گرادیان ها

گرادیان چیست؟ لغت گرادیان به معنای تغییر تدریجی به صورت منظم در یک مسیر خاص می باشد. در MRI گرادیان ها باعث تغییر تدریجی و منظم میدان مغناطیسی در یک جهت خاص می شوند.

این کار با عبور جریان الکتریکی متغیر و القای الکترومغناطیس توسط یک سیم پیچ که کویل گرادیانی نام دارد انجام می شود و معمولا برای کدگذاری فضایی صورت می پذیرد.

فیزیک گرادیان به صورت یک سیم پیچ یا ورقه ی نازک رسانا که به بدنه ی داخلی مگنت متصل می شوند می باشد.

 

مشخصات و قدرت گرادیان ها در تصویربرداری پیشرفته اهمیت بیشتری می یابد و در اینگونه تصویربرداری ها مثل MRA, DWI& Perfusion به گرادیان های قوی تری نیازمندیم.

شرکت های سازنده ی امروزی کویل های گرادیانی دستگاهشان را به صورت سیم پیچ هایی منتشر شده در شکل اثر انگشت روی حلقه ی مگنت می سازند که این الگوهای اثر انگشتی شامل شبکه ای از سیم پیچ هاست .

 

 

در دستگاه های امروزی سه مجموعه از کویل های گرادیانی که در جهت x و y و z عمل می کنند و به این نام شناخته می شوند وجود دارد.

 

 

هر مجموعه ی گرادیانی توسط آمپلی فایر RF مستقل خود تغذیه می شود و باعث تغییر تدریجی در میدان در جهت خاص خود می شود. .

 

 

اعمال یک گرادیان باعث تغییر در فرکانس لارمور پروتون ها در آن جهت به عنوان تابعی از جایگاه آن پروتون در امتداد محور گرادیان می شود.

همانطور که گفته شد از اعمال گرادیان برای کدگذاری فضایی استفاده می شود. به این صورت که برای مثال برای تهیه ی یک تصویر آگزیال از بیماری که طاقباز روی تخت خوابیده باشد، اعمال گرادیان Z برای کدگذاری و انتخاب مقطع استفاده می شود. در حالی که برای انتخاب مقطع مایل باید دو گرادیان به صورت همزمان فعالیت کنند.

 

 

 

مشخصه های مهم گرادیان:

در هنگام خرید یک دستگاه MRI یکی از مهمترین مشخصه هایی که باید به دقت مورد توجه قرار بگیرد، قدرت گرادیان های دستگاه و مشخصات آن می باشد.

قدرت تفکیک فضایی خوب و سرعت تصویربرداری بالا می تواند ناشی از قدرت گرادیان بالای دستگاه MRI باشد.

جریان های الکتریکی به صورت پالسی در حین تصویربرداری خاموش و روشن می شوند و گرادیان ها در اثر همین امر یک پاسخ ذوذنقه ای می دهند که نمودار آن مشابه شکل زیر است و مشخصات مهم گرادیان از این پاسخ حاصل می شود:

 

 

 

اولین رقمی که در برگه ی مشخصات به منظور تعیین قدرت گرادیان های دستگاه چک می کنیم ماکزیمم یا پیک قدرت گرادیان (Maximum or peak gradient strength ) است. واحد آن میلی تسلا بر متر است. بیشتر دستگاه های ۱٫۵ تا ۳ تسلا قدرت گرادیان ۳۰ تا ۴۵ میلی تسلا بر متر دارند. در حالی که این مقدار در مگنت های با قدرت پایین در حد ۱۵ تا ۲۵ است. هرچقدر این مشخصه برای دستگاهی بالاتر باشد، دستگاه بهتری خواهد بود.

مشخصه ی بعدی شاخص rise time یا زمان خیزش با واحد میلی ثانیه  است. معمولا برای بیشتر دستگاه ها این مقدار برابر با ۰٫۱ تا ۰٫۳ میلی ثانیه است. این شاخص به تنهایی معنی چندانی ندارد. چون حتی یک گرادیان ضعیف نیز می تواند به سرعت به بیشترین قدرت خود برسد. ما با استفاده از این مشخصه شاخص slew rate را به دست می آوریم که شاخص بسیار مهمی است و نشان می دهد در واحد مسافت جه زمانی طول می کشد تا گرادیان به بیشترین قدرت خود برسد.

 

واحد slew rate تسلا بر متر بر ثانیه بوده و گرادیانی که در نیم ثانیه به پیک قدرت ۳۰ تسلا بر متر می رسد دارای slew rate =60  تسلا بر متر بر ثانیه خواهد بود.

 

slew rate مقدار مینی مم TR و TE را در سکانس های کانونشنال و فاصله ی بین اکویی را در سکانس های FSE و EPI مشخص می کند. مقدار این مشخصه در دستگاه های سوپر کنداکتیو با قدرت میدان بالا ۱۵۰ تا ۲۰۰ تسلا بر متر بر ثانیه و در دستگاه های با قدرت میدان پایین تقریبا ۵۰ تسلا بر متر بر ثانیه است.

 

انتخاب قدرت گرادیان از طرف خریدار باید بستگی به نیاز مرکز داشته باشد. در صورتی که در مرکز کار قلب و مغز انجام می شود، گرادیان با قدرت بالا اجباری است. در حالی که برای مصارف ارتوپدی و استخوان مفاصل این مورد خیلی ضروری نمی باشد.

 

خطی بودن گرادیان:

به صورت ایده آل باید گرادیان ها به نحوی عمل کنند که به ازای واحد مشخصی فاصله از ایزوسنتر، مقدار مشخصی به میدان مغناطیسی مگنت اضافه یا کم شود. اما در واقعیت، با دور از شدن از ایزوسنتر این خطی بودن کاهش پیدا می کند. 

 

 

آرتیفکت های به وجود آمده در اثر این پدیده دیستورشن و بلرینگ هستند که به صورت جزئی در دو سر میدان دید به وجود می آیند. این آرتیفکت ها چون در حواشی تصویر به وجود می آیند عموما کیفیت تشخیصی تصویر را کاهش معنی داری نمی دهند. اما همین مقدار کم آرتیفکت دیستورشن می تواند در موارد اینترونشن و بیوپسی که به دقت کمتر از میلی متر نیازمندیم مشکل ساز و باعث ایجاد خطا شود.

 

 

برخی از روش های پردازشی برای رفع این مشکل وجود دارد . برای مثال این روش در GE به نام GradWarp شناخته می شود.

 

2 thoughts on “گرادیان ها

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *