دستگاه ام آر ای یکی از بهترین دستگاه های تصویربرداری در حوزه پزشکی است به گونه ای که امروزه تشخیص بسیاری از بیماری ها به کمک آن صورت می گیرد. این دستگاه در تشخی انواع سرطان ها و تومور ها به ویژه تومور های مغزی کاربرد فراوانی دارد و توانسته است به راحتی با توانایی های خود پزشکان را در امر درمان راهنمایی کنند. این دستگاه برخلاف رادیولوزی معمولی و سی تی اسکن از اشعه ایکس استفاده نمی کند لذا به همین علت توانسته بسیاری از قابلیت ها را داشته باشد و اساس کار آن استفاده از میدان های مغناطیسی است .
شما بعد از مطالعه این مقاله به درک درستی از کاربرد این دستگاه خارق العاده پزشکی پی می برید و در پایان می فهمید که این دستگاه چه خطراتی می تواند داشته باشد و مزایای آن چیست این مطلب را از دست ندهید.
ام آر ای در انجام عملکرد خود از اصول فیزیکی خاصی استفاده می کند که اساس کار ام آر ای این اصول فیزیکی می باشد در پایین اندکی از این اصول کاربردی را برای شما شرح می دهیم.درک این اصول شاید اندکی سخت باشد اما با داشتن اندکی مطالعه و بررسی این متن مفهوم آن را متوجه می شود.
از دو منظر فیزیک MRI را مورد مطالعه قرار می دهند:فیزیک کلاسیک وفیزیک کوانتومی (این دو به دو شکل کاملا جداگانه مباحث را مطرح می کنند.)
آنچه که به عنوان فیزیک MRI میدانیم به عنوان مثال: وقتی یک میدان مغناطیسی برقرار میکنیم ،راستای MDM ها (اسپین ها) در راستای میدان اصلی قرار می گیرد وسپس موج RF زده واین اسپین ها چرخش کرده و در صفحه X_Y قرار می گیرد.
در فیزیک کوانتوم در واقع این اتفاق نمی افتد:یک سری اسپین ها UP اند ویکسری down اند و وقتی دو تراز انرژی هسته داشته باشیم این دو در حضور میدان مغناطیسی شکافته می شوندو به اسپین های down و up تبدیل می شوند ،از اسپین هایی که در یک جهت هستند تعدادشان نسبت به دیگری بیشتر است و به این شکل راستای میدان مغناطیسی خالص در راستای میدان مغناطیسی قرار میگیرد واین شکافتگی اسپین ها به دو تراز انرژی است که این میدان را ایجاد می کند.
ساختار اتم : هر اتم هسته وترازهای اتمی دارد،هسته محل قرارگیری نوکلئون هاست وشامل پروتون ونوترون است. پروتون با بار مثبت ونوترون بارخنثی وجمع p و n عدد جرمی به دست می آید .الکترون ها در اطراف هسته پراکنده هستند.
اصل قطعیت هایزنبرگ : محل دقیق الکترون مشخص نیست وبرای آن ابر الکترونی در نظر میگیریم .
3 نوع حرکت را در داخل اتم داریم:
1_حرکت اسپینی الکترون ها حول محور خود(هر الکترون در جایی که قرار گرفته حرکت اسپینی دارد.اسپینی:چرخش به دور محور خود)
2_حرکت مداری الکترون ها در اطراف هسته
3_حرکت اسپینی هسته حول محور خودش
مورد سوم در MRI کاربرد دارد ومنشا این حرکت ،اسپین نوکلئون هاست.این حرکت اسپینی در هسته هایی که عدد جرمی آنها فرد باشد برای ما مهم است .
اتم هایی که عدد جرمی زوج دارند اسپین همدیگر را خنثی میکنند ودر اتم های فرد یک اسپین خنثی نشده باقی می ماند که به عنوان هسته (اسپین) فعال در MRI استفاده می شود.
هسته های فعال MRI (شامل عدد اتمی فرد) :H1-کربن 13-نیتروژن 15-اکسیژن 17-فلور 19-سدیم 23-فسفر 31
هسته ای که به صورت عام در MRI یا ام آر ای استفاده می شود،هسته هیدروژن است به عنوان یک Pتک در داخل هسته ،از طرفی فراوان ترین هسته ها در بدن هسته های هیدروژن هستند.گشتاور مغناطیسی بزرگی دارند واین ویژگی ها باعث می شود، magnetization بالایی داشته باشند.(بتوانند مغناطیسی شوند.)
مقدار بیشینه مغناطیسی هسته های H بالاست وبه عنوان هسته های منتخب در MRI یا ام آر ای موردنظر هستند.
هر الکترون در جای خود اسپین دارد ویک حرکت اوربیتالی به دور هسته اتم انجام می دهد ویک اسپین Net هسته ای را در داخل هسته های هیدروژن داریم وقتی که این اسپین را یک ذره باردار انجام می دهدبه شکل یک آهنربای کوچک (magnet) عمل می کندو دارای یک گشتاور مغناطیسی است ،هر گشتاور مغناطیسی دارای اندازه وجهت است.
در فیزیک کلاسیک عنوان می کند که هسته های هیدروژن وقتی که میدان مغناطیسی وجود نداشته باشد ؛مسیرشان به صورت تصادفی قرار گرفته و در یک جهت نیستند ولی وقتی در میدان مغناطیسی قرار می گیرد دو حالت دارد :
1_در جهت میدان مغناطیسی اصلی قرار می گیرند.
2_در خلاف جهت میدان مغناطیسی اصلی قرار می گیرند؛تحت عنوان اسپین های up و down
اگر میدان مغناطیسی وجود نداشته باشد .اسپین ها به صورت کتره ای (تصادفی)قرار گرفته اند ووقتی در میدان مغناطیسی قرار می گیرد جهت اسپین ها up و down می باشد.
اینکه یک هسته موازی یا مخالف میدان باشد توسط شدت میدان مغناطیسی وسطح انرژی هسته ها تعیین می شود. ( این عوامل ، عواملی ذاتی هستند. )
براساس شدت میدان مغناطیسی: هرچه انرژی میدان مغناطیسی بیشتر می شود.انرژی هایی که در جهت میدان هسته بیشتر می شوند وبنابر فیزیک کوانتوم سطح انرژی اسپین های up و down از هم بیشتر می شود.
در بحث موازی یا پادموازی بودن با میدان مغناطیسی اصلی منظور گشتاورهای مغناطیسی است نه خود هسته (خود هسته چرخش وجهت آن عوض نمی شود.) جهت ومحور گشتاور عوض می شود و در جهت ویا خلاف جهت میدان قرار می گیرد.
گشتاور مغناطیسی هیدروژن : بردار مغناطیس خالص (Net magnetic vector NMV)
میدان مغناطیسی خارجی: B0
در MRI برهم کنش بین NMV و B ناشی از دستگاه حائز اهمیت است .
پرسیشن (حرکت تقدیمی یا فرفره ای) :چرخش گشتاور مغناطیس خالص هسته هیدروژن به دور محور مغناطیس خارجی (این حرکت اساس MRIمی باشد.)
این حرکت با فرکانس لارمور انجام می شود.
معادله لارمور :
F فرکانس پرسیشنال = B (شدت میدان مغناطیسی) ×گاما (نسبت ژیرومغناطیس)
گاما : نسبت ژیرو مغناطیس برای هر هسته ای یک عدد ثابت است وخاص است وباتوجه به شدت میدان مغناطیسی متفاوت است.
گاماهیدروژن در یک تسلا : 42/57MHZ/T
پدیده تشدید در MRI یا ام آر ای :اگر موج RF را اعمال کنیم که فرکانس آن با فرکانس لارمور جسم برابر باشد.جسم از منبع خارجی ،انرژی را دریافت می کند که به این دریافت انرژی ،تشدید می گویند.
اثر تشدید در فیزیک کلاسیک:محور گشتاور مغناطیسی خالص شروع به چرخش در صفحه x_y می کند.
اثر تشدید در فیزیک کوانتوم:اختلاف انرژی بین دوجمعیت افزایش پیدا می کند یعنی اسپین های up و down تعدادشان عوض می شود. (تعداد پادموازی از موازی بیشتر می شود. در واقع انرژی پادموازی از موازی ها است واز حالت انرژی کمتر به انرزی بیشر می آیند.)
