جریان خون میتواند در ام آر آی تیره یا روشن دیده شود که به عوامل زیادی بستگی دارد (خون از زمان آسایش T1 بالایی برخوردار است: حدود ۱۲۰۰ میلی ثانیه ). برخی از این عوامل عبارتند:
-سرعت جریان خون
-سکانس پالسی مورد استفاده(اسپین اکو،گرادیان اکو)
-موقعیت برش مورد نظر نسبت به برشهای دیگر.
-کنتراست تصویر (TR و TE )
– ضخامت مقطع و Flip Angle
-استفاده از پالس های پیش اشباع فضایی
-دریچه بندی قلبی (تصویربرداری در سیستول یا دیاستول)
انواع جریان خون:
-جریان لامینار یا لایه ای: که سرعت جریان خون در مرکز رگ بیشتر و به سمت کنار و دیواره رگ کمتر میشود و در اکثر عروق خونی جریان بدین شکل است.
-جریان پلاگ یا ثابت: در تمام قطر رگ سرعت جریان یکسان است مانند جریان در عروق بزرگ و با سرعت بالا
-جریان متلاطم
-جریان گردابی یا ورتکس که دو مورد اخیر در دیستال تنگی ها و مناطقی که عروق خونی بزرگ دو شاخه میشوند مانند دو شاخه شدن common carotid به طور طبیعی مشاهده می شوند.
جریان خون سبب تغییر فاز ناشی از حرکت و همچنین اثر گذر سریع یا time of flight: TOF میشود. اثر گذر سریع خود به دو صورت دیده میشود: ۱) سبب کاهش سیگنال ناشی از جریان خون با سرعت بالا میشود که به آن پدیده TOF میگویند. ۲)سبب افزایش سیگنال میشود که به آن تقویت شدگی مربوط به جریان یا Flow related enhancement می گویند .
به طور کلی جریان خون با سرعت های بالا به دلیل پدیده TOF ، جریان گردابی و ناهمفازی سبب کاهش سیگنال میشود. از طرفی FRE و دریچه بندی قلبی (دیاستول) سبب افزایش شدت سیگنال میشود.
پدیدهTOF: زمانی خون با سرعت بالا مدت زمان کافی در برش انتخابی باقی نماند و هر دو پالس تحریک کننده یا همفاز کننده را دریافت نکند سیگنال خون از بین رفته و پدیدهTOF اتفاق می افتد.
کاهش ضخامت برش، افزایش زمان تاخیر اکو (TE ) ، افزایش سرعت خون و افزایش زاویه رگ نسبت به صفحه تصویربرداری(عمود بودن رگ بر نمای تهیه شده) سبب افزایش احتمال پدیدهTOF میشود.
جریان های گردابی و اغتشاشی حتی در صورتی که سرعت خون پایین باشد هم سبب کاهش شدت سیگنال میشوند و دلیل آن ناهمفازی پروتونهای خون به علت حرکت در جهات مختلف است.
علاوه بر مورد فوق، جریان لامینار هم به نوبه خود سبب ناهمفازی درون وکسلی میشود زیرا ممکن است خون با سرعت های مختلف درون یک وکسل قرار گیرد. همچنین قرار گرفتن پروتونهای متحرک خون و پروتون ثابت درون یک وکسل نیز سبب ناهمفازی درون وکسلی میشود.
علاوه بر مورد فوق، جریان لامینار هم به نوبه خود سبب ناهمفازی درون وکسلی میشود زیرا ممکن است خون با سرعت های مختلف درون یک وکسل قرار گیرد. همچنین قرار گرفتن پروتونهای متحرک خون و پروتون ثابت درون یک وکسل نیز سبب ناهمفازی درون وکسلی میشود.
برای کاهش ناهمفازی درون وکسلی و افزایش شدت سیگنال خون بایستی سایز پیکسل را کاهش داد تا احتمال قرار گرفتن خون با سرعت های متفاوت و یا ثابت و متحرک با هم درون یک وکسل کاهش یابد. همچنین استفاده از TE کوتاهتر و جبران کننده های جریان مؤثر است.
