نقشه برداری در ام آر آی
اطلاعات سکانس های روتین در تصویربرداری ام آر آی از نظر کیفی بررسی می شوند به این معنی که تمایز بین ساختار های نرمال و غیرنرمال اگرچه با کنتراست بالایی همراه است اما تنها از طریق دیدن کیفی تصاویرو کنتراست های معرفی شده امکان پذیر است.تفسیر این اطلاعات براساس داده های کیفی و ارتباط آن با ویژگی های فیزیولوژی بافت دشوار است.
به همین دلیل جهت بدست آوردن داده های کمی و ارتباط آن با ویژگی های فیزیولوژی نیاز به سکانسی مناسب به عنوان یک ابزار کمی است که این امکان را به ما بدهد سیگنال جمع آوری شده توسط کویل ها را اندازه گیری و آن را به فیزیولوژی و طیف مولفه های ساختاری عضومورد بررسی ارتباط دهد.
بازرترین مزیت این نوع تصویربرداری به دست آوردن اطلاعاتی است که تنها به وسیله استانداردهای طلایی مثل بیوپسی امکان پذیر بود.
سکانس هایی که امروزه برای کمی سازی در ماشین های ام آر آی مورد استفاده قرار میگیرند شامل: ام آر اسپکتروسکوپی,نقشه ضریب دیفیوژن ظاهری,نقشه های حاصل از خروجی دیفیوژن تنسور,پرفیوژن و Relaxometry هستند.
Relaxometry Map
پیش از این در مورد زمان آسایش بافت ها و مکانسیم های آسایش صبحت کرده ایم اما حالا برای درک اندازه گیری زمان آسایش نیاز به تعریف آهنگ آسایش و تفاوت آن با زمان آسایش داریم.
زمان آسایش و آهنگ آسایش معکوس یکدیگر هستند,مقادیر در نظر گرفته برای T1,T2,T2* همان زمان های آسایش هستند و به طور معمول در واحد میلی ثانیه(ms)اندازه گیری می شوند .بنابراین,آهنگ های آسایش مربوط در واحد (1/ms)
اندازه گیری شده و برای T1,T2,T2* توسط نمادهای R1,R2 و R2* نشان داده می شوند.
R1=1/T1 R2=1/T2 R2*=1/T2*
طبق تعریف بالا اگر بافت A آهنگ آسایش عرضی بیشتری نسبت به بافت B داشته باشد,مقدار T2 برای بافت A کوچکتر از مقدار T2 برای بافت B خواهد بود. همین مساله برای T1 نیز صادق است.
تئوری اندازه گیری آهنگ آسایش بافت یا Relaxometryمبتنی بر ویژگی فیزیکی هسته هایی است که پس از اعمال پالس رادیویی بر اساس مکانیسم های آسایش به حالت تعادلی و آرامش بر می گردند.
بعد از درک مسائل گفته شده حالا می خواهیم بدانیم برای بدست آوردن نقشه زمان آسایش وزن های مختلف باید چه شرایطی را فراهم کنیم:
1-از کدام توالی پالس استفاده کنیم؟ (اسپین یا گرادیان اکو)
2-کدام پارامترها به ما کمک می کند تصاویر بهینه و کمی سازی دقیق تری داشته باشیم؟
3-نقشه های T1,T2 وT2* را برای کاربرد کلینیکال بر چه اساسی انتخاب کنیم؟
در ادامه در مورد سوالات گفته شده صحبت خواهیم کرد.
T1 Mapping
نقشه T1 در مدل های مختلف براساس عضو مورد بررسی و یافتن داده های فیزیولوژی انجام می شود،اصول کلی دستیابی به نقشه T1 در انواع مدل ها به دست آوردن چندین سری تصویر با وزن های T1 مختلف و اندازه گیری مقدار زمان آسایش T1 برای هر پیکسل و یا ناحیه مورد نظر است.
مدل اول : نقشه T1 براساس بازیافت معکوس (روش کلاسیک)
این روش استاندارد طلایی برای اندازه گیری T1 و R1 است، شامل دوپالس معکوس کننده مستقل ازهم است و بدین صورت است که پالس معکوس کننده اول مغناطیس طولی را در جهت -Z معکوس می کند و پالس دوم درحالی که بافت ها در حال بازیافت هستند مغناطیس طولی را به صفحه عرضی انتقال می دهد بعد از آن نمونه برداری سیگنال به دنبال بازیافت نمایی که براساس T1 بافت است در Ti های مختلف صورت می گیرد.پالس های بازیافت معکوس چندین بار(برای هرمرحله کدگذاری فاز) تکرار می شوند ،توجه داشته باشید زمان اعمال این پالس ها یکسان است.این مدل که برای نقشه برداری T1 استفاده می شود می تواند با توالی پالس اسپین یا گردیان اکو انجام شود.
این تکنیک اگرچه دقت بالایی برای اندازه گیری T1 بافت ها دارد اما به خاطر زمان اسکن طولانی در کاربردهای کلینیکال مورد استفاده قرار نمی گیرد.
دیاگرام توالی پالس نقشه T1 براساس مدل بازیافت معکوس را در تصویر زیر می بینیم.
مدل دوم:نقشه T1 با روش LOOK-LOCKER
این روش یک تکنیک مشابه اما سریع تردرمقایسه با روش استاندارد طلایی است که در مورد آن صحبت کردیم.
