Jaroslav Tintěra MR kurz 2013

Prezentace na téma: "Jaroslav Tintěra MR kurz 2013"— Transkript prezentace:

1 Jaroslav Tintěra MR kurz 2013
Hardware MR tomografu Jaroslav Tintěra MR kurz 2013

2 MR systém gradientní systém RF systém
Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

3 Tomograf MR Magnet: 1,5 T, 3 T, 7 T Gradienty: až 300 mT/m RF systém:
Desítky paralelních přijímacích kanálů Body RF cívka (transmisní) head RF cívka (přijímací) array RF cívky (přijímací) pacientské lůžko gradientní cívky X, Y, Z supravodivý magnet Roste zastoupení vysokých polí výkon gradientů počty RF kanálů Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

4 Statické magnetické pole s maximální homogenitou:
Typy magnetů Statické magnetické pole s maximální homogenitou: permanentní magnety  0,4 Tesla elektromagnety supravodivé magnety 0,5 – 9,0 Tesla ultra low field < 0,2 T low field 0,2 – 0,5 T mid field 0,5 – 1,0 T high field 1,0 – 3,0 T ultra high field 3,0 – T Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

5 Permanentní magnety slitiny kovů vzácných zemin
SmCo5, BaF12O19, Fe77Nd15B8 ... obyčejný magnetit (Fe3O4) nestačí ... B0 = 0,15 – 0,35 Tesla (vertikálně orientované) otevřený design,  pořizovací a provozní náklady pro generování pole B0 nevyžadují elektrický proud velká hmotnost ( 15 – 70 tun) stabilitu pole narušují i malé změny teploty                                                                                      Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

6 Elektromagnety (rezistivní magnety)
magnetické pole vyrábějí průchodem elektrického proudu vodičem (B0  počtu závitů a proudu) B0 = 0,15 – 0,4 Tesla relativně nízká hmotnost a pořizovací náklady většinou otevřený design s vertikálním polem B0 dají se jednoduše úplně „vypnout“ velká provozní spotřeba elektrické energie ( 50 kW) extrémně citlivé na udržení konstantní teploty (  0,02 ºC) Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

7 Supravodivé magnety magnetické pole je udržováno stálým průchodem elektrického proudu supravodičem, který má nulový elektrický odpor B0 = 0,5 – 8 Tesla (běžně 1 – 2 Tesla) typicky horizontální orientace pole (MR „tunel“)  kvalita zobrazení (poměr signál/šum roste s B0) pořizovací náklady                           Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

8 Vývoj technologie MR tomografů
80. léta: vývoj celotělových supravodivých magnetů -> kvalita obrazů -> pacientský komfort Současný trend: - vysoká pole - krátký magnet - široká díra (70 cm) Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

9 Zvyšování pole B: výhody a potíže
Roste signál (zvyšuje se Signál / Šum) Roste T1 Roste podíl efektů susceptibility (BOLD, ztráty signálu, off-resonance efekty) Roste SAR (RF energie roste kvadraticky!!!) Klesá homogenita obrazu (dielektrická rezonance) Klesá T2* Roste hluk gradientů Roste cena Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

10 Výhody 3 T 1,5T 3T Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

11 Vyrovnávací (korekční) cívky Shim coils
k čemu slouží? ke korekci nehomogenit statického magnetického pole B0 k čemu je nám to dobré? pro kvalitní MR zobrazení potřebujeme co nejdokonaleji homogenní magnetické pole co se stane, když ho nemáme? dochází ke geometrickému zkreslení obrazu ztrácíme signál díky odchylkám od ideální Larmorovy frekvence T2 relaxace je zkreslována směrem k T2* nefunguje správně spektroskopie, saturace tuku (FatSat), EPI... zpět na schéma Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

12 Gradientní systém gradient magnetického pole
přidáním ke statickému poli B0 se pole lineárně mění k čemu je to dobré? aby vodíková jádra precedovala v různých částech těla s různou frekvencí, tedy aby se Larmorova frekvence lišila podle polohy ve vyšetřovaném objektu Larmorova frekvence lokálně L =  . [B0+Bg(x)] umožní nám to prostorově lokalizovat zdroj signálu Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

13 Gradientní systém 2 zásadní parametry gradientního systému:
oblast linearity vyšetřovací oblast 2 zásadní parametry gradientního systému: 1) Maximální amplituda (mT/m) 2) Slew-rate (mT/m/ms) Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

14 Gradientní systém Maximální amplituda Slew-rate
zodpovídá za maximální dosažitelné prostorové rozlišení obvyklé hodnoty mT/m, špičkové až 80 mT/m Slew-rate rychlost náběhu gradientu zodpovídá za rychlost měření a nejkratší dosažitelné TE (TR) ... obvyklé hodnoty mT/m/ms, špičkové až 200 mT/m/ms Nejlepší kritérium hodnocení výkonu gradientního systému je: Gmax x Slew-rate zpět na schéma Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

15 RF systém RF vysílač (digitální) RF přijímač (digitální)
vysílací RF cívka RF vysílač (digitální) RF přijímač (digitální) přijímací RF cívka Systém je naladěn na Larmorovu frekvenci tedy přibližně v oblasti VKV rádia Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

16 RF cívky Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

17 RF cívky Typy RF cívek celotělové (body coil) ... vysílací a přijímací (transmit & receive) povrchové (surface coil) ... většinou přijímací tím že jsou blíže vyšetřovanému objektu, dávají lepší signál anatomicky dedikované: hlavová, končetinová, ramenní, prsní, krční, ... multi-segmentové cívky (array coil) ... několik povrchových cívek v jednom systému velmi kvalitní signál i u rozsáhlých vyšetřovaných oblastí umožňují použít paralelní akviziční techniky Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

18 Array coils S/Š roste, ale i nehomogenita obrazu
S počtem cívek (elementů) roste S / Š a rozšiřuje se možnost využití paralelní techniky (můžeme vypustit více dat = zvýšit „akcelerační faktor“) Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

19 Koncepce „Total Imaging Matrix“
Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

20 Multi-kanálové RF cívky
Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

21 Kanálů přibývá a přibývá ...
8 nebo 12 kanálová hlavová cívka Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

22 Multi-transmit: adaptivní sklápěcí úhel
Na vyšších polích (od 3T) se významně uplatňuje efekt RF nehomogenity Pomocí několika (2-4) transmisních cívek je možné upravit prostorovou distribuci sklápěcího úhlu tak, aby obraz byl maximálně homogenní Multi-transmit umožňuje také snížit SAR! 3T Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

23 Multi-transmit: Tx True Form
konvenční Tx systém 2-kanálový Tx systém Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

24 Multi-transmit: Tx True Shape
B1 shim: potlačení nehomogenity obrazu Libovolný tvar RF pulzu: excitace malých oblastí Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

25 Příjímací i vysílací multi-kanály
16-kanálový transmit 31-kanálový receive Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu

26 Současné trendy konec Nárůst podílu vysokých magnetický polí (3T) Velký otvor (70 cm)  kompromisní homogenita  klinika Menší otvor (60 cm)  excelentní homogenita  výzkum Výkon gradientů podle konkrétní potřeby „True form“  fyziologická optimalizace  klinika Extrémní hodnoty  optimální pro DWI  výzkum Počet paralelních přjímacích kanálů roste Digitalizace signálu hned na cívce  roste S/Š Optimalizace počtu segmentů array cívek Multi-kanálový transmit Ideální tvar RF pulzů  2D excitace  malé FOV zpět na schéma Kurz MRI Jaroslav Tintěra: Hardware MR tomografu