Fyzikální princip Atomová jádra s lichým počtem pozitronů vykazují spin což je rotační pohyb protonů. V organizmu je nejvíce H a proto se provádí nejčastěji vodíková protonová rezonance. Narušíme-li záměrně usměrněnou rotaci jader H. Tím že je vystavíme krátkodobému vf. impulzu rf. z vysílače, magnetický vektor tohoto pole rf. pulzu musí být kolmý k vektoru vnějšího pole. Frekvence rf. pulzu musí být shodná s larmorovou frekvencí jader( ω=γ.B) buzení vnějším magnetickým polem. Takový impuls převede nabuzené jádra z nižší energetické hladiny na vyšší čímž je dosaženo rezonance. Podle trvání a výkonu rf. pulzu se vektorový moment se sklopí o 90° a nebo180°. Po skončení působení rf. pulzu se nabuzené se vracej do klidového stavu a to vlivem pole B 0. Během návratu vydávají přijatou energii a tedy relaxují. Vrací se výsledné mag. moment indukuje přijímací cívce malé napětí tak zvané Mr. signál.

Tento signál je podroben analýze Furierovou transformaci. Největěší amplituda bude mít složka larmorovou frekvencí. Doba používaná ke konstrukci obrazu Mr. Obraz vzniká pod přímím vlivem za využití tří zásadně významných faktorů: 1. Hustota atomových jader 2. Relaxační doba T 1 3. Relaxační doba T 2 Obě relaxační doby jsou především na biologických poměrech tkáních a na mag. jader mezi sebou a mezi okolím. Relaxační doba T 1 je závislá na molekulární struktuře, mikrovizitě tkáně, na teplotě a na B 0. Relaxační doba T 2 je závislá na vzájemném působení spinů na sebe a nezávislá na B 0. Vždy bývá T 1 < T 2 ( 500 mS mS)

Nabuzení sledovaných atomových jader Jádra lze nabudit různým druhy a sledy impulzu rf. to má podstatný vliv na charakter získané informace. Budoucí impulzy mají šířku μm max. ms. Parametry mag.rezonance Přístrojové parametry: Sledy a intervaly rf. pulsů Tkáňové parametry: Hustota jadra, t 1,t 2, spin – echo Typické techniky sledu pulsů. TE=ozvěnová doba, TR opakovací doba, TI inverzní doba

Konstrukce obrazu Tloušťka vrstvy je daná konstrukcí cívek a umožňuje doschnout i menší vrstvy. Vzhledem obrazu mr. závisí na zvolených vyšetřovacích postupech, při jistém sledu pulzu mohou mít tytéž tkáně zcela opačnou intenzitu signálu fit. nebo mr. signálu než při sledu jiném. Vzdušné prostory signály nedávají protože v nich chybí protony. Rozměry: 2x2x10 mm (XxYxZ)

Gradienty mag. polí Souřadnice umístění voxlů v prostoru se stanovuje pomocí třích gradientů, předaných magnetických polích, které jsou na sebe kolmé. Souřadnice: z (tělová osa)……………………………..určená vrstvovým gradientem y……………………………………………frekvenční gradient x……………………………………………fázový gradient a) Vrstvový gradient Určuje vrstvu, která se má zobrazit hlavním magnetickým polem B 0 se mění od hlavy k patě pacienta u hlavy. Je B nad 1,5T uprostřed těla je B=1,5T a u nohou B< B 0

Poloha vrstvy se nemění pomocí rf. signálu, ale změnou gradientu magnetického pole pro osu z.

Tloušťku vyšetřované vrstvy lze zvětšit vysláním několika rf. pulsy za sebou s mala odlišnými frekvencemi nebo změnou strmosti z gradientu. b) Frekvenční gradient (určuje souř. voxlu v y ose.) Rozlišení bodů v ose y se aplikuje i gradient ve zvolené vrstvě, y gradient v se zapíná krátkodobě a to během snímání z mr. signálů, je komplexního charakteru a informace se z něho získává Furierovou transformací z časové oblasti na frekvenční oblast. c) Fázový gradient (Souřadnice pixelů v x) x-grad. se aplikuje v rovině kolmé Určení souřadnic pixlů ve vrstvě se používá fázová detekce. Selekce ve vrstvě gradientem Gy

Zobrazovaní v různých rovinách se děje změnou funkce jednotlivých gradientů. Šikmé vrstvy lze navodit vhodnou současnou aplikací gradientů rf.. Selekce voxlů z linie gradientem Gx

Základní prvky zařízení mr. a) Základní magnet - ukryt v gantry - B stabil. a homogeni - pro dobrou rozlišovací schopnost vysoké B - lze použít B= 0,15 – 0,5 T - pro vysoké B se používá supravodivý magnet, kde B dosahuje běžně T. Elektromagnet : -je tvořen Cu vodičem (průměr < 1mm) legovaný nylonem a titanem při chlazení elektromagnetu blízké 0° K (-273°C), prakticky 4°K – odpor magnetu klesne téměř 0Ω což je stav téměř supravodivosti. Této teploty se dosahuje kapalným mediem. Moderní hybridní magnety jsou z keramického materiálů dosahují supravodivosti při chlazení tekutým dusíkem. Protože prakticky nedochází k žádným srátám zůstává mag. pole konstantní pro B=1,5T………………………………I=350A 2…………………………………I=450A

b) Vf. vysílač rf. pulsu Vf. cívky jsou kolmé k ose základního B 0 (1,5T) vysílače jsou uloženy kolem otvoru granty v němž leží vyšetřovaný. Důležitá složka je vysílačky je koncový stupeň, který vytváří homogenní magnetické pole nabuzených jader. Pro optimální nabuzení jader jsou odlišně tvarovaný cívky pro hlavu, trup, prs i oko. c) Přijímač signálu- fid. Signály při relaxačním návratu výchozího stavu přijímají přijímací cívky do výchozího stavu. Signály řádově 1μV jsou zesíleny a převedeny do nižšího frekvenčního pásma KHz a dále na převodníku A/D =>Pc=> zpracován. Cívky bývají mezi vysílačem a přijímačem. d) Cívky pro gradient polí Jsou tři a orientovaný podle osy x,y,z. Homogenita gradientovaných polí musí být 10x větší než homogenita B 0. Aby se dosáhlo potřebné rozlišovací schopnosti. Gradientované pole se aplikuje na krátkou dobu, řádově ms.

e) Řídicí počítač Koordinuje všechny funkce mr. vydává povely, zachycuje velké množství dat, zpracovává data obrazu, ukládá do paměti. f) Obslužný pult Zajišťuje dialog s počítačem, zadávání úkolů obsluhou zobrazení potřebných údajů na monitorech, manipulaci obrazů a volbu způsobů dokumentaci přístrojů. g) Stativ-gantry V něm leží celí masiv základního magnetu vyšetřovaná část pacienta leží v ose tohoto magnetu. h) Stínění 1)Ochrana mag. pole a rf. signálu před vnějším rušením. 2) Ochrana okolí před mag. polem vf. signálem. Zdi místnosti mr. mají velké učené mag. stínění- faradajová klec. ch) Dokumentace a archivace obrazu Dig. medií snímků 1/cd Zřizený film pomocí mf. kamery.

Celkové zařízení

Čerpal: Diagnostika magnetickou rezonancí (Ing. Josef Chaloupka) Sešit z vyšetřovacích přístrojů z SPŠE