تصویر برداری در زمان دیاستول قلب نیز به دلیل کاهش سرعت جریان خون در این فاز به افزایش سیگنال خون کمک می کند.
تقویت شدگی مربوط به جریان (FRE ) که به آن پدیده ورودی یا پدیده مدخل برش نیز می گویند یک نمونه اثر TOF است و بدین معنی است که خون تازه که کمتر تحت تاثیر پالس RF قرار گرفته باشد خون غیر اشباع یا magnetize نامیده میشود که سبب افزایش شدت سیگنال آن میشود درحالیکه بافت های ثابت که در معرض پالس های RF زیادی قرار دارند اشباع شده و شدت سیگنال آنها کاهش می یابد. لازم به ذکر است در این روش از TR های بسیار کوتاهی استفاده میشود و پروتونهای بافت ثابت فرصت ریکاوری نمی یابند در صورتی که با انتخاب صحیح پارامترهای تصویربرداری تمام تلاش خود را می کنیم تا پروتونها تحت تاثیر پالس های کمتری قرار گیرند و میزان اشباع شدن آنها کاهش یابد
بدین منظور بایستی خون پرتو دیده سریعتر از برش مورد نظر خارج شود و خون تازه جایگزین آن شود؛همچنین پارامترها به گونه ای انتخاب شود تا خون فرصت ریکاوری پیدا کند
بنابراین کاهش ضخامت برش سبب جایگزینی سریعتر خون میشود. همچنین کاهش FA و افزایش TR پدیده اشباع را کمتر کرده و همه عوامل فوق در جهت افزایش FRE است.
همچنین برای افزایش FRE از جریان ناهمسو استفاده میشود. یعنی جهت جریان خون و جهت تحریک برش ها در آنژیوگرافی به روشToF بایستی مخالف هم باشند. به طور مثال اگر جریان خون از پایین به سمت بالا باشد (مانند جریان خون مغز) جهت تحریک برش ها از بالا به سمت پایین است تا هنگام تحریک هر برش خون تازه از سمت پایین برش وارد آن شود.
باید در نظر داشت در آنژیوگرافی در صورتی که سرعت خون کاهش یابد مثلا برای مشاهده وریدها به جای شریانها بایستی پارامترهای تصویربرداری به گونه ای تغییر یابند که FRE افزایش یابد یعنی TR افزایش و FA و ضخامت برش کاهش می یابد.
باید این نکته را در نظر داشت که در سکانس پالسی اسپین اکو معمولا خون با شدت سیگنال کم(به دلیل پدیده TOF ) و در سکانس پالسی گرادیان اکو با سیگنال بالا مشاهده میشود و بنابراین برای آنژیوگرافی خون روشن در MRI از سکانس های گرادیان اکو استفاده میشود.
علت سیگنال بالای خون در این سکانس یکی به دلیل افزایش FRE است . دیگری آنکه سکانس گرادیان اکو به پدیده TOF که سبب کاهش سیگنال میشود،حساس نیست زیرا در این سکانس با جای استفاده از پالس انتخابی ۱۸۰ درجه برای همفاز کردن پروتونها از گرادیان غیر انتخابی همفاز کننده استفاده میشود و حتی خروج خون تحریک شده از داخل برش نیز توسط گرادیان همفاز و سیگنال آن دریافت میشود. علاوه بر این، به دلیل کوتاه بودن زمان تاخیر اکو در این سکانس ناهمفازی درون وکسلی نیز کمتر میشود
در نهایت آنکه در ام آر آنژیوگرافی بدون ماده کنتراست بایستی جهت برش و جهت عروق خونی عمود بر یکدیگر باشند تا حداکثر FRE و درنتیجه حداکثر سیگنال فراهم شود . به طور مثال در آنژیوگرافی از شریانهای مغز نمای اگزیال و برای ونوگرافی نمای کرونال بهترین نما است زیرا نماهای ذکر شده بترتیب بر شریانها و وریدهای مغز عمود هستند.
لازم به ذکر است در برخی از مراکز تصویربرداری برای ونوگرافی از مغز به منظور کاهش تعداد برش ها و متعاقب آن کاهش زمان اسکن ، نمای ساژیتال اوبلیک تهیه میشود.
حال که دلیل تغیر شدت سیگنال خون در MRI یادآوری شد روشهای مختلف آنژیوگرافی را بررسی می کنیم:
سه روش متفاوت برای آنژیوگرافی وجود دارد:
۱ )TOF MRA (2D or 3D)
۲ ) PC(phase contrast )MRA (2D,3D)
۳)CE (contrast enhancement ) MRA (3D)
در TOF MRA که اساس آن FRE است از سکانس پالسی SPGR یا FLASH استفاده میشود. همانگونه که ذکر شد جهت برش و جهت عروق خونی بر یکدیگر عمود هستند و پالس پیش اشباع فضایی برای حذف جریان سمت مخالف در کنار هر برش به کار گرفته میشود.
از روش TOF برای بررسی شریانها و وریدهای مغز و عروق گردن استفاده می شود.
باید توجه داشت که افزایش ضخامت مقطع و یا ضخامت قطعه(۳D ) موجب افزایش پدیده اشباع و کاهش سیگنال میشود. بنابراین بایستی تا حد امکان از قطعه کوچکتر استفاده کرد.
برای عروق بزرگ از یک قطعه و به شکل ۳D میتوان تصویر گرفت و برای عروق با سرعت متوسط از چند قطعه نازکتر و ۳D داده ها جمع آوری میشود. قطعه ها با یکدیگر ۲۵ تا ۵۰ درصد همپوشانی داشته و اطلاعات قسمت میانی هر قطعه حفظ و برشهای کناری آن دور ریخته میشود. این تکنیک را MOTSA می گویند.
MOTSA : multiple overlapping thin- slab acquisition.
برای عروق با جریان خون کند مانند وریدها و یا سینوس ساژیتال از روش دو بعدی با برشهای نازک ۳ تا ۵ میلیمتری استفاده میشود.
یکی دیگر از روشهایی که میتوان در آنژیوگرافی ۳D به منظور کاهش اشباع خون انجام داد استفاده از تکنیک TONE یا variable or ramped flip angle است.
TONE: tilted optimized nonsaturating excitation
خون تازه با سیگنال بالا هنگام عبور از قطعه تحت تاثیر پالس RF قرار گرفته و اشباع میشود. بنابراین با گذر خون از درون قطعه و در برش های انتهایی شدت سیگنال کاهش می یابد. در روش TONE، برای برش های ابتدایی از قطعه flip angle کمتر است تا اشباع خون کمتر صورت پذیرد و به علت خون تازه سیگنال خون قابل قبول است. با گذر خون از قطعه بتدریج خون اشباع شده و سیگنال آن کاهش می یابد. در این حالت افزایش FA باعث افزایش شدت سیگنال شده و بنابراین شدت سیگنال یونیفرم و یکنواختی از عروق خونی در قطعه مورد نظر حاصل میشود. افزایش ضخامت قطعه و یا خون با سرعت کمتر نیازمند استفاده از محدوده تغییر FA بیشتر است.
همچنین برای رویت بهتر عروق مخصوصا عروق ریز و وریدها میتوان از پالسMT استفاده کرد
یکی دیگر از راهکارهایی که میتوان برای مشاهده انشعابات ریز عروقی مخصوصا برای وریدها انجام داد تزریق چند سی سی ماده کنتراست است. این مواد با کاهش زمان آسایش T1 باعث ریکاوری سریعتر خون مخصوصا خون با سرعت پایین شده و اثر اشباع را کمتر می کند
از آنجا که شدت سیگنال بالای چربی ممکن است در فرایند پردازش MIP تداخل ایجاد کند میتوان چربی را به روش پیش اشباع طیفی و یا با استفاده از TE مناسبی که چربی و آب در فاز مخالف هستند (opposed phase ) حذف کرد.
آنژیوگرافی به روش phase contrast:
از این روش برای آنژیوگرافی عروق مغزی مانند سینوس ساژیتال و بررسی آنوریسم مغزی، عروق گردن و ورید پورتال و همچنین برای CSF flow study استفاده میشود
در این روش از یک جفت گرادیان با شیب یکسان اما جهت(علامت) مخالف یکدیگر استفاده میشود. (Bipolar gradient pulse ) .
گرادیان اول باعث اختلاف فاز بین پروتونها در امتداد محور گرادیان روشن شده میشود. گرادیان دوم اثر گرادیان اول را معکوس می کند. برای پروتونهای ثابت گرادیان دوم به طور کامل اثر گرادیان اول را خنثی کرده و فاز خالص در انتها گرادیان دوم صفر است. اما پروتونهای متحرک در انتها اختلاف فاز خواهند داشت و این جابجایی فاز متعلق به آنها به سرعت جریان خون وابسته است
در روش PC پارامتری به نام VENC یا velocity encoding تعیین میشود که حساسیت به جریان خون را مشخص می کند. Venc بر اساس ماکزیمم سرعت جریان خون در رگ مورد نظر است که باید برای تصویر برداری تخمین زده شود(بر اساس تجربه و اطلاعات آناتومیک و …که همین مورد یکی از معایب این روش است).
انتخاب VENC خیلی بالا سبب کاهش سیگنال میشود و انتخاب مقادیر پایین آن درصورتی که جریان خون با سرعت بالاتر از آن در مقطع تصویربرداری وجود داشته باشد سبب phase aliazing میشود. در نتیجه آن خون با سرعت جریان بالای مثبت مانند خون با سرعت بالا در جهت منفی (خلاف جهت گرادیان) دیده میشود.
تغییر یا جابجایی فاز از تفاوت دو تصویر flow compensated phase image و flow encoded phase image تعیین میشود.
Flow compensated phase image :
اندازه گیری به عنوان مرجع بدون استفاده از گرادیان دوقطبی تهیه میشود و فاز تمام پروتونها حتی پروتونهای متحرک rephase میشود.
تصویر flow encoded phase image تصویری است که با استفاده از گرادیان دوقطبی تهیه میشود. و تصویرmagnitude است
از محاسبه تفاوت فاز بین دو تصویر فاز فوق تصویر phase contrast بدست می آید.
تصویر phase contrast دارای اطلاعات آناتومیک نیست اما تنها روش آنژیوگرافی است که جهت خون را مشخص می کند. در این تصویر، نقاط سفید نشان دهنده جریان خون با سرعت بالا و در جهت مثبت (در جهت اعمال گرادیان) است. و نقاط سیاه ماکزیمم سرعت در جهت مخالف اعمال گرادیان است. بافت ثابت با خاکستری متوسط دیده میشود. و سایر مقادیر خاکستری سرعتی مابین سرعتهای فوق دارند . در این تصویر انتخاب کمتر VENC باعث phase aliazing میشوند که توضیح آن داده شد (جریان خون را به صورت جریان در جهت مخالف نشان میدهد)
در تصاویر magnitude یا بزرگی، جهت جریان مشخص نمیشود. در این تصاویر سرعت جریان خون بالاتر روشنتر دیده میشود و بالعکس. ماکزیمم شدت سیگنال برای این تصاویر زمانی به دست می آید که سرعت جریان خون در رگ مورد نظر به مقدار VENC انتخابی نزدیک باشد. به طور مثال اگر سرعت جریان خون دو برابر VENC باشد شدت سیگنال در آن منطقه از بین رفته و رگ قطع شده به نظر می آید.
در این روش نیز میتوان برای مشاهده انشعابات ریز و انتهایی عروق خونی از پالسMT استفاده کرد.
