Tuumamagnetresonantstomograafia: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
|||
71. rida:
(T)MRT puhul kasutatakse lisaks põhilisele magnetväljale B<sub>0 </sub>täpselt kontrollitud lineaarseid magnetvälja gradiente erinevates tasandites. Larmori sageduse valemist ω = - γ B, kus B=B<sub>0</sub>+B<sub>lokaalne </sub>(viimane komponent kirjeldab ruumilist lisamagnetvälja komponenti) selgub, et lineaarselt muutuvas magnetväljas muutub ruumiliselt ka vastava tuuma resonantssagedus. Nähtus võimaldab magnetvälja gradiendi täpsel kontrollimisel registreerida ning viia vastavusse ka ühte tüüpi aatomite asukohta ning hulka gradiendiväljas sõltuvalt nende resonantssagedusest – seda protsessi nimetatakse ka 1D MRT-ks.
== 2D MRT ==
=== Uuritava viilu valimine ===
Selleks, et uurida proovis vaid teatud tasandit ning koostada hiljem soovi korral erinevate tasandite TMR piltidest 3D TMR kujutist, tuleb esmalt teatud meetodite abil valida uuritav tasand. Tähistades z-teljega uuritavate tasanditega risti oleva telje, tuleb sarnaselt 1D MRT-le rakendada mööda seda telge magnetvälja gradienti G<sub>z</sub>-d, misjuhul muutub Larmori sagedus sõltuvaks z-koordinaadist:
ω<sub>RF</sub>(z<sub>0</sub>) = γB<sub>0</sub>+γG<sub>z</sub>z<sub>0</sub>,
kus alaindeks RF tähendab raadiosagedusliku impulsi sagedust, mida peaks teatud koha z<sub>0</sub> mõjutamiseks kasutama. Tasandil z=z<sub>0</sub> püsivad pöörlevas taustsüsteemis spinnid paigal, samal ajal kui suurematel ja väiksematel z väärtustel pöörlevad spinnid erineva kiirusega, kuna mõjutav RF impulss ei täida nende kihtide jaoks resonantsitingimust.
Pöörlevas taustsüsteemis on viilu valikul seega oluline vaid z-telje suunaline magnetvälja gradiendi tugevus ning mõjutava RF impulsi ribalaius: mida kitsam on RF impulsi ribalaius ehk kasutatavate sageduste vahemik, seda õhem uuritav viil valitakse. Kasvava tugevusega magnetväljas tuleb sama tüüpi tuumadest koosneva viilu valimiseks kasutada üha kõrgemat ω<sub>RF</sub>-d
=== K-ruum ===
Selleks, et saada MRT kuvandit kahes mõõtmes (eelnevalt välja valitud viilus), kasutatakse praktikas k-(väärtuste)ruumi konstrukti, milles k tähistab samas faasis olevate spinnide ruumilist sagedust ehk lainearvu [1/m], mis avaldub ühedimensionaalsel juhul vastavalt:
k<sub>x</sub> = γG<sub>x</sub>t = 1/λ<sub>x</sub>,
kus alaindeks x tähistab valitud telge, Gx tähistab vastava telje suunalist magnetvälja gradienti [T/m] (tüüpiliselt suurusjärgus 10 kuni 50 mT/m ja kestusega ~0,1ms), t gradiendi rakendamise algusest möödunud aega [s] ning λ<sub>x</sub> lühimat vahemaad (lainepikkust) kahe samas faasis oleva spinni vahel piki valitud telge [m]. Seosest selgub, et mida kauem või mida tugevamat magnetvälja gradienti rakendatakse, seda suurem on lainearvu absoluutväärtus (lainearvu väärtus võib olla ka imaginaarne) ja seega seda väiksem reaalsetel juhtudel samas faasis olevate spinnide lainepikkus.
Ruumiline sagedus k võimaldab kirjeldada iga tuuma spinni põikmagnetmomendi M<sub>r</sub> ajalist käitumist ruumis (labori taustsüsteemis). Viimati mainitud suurus on kõige tähtsam avaldis MRT piltide saamiseks: see on valitud viilu summaarse spinni signaali väärtus k-ruumis, mida mõõdetakse praktikas eelpool mainitud (spinn)kaja (FID) tekitamise ning registreerimise meetodil.
Täieliku 2D MRT pildi leidmiseks tuleb leida M<sub>r</sub> väärtused erinevate ruumiliste lainearvude juures ning teostada seejärel kahedimensionaalne Fourier' pöördteisendus.
Selgub, et k<sub>x</sub> = 0 ja k<sub>y</sub> = 0 juhul on kõik viilus olevad spinnid koherentsed ning registreeritakse maksimaalne võimalik summarse spinni signaal – see moodustab k-ruumi keskpunkti ja paneb paika kontrasti taseme, kuid ei oma ruumilist informatsiooni. Ülejäänud punktid k-ruumis esindavad kompleksarvulisi 2D Fourier' teisenduse kordajaid, st. iga k-ruumi punkt lisab reaalse (kuvandi)ruumi peale vahelduva heleduse ja tumedusega planaarlaineid, mille:
* amplituud sõltub vastavas punktis mõõdetud summaarsest spinni amplituudist – tüüpiliselt on see esitatud k-ruumis hallskaala väärtusena, kus heledaim punkt vastab suurimale amplituudile, must madalaimale amplituudile ehk nullväärtusele – seega on k-ruum tegelikult kvaasi-3D ruum;
* sagedus sõltub kaugusest keskpunktist (k<sub>x</sub> = 0, k<sub>y</sub> = 0) – mida kaugemal asetseb k-ruumi punkt keskpunktist, seda kõrgema sagedusega planaarlaine tekitab ta reaalses ruumis ning mida rohkem kõrgemate sagedustega laineid, seda detailsem pilt reaalses ruumis (võrdväärne rohkete järkudega kahedimensionaalse Fourier' seeriaga);
* nurk reaalse ruumi x-telje suhtes sõltub k<sub>y</sub> väärtusest – kuna k-ruum koosneb peamiselt kompleksarvudest, võib seda pidada analoogseks tüüpilise kompleksarvude ruumiga, seega kuna k<sub>x</sub> esindab reaalarvulisi väärtusi ning k<sub>y</sub> imaginaarseid väärtusi, avaldub vastav nurk järgnevalt: θ = atan(k<sub>y</sub>/k<sub>x</sub>);
* resolutsioon sõltub k<sub>x</sub><sup>max</sup> ja k<sub>y</sub><sup>max</sup> väärtustest.
=== K-ruum ===
[[File:MRT mõõtmine.png|thumb|Tüüpiline lihtsustatud MRT mõõteprotseduur]]
Tüüpiline (Cartesiuse) kajakuva mõõteprotsess koosneb järgnevatest etappidest (vt. joonis):
1. uuritava viilu valimine teatud G<sub>z</sub> rakendamisega (B<sub>0</sub> on juba varem rakendatud),
2. 90-kraadise ehk π/2 RF impulsi rakendamine,
3. hajunud spinnifaaside refokuseerimine nõrgema vastassuunalise Gz väljaga,
4. G<sub>y</sub> ja G<sub>x</sub> rakendamine (3. samm võib toimuda samal ajal) – k-ruumis tähendab vastav samm tüüpiliselt k<sub>x</sub><sup>max</sup> võrra nullpunktist vasakule liikumist, mille suuruse määrab G<sub>x</sub> rakendamise kestus või tugevus, kusjuures G<sub>y</sub> tugevus ja kestus määrab k-ruumis k<sub>y</sub> asendi – vastavat väärtust muudetakse järgnevatel sammudel -kxmax-st kymax-ni, tüüpiliselt on selle algväärtus 0,
5. 180-kraadise ehk π RF impulsi rakendamine kaja moodustamiseks,
6. tekkinud kajasignaali mõõtmine G<sub>x</sub> rakendamisega,
7. protsessi kordamine uue G<sub>y</sub> väärtusega pärast TR möödumist = uus rida k-ruumis.
Kui proovile rakendatakse x-teljelist gradienti G<sub>x</sub>, mis muudab k<sub>x</sub> väärtusi, nimetatakse protsessi ruumiliseks sageduskodeerimiseks, kui aga y-teljelist gradienti G<sub>y</sub>, nimetatakse seda faasiliseks kodeerimiseks, kuigi sisuliselt on protsessid samaväärsed.
Kirjeldatud mõõteprotseduuriga täidetakse k-ruum rida-rida haaval, kuid võimalikud on ka teistsugused skeemid, mis kasutavad suuresti ära k-ruumi sümmeetriat ning millest igaühel on omad eelised ja puudused. Kõik need annavad 2D Fourier' teisendusel (praktikas 2D DFFT-d kasutades) reaalses ruumis 2D MRT pildi. Sealhulgas võidakse kasutada kontrasti suurendamiseks T<sub>1</sub> ning T<sub>2</sub> väärtustega kaalufunktsioone või teatud kontrastaineid.
== Mõõteseadmed ==
Tuumamagnetresonantsi tekitavad ja registreerivad MRT seadmed koosnevad tavaliselt mitmekihilisest koaksiaalsest silindrilisest mähissüsteemist, mille abil:
* väliseima ja ka suurima kihiga luuakse põhiline magnetväli, mis polariseerib spinnid;
* keskmise kihiga tehakse ruumilisi korrektuure magnetvälja heterogeensuse vähendamiseks või TMRT puhul vastupidiselt täpse magnetvälja gradiendi loomiseks, samuti kasutatakse seda ruumiliseks signaalituvastuseks;
* kõige seesmisema kihiga genereeritakse raadiosageduslik häiritus, samuti kasutatakse seda TMR signaali tuvastuseks, kusjuures mõõdetakse alati mitme tuuma koondsignaal.
MRT peamiseim kasutusvaldkond on meditsiin, kus uuritakse inimeste pehmeid kudesid, kuna need sisaldavad hulganisti vett, mis omakorda koosneb MRT uuringuteks sobilikest <sup>1</sup>H isotoopidest. Meditsiinis on statsionaarse magnetvälja tugevused tavaliselt 1,5 või 3 teslat. MRT seadmed, mis kasutavad tugevamaid magnetväljasid, ei kasutata inimeste uurimisel.
=== Eelised ===
Järgnevalt on välja toodud peamiseimad MRT eelised:
* kasutatakse mitteioniseerivat kiirgust;
* kujutistasand vabalt valitav;
* elusorganismide mitteinvasiivne uurimine = võimaldab nt. diagnoosida multipleksskleroosi, ajukasvajaid, lülisamba infektsioone, südameataki varajasi tundemärke jne.;
* võimaldab teatud mõõteskeemide korral jälgida elusorganisme reaalajas;
* võimaldab paralleelset TMRS teostamist ehk ühendite analüüsi;
* parim pehmete kudede eraldusvõime;
* lõpptulemust võrdlemisi lihtne tõlgendada.
=== Puudused ===
Järgnevalt on välja toodud peamiseimad MRT puudused:
* Töötavale masinale ei tohi läheneda metallist esemetega, k.a. südamestimulaatoritega, mis sisaldavad metallilisi osasid, metallist implataatidega jne.;
* elusorganismide puhul piiratud magnetvälja tugevus ja keskkonna temperatuur ohutuse tagamiseks = piiratud registreeritava signaali tugevus;
* väga kulukas osta, pidada ning skaneerida: parema ja ohutuma magnetvälja saamiseks jahutatakse peamähist vedela heeliumiga ning seda läbivat voolu hoitakse pidevalt sees;
* kuvandi artefaktid (defektid) ebapädeval kasutamisel;
* meetod aeganõudev ning uuritava suhtes liikumistundlik.
== Näidiskuvandid ==
| |||