در این مدل به جای استفاده از دوپالس معکوس کننده از یک پالس معکوس ساز ( یک پالس غیرانتخابی )و به دنبال آن قطاری از پالس های رادیویی با FA کوچک استفاده می شود،از آن جا که در این روش از پالس های رادیویی با FA کوچک استفاده می شود نیازی به یک تاخیر طولانی برای بازیافت T1 نداریم و به این ترتیب می توان سرعت تصویربرداری را افزایش داد.مقادیر T1 محاسبه شده در روش Look-Locker به عوامل مختلفی از جمله نوع دنباله پالس (GRE یا b-SSFP) ، FA ، TR ، T2 بافت ، قدرت میدان ، اثرات انتقال مغناطیس ، غیریکنواختی RF و ضربان قلب بستگی دارد.
به دلیل این وابستگی ها، ما T1 “واقعی” را اندازه گیری نمی کنیم و به جای “T1 ظاهری” را داریم .
همانطور که گفته شد تکنیک LOOK-LOCKER به حرکات قلب حساس است وبرای نقشه برداری T1 از میوکارد قلب مناسب نیست پس روش دیگری پیشنهاد شد.
دیاگرام توالی LOOK-LOCKER در زیر نمایش داده شده است.
مدل سوم:نقشه T1 با روش MOLLI))Modified LOOK-LOCKER
روش LOOK-LOCKER اصلاح شده برای انجام نقشه برداری T1 ازمیوکارد قلب معرفی شده است.
در این روش تصاویر سینگل شات با استفاده از پالس های معکوس به صورت پیوسته در بازه زمانی دیاستول ودر زمان های وارونگی مختلف((Ti1,Ti2,Ti3,.. بدست می آیند.
الگوی ابتدایی کسب اطلاعات در روش MOLLI به صورت زیر است:
5 (3)3(3)3
تعداد تصاویرپس از پالس های معکوس کننده:
3تصویر بعد از اولین پالس ، 3 تصویر بعد از دومین پالس و 5 تصویر بعد از سومین پالس(اعداد خارج از پرانتز)
مجموع تصاویر بدست آمده:11 تصویر
تعداد ضربان قلب در دوره استراحت:6 (اعداد داخل پرانتز)
مجموع ضربان قلب :17 (مجموع اعداد داخل و خارج از پرانتز)
از مزایا این الگو نسبت سیگنال به نویز بالا و محدودیت آن نیاز به حبس نفس نسبتا طولانی است.
الگوهایی جدید این روش در تعداد ضربان قلب های کمتر و زمان تصویربرداری کوتاه تری انجام می شوند.
نکته قابل توجه در الگوهای MOLLI توجه به ضربان قلب بیمار و انتخاب الگو مناسب جهت تصویربرداری برای کاهش آرتیفکت ها(به خصوص در بیماران با ضربان قلب بالا) است.
دیاگرام نقشه T1 در مدل MOLLI در زیر نمایش داده شده است.
در زیر طرح شماتیک الگوهای جدید روش MOLLI که سرعت بالاتری دارند را می بینیم
مدل چهارم:روش بازیافت اشباع SASHA
در روش بازیافت اشباع چندین پالس 90 درجه (به جای پالس های 180 درجه) با هر ضربان قلب اعمال می شوند
و مغناطیس طولی را به صفحه عرضی انتقال می دهند. نمونه برداری در زمان های وارونگی مختلف در سیکل قلبی انجام
می شود. از مزایا این روش بدست آوردن T1 واقعی است.و محدودیت های آن شامل نسبت سیگنال به نویز پایین به خصوص در 5/1 تسلا به دلیل استفاده از پالس اشباع کننده به جای پالس معکوس کننده است این محدودیت تا حدودی با استفاده از گرادیان خوانش SSFP برطرف شده است.
دیاگرام روش SASHA را در زیر می بینیم.
T2 Mapping
نقشه برداری T2 جهت اندازه گیری ثابت آسایش T2 معرفی شده است،از آنجا که هدف از این اندازه گیری بدست آورن
T2واقعی بافت ها است سکانس مورد استفاده از خانواده اسپین اکو انتخاب می شود.
تکنیک استاندارد طلایی این نقشه برداری مبتنی برالگوی Carr-PurCell-Meiboom-Gill می باشد.
در این روش که مولتی اکو اسپین اکو نیز خوانده می شود با تنظیم چندین TE و بدست آوردن تصاویر با وزن های مختلف T2
می توان منحنی نمایی واپاشی را برای بافت های مختلف محاسبه و ثابت آسایش را از آن استخراج کرد.
مقدار TR سکانس طراحی شده برای نقشه برداری T2 طولانی در نظر گرفته می شود که باعث افزایش زمان تصویربرداری
می شود.
طراحی های دیگری در سکانس T2 Mapping معرفی شده است که برای کاهش زمان اسکن و نقشه برداری T2از قلب پیشنهاد می شوند در این مدل ها از روش خوانش SSFP استفاده می شود.
دیاگرام نقشه T2 را در شکل زیر می بینیم.
T2* Mapping
اندازه گیری T2* شبیه به نقشه برداری T2 است با این تفاوت که هدف ما از این نقشه برداری مشارکت دادن اثرات غیریکنواختی های مغناطیسی است که در بافت ها (به صورت غیر ذاتی یا مصنوعی)به وجود می آید،پس به جای استفاده از توالی پالس اسپین اکو، توالی گرادیان اکو را انتخاب می کنیم.
نقشه T2* از توالی گرادیان اکو اسپویل شده و چندین TE مختلف (به طور معمول از 8 زمان اکو در بازه 15-2 میلی ثانیه ) استفاده می کند.
هر TE یک تصویر با وزن T2* تشکیل می دهد.
دیاگرام سکانس T2* Mappingرا در تصویر زیر می بینیم.