روش pc نسبت به روش TOF بافت زمینه را بهتر حذف می کند و نسبت به ناهمفازی درون وکسلی و اثر اشباعی حساسیت کمتری دارد. اما زمان اسکن با روش pcطولانی تر است و نسبت به جریان متلاطم و ناهمفازی در محل پیچش عروق مانند سیفون کاروتید حساسیت بیشتری دارد.
آنژیوگرافی با تزریق ماده کنتراست :
از این روش برای مناطق که میدان دید بزرگ نیاز است استفاده میشود مانند عروق شکم،قفسه سینه،کاروتید و عروق محیطی
در این روش ماده کنتراست تزریق میشود زمان آسایش T1 خون در اولین عبور ماده کنتراست از حدود ۱۲۰۰ میلی ثانیه به ۵۰ تا ۱۵۰ میلی ثانیه (بسته به میزان دوز تزریقی ) کاهش می یابد. دوز تزریقی بایستی به گونه ای باشد که T1 خون از T1 چربی کمتر شود.
در آنژیوگرافی با ماده کنتراست بایستی اطلاعات خطوط مرکزی فضای k که کنتراست تصویر را میسازند در زمان اولین عبور ماده کنتراست از رگ مورد نظر جمع آوری شوند بنابراین پرشدن فضای k به روش centric انجام میشود و زمان بندی تزریق و جمع آوری داده ها هم از نظر پر شدن این خطوط و هم از نظر عدم تداخل وریدی و شریانی بسیار حائز اهمیت است.
تعیین زمان تزریق و جمع آوری داده ها به دو روش test bolous و یا care bolus انجام میشود.
در این روش یک سری تصویر قبل از تزریق تهیه میشود و پس از تزریق تکرار میشوند (تمام پارامترها باید کپی شود) و تصاویر قبل از تزریق از تصاویر بعد از تزریق سابتراکت میشوند.
تصاویر حاصل از آنژیوگرافی به هر سه روش فوق با استفاده از نرم افزار MIP پردازش شده و عروق خونی در جهات متفاوت نمایش داده میشود.
لازم به ذکر است تصاویر اولیه تهیه شده (تصاویر منبع یا مرجع ) از اهمیت بسیاری برخوردار هستند و در صورتیکه در قسمتی از عروق شک وجود داشته باشد این تصاویر کمک کننده هستند زیرا در تصاویر MIP, چربی،subacute hemorrhage و قسمت خلفی هیپوفیز هم روشن دیده میشوند.
در روش black blood MRA که از اثر TOF که سبب کاهش سیگنال میشود (پدیدهTOF ) استفاده میشود. تصاویر حاصل با الگوریتم minimum intensity projection بازسازی میشوند.
از مزایای این روش عدم تخمین زیاد مقدار تنگی و کاهش اثر ناهمفازی ناشی در محل چرخش عروق است اما پلاکهای کلسیفیه که تیره هستن دیده نمیشوند.
در روش fresh blood imaging : FBI : براین اساس است که شدت سیگنال خون در تصاویر T2 به جریان خون یا به عبارت دیگر به فاز قلبی وابسته است. در فاز ابتدای سیستول (۰ تا ۲۰۰ میلی ثانیه پس از موج R )شدت سیگنال درون شریانها به دلیل سرعت بالا و پدیدهTOF کم است ولی شدت سیگنال وریدها زیاد است(به دلیل سرعت کم و کاخش پدیده TOF ).
در فاز دیاستول قلب (۴۰۰_۶۰۰ میلی ثانیه پس از موج R )،هم شریانها و هم وریدها سیگنال بالایی دارند.
سپس با سابتراکت تصاویر فاز سیستول از تصاویر فاز دیاستول تصاویر خون روشن دیده میشود.
این روش تصویربرداری برای عروق تمام بدن قابل استفاده است. اما بایستی زمان بندی دقیقی با استفاده از cardiac gatingانجام شود. زمان آن از روش آنژیوگرافی با ماده کنتراست بیشتر است و به آرتیفکت حرکتی حساستر است.
منبع: گروه تلگرام Optimizing MRI Sequences
تهیه کننده : سرکار خانم فرشیدفر
