BEZPEČNOST • Silné statické i dynamické mag. Pole • Dle FDA až do 8T pro dospělého bez rizika • Rychlá změny dB/dt => stimulace perif. Nervů nikoliv srd.svalu • Vysoko-frekvenční RF pulzy • Většina E přeměněna na teplo (kumulativní) • Specific Apsorption Rate (SAR, [W/kg]) • SAR < 4 W/kg => žádné zvýšení teploty • SAR < 6 W/kg => dobře tolerováno • Větší zvýšení T na povrchu • Hluk • Malý prostor MR BEZPEČNOST • Hluk • Roste s B0 a rychlostí gradientů • Různé metody redukce hluku • Může být problém u psychiatrických pacientů či těhotenství • Malý prostor • Lze potlačit otevřenou konstrukcí magnetu • Uzavřené magnety s větší gantry (70 cm) • Uklidnění pomocí léků či anestezie MR BEZPEČNOST • Kovové implantáty • Dislokace feromagnetických díky B0 • Zahřívání el. vodivých díky RF a grad. pulzům • Feromagnetický materiál vždy absolutní kontraindikace • Neferomagnetické = artefakty v obraze • Některé implantáty lze použít pouze za určitých podmínek (B0, grad., SAR…) MR BEZPEČNOST - KARDIO STIM. • Pacient musí mít potvrzení s razítkem a podpisem ošetřujícího lékaře, že jeho kardiostimulátor (včetně elektrod) je MR kompatibilní. • Toto potvrzení nesmí být starší než 3 dny. Nestačí pouze průkazka o typu kardiostimulátoru. V případě nejasnosti je vždy nutné kontaktovat ošetřujícího lékaře, je možné zhotovit RTG snímek hrudníku, které však musí indikovat ošetřující lékař. • Součásti potvrzení musí být informace, že kardiostimulátor je nastaven v MR kompatibilním modu. S výhodou je přímo výtisk z kalibrace přístroje. Toto potvrzení nesmí být starší než 24 hodin. • Součástí potvrzení musí být vyjádření ošetřujícího lékaře, že pacient nemá žádné další implantáty, které by byly kontraindikací k MR vyšetření. Zvláště například ponechané elektrody apod. • Na MR pracovišti musí být informace o podmínkách pro MR vyšetření u těchto pacientů pro jednotlivé typy stimulátorů (např. nutnost centrace mimo hrudník atd.). • Buď si je pacient přinese s sebou nebo již musí být na pracovišti k dispozici. • Při měření musí být pacient monitorován pomocí EKG. KONSTRUKCE PERMANENTNÍ • Slitiny kovů (Fe77Nd15B8…) • B0 = 0,1 – 0,3 T • Výhody: • Nízká pořizovací cena • Nízké provozní náklady • Otevřený • Nevýhody: • Hmotnost (15 – 70 tun) • Stabilita pole velmi citlivá na teplotu EL.MAG. • Elmag indukce • B0 = 0,1 – 0,4 T • Výhody: • Nízká pořizovací cena • Nízká hmotnost • Otevřený a vypnutelný • Nevýhody: • Velká spotřeba energie (~ 50 kW) • Stabilita pole velmi citlivá na teplotu SUPRAVOD. • Elmag indukce + chlazení kapalným He • B0 = 0,5 – 7 T • Výhody: • Kvalita obrazu • Stabilita mag. pole • Nevýhody: • Pořizovací náklady • Nelze vypnout ARTEFAKTY • Nehomogenita B0 • Špatně seřízený stroj • Kovový předmět • Rozdíl susceptibilit ARTEFAKTY • Nehomogenita B1 • Lokální nepřesnot úhlu RF pulzu • Nehomogenita přijímaného signálu (povrch cívky) Multi-kanálová1 kanálová ARTEFAKTY • Nehomogenita B1 • Dielektrický jev • Vlnová délka v těle ~ 25 cm (3T) FLAIR 7T ARTEFAKTY • Nehomogenita B1 • Špatná saturace tuku ARTEFAKTY • Nedokonalost gradientů • Geometrická distorze ARTEFAKTY • Nedokonalost gradientů • Kruhové artefakty ARTEFAKTY • Pohyb, tok • Špatná lokalizace fází signálu ARTEFAKTY • Pohyb, tok • Špatná lokalizace fází signálu ARTEFAKTY • Dielektrický efekt KONTRASTNÍ LÁTKY • Paramagnetická KL • Nezobrazuje se samotná látka • Výrazně mění T1 čas ve svém okolí (Relaxivita) • Oxid dusičný • Stabilní volné radikály • Kationty kovů (Ni2+, Fe2+, Gd3+) • Relaxivita ~ koncentrace, mag.moment, vzdálenost, nepár.e- KONTRASTNÍ LÁTKY • Paramagnetická KL • El. Konfigurace • Fe26 56 [Ar] 4s23d6 – 4 volné e• Gd64 158 [Xe] 6s24f75d1 – 8 volných e• Nutnost stabilně navázat na organické látky (toxicita těžkých kovů) • Cheláty – koordinační vazby • Např. Dotarem KONTRASTNÍ LÁTKY • Přirozené KL • Vysoký obsah Mn (ananasový džus) H2O Ananas Čaj PD T1 T2 Silně T2