فاصله گرفتن محور مغناطیسی هسته هیدروژن از B0 ← flip angle
flip angle به دامنه و مدت زمان پالس RFبستگی دارد. یعنی در یک دامنه ثابت ،افزایش زمان باعث چرخش بیشتر می شود و در یک زمان ثابت ،دامنه بیشتر باعث چرخش بیشتر می شود.
راستای طولی ←Z←محور B0
راستای عرضی ←صفحه X_Y←عمود برB0
در فیزیک کوانتوم : NMV صرفا نماینده توازن بین جمعیت های اسپین با پایین با اسپین بالاست. یعنی اگر این توازن بهم بخورد جای محور عوض می شود و در واقع ما به این گئنه بیان می کنیم که گشتاور مغناطیسی هسته در راستای صفحه X_Y قرار گرفته است.
هم فازی :
به یک عقربه در صفحه ساعت تشبیه می کند.عقربه ساعت شمار ودقیقه شمار را در نظر بگیرید هر کدام با یک سرعت متفاوتی می چرخند این مفهوم فرکانس است .
فرض کنید دوعقربه با هم شروع کردند،عقربه ای که فرکانس بیشتری دارد تندتر می چرخد و آن یکی که فرکانس کمتری دارد کندتر می چرخد.مفهوم فاز یعنی اینکه این دو عقربه در یک زمان مشخص در کجا قرار دارند.هم فازی یعنی همزمان روی ساعت 6-9 و غیره قرار می گیرند و اگر غیر هم فازند،اونی که فرکانس بیشتری دارد تندتر می چرخد واونی که فرکانس کمتری دارد کندتر می چرخد واینها هم فاز می شوند یعنی در یک زمان واحد بعد از شروع هرکدام یک جایی هستند،چون فرکانس متفاوتی دارند.
آیا ممکن است فرکانس یکی باشد ولی هم فاز نباشند؟ بله.در صورتی که یکی دیرتر شروع کرده باشد.
در بحث هم فازی ،اسپین ها در یک زمان واحددر یک جهت (راستا،مدار) در حال چرخش اند.
تولید یک سیگنال MRI یا ام آر ای :
در یک دستگاه MRI یک میدان B0 داریم ،محور مغناطیس هسته های هیدروژن در راستای محور میدان قرار می گیرد،RF به آن اعمال می شود،اینها به صفحه x_y چرخش می کنند. دومولفه دارد : در راستای محور Z و در راستای محور x_y
وقتی در صفحه x_y قرار گرفتند پالس RF قطع شده واین اسپین ها می خواهند برگردند و برای این کار حرکت پرسیشن انجام می دهند.
اگر یک کویل را در صفحه x_y قرار دهیم به نحوی که این صفحه را قطع کندو این اسپین ها وقتی حرکت پرسیشن انجام می دهند، هر دفعه که به کویل می رسندیک ولتاژی را در کویل القا می کنند.یک اسپین در حال چرخش است ووقتی از کویل رد می شود،یک ولتاژی را در کویل القا می کند.
فرکانس اسپین ها مطابق با فرکانس پرسیشن هیدروژن در صفحه x_y است .
سیگنال صرفا در این صفحه قابل آشکارسازی است یعنی در صورتی میتوان سیگنال در MRI داشت که سیگنال را در صفحه x_y داشته باشیم.یعنی یک مگنیتیزیشن خالص هم فازی که در صفحه x_y حرکت پرسیشن انجام می دهد.این تولید کننده سیگنال در کویل است.
پس باید دوخاصیت داشته باشد:
1_دارای مولفه در صفحه x_y یعنی وقتی فاز در راستای B قرار گرفت پرسیشن هم انجام دهد در کویل القای ولتاژ ندارد در واقع پرسیشن داشته باشد.
2_هم فاز باشند. (اگر فاز های مختلف داشته باشند ولتاژی را در کویل القا نمی کنند.)
پس سیگنال MRI یا ام آر ای وقتی ایجاد می شود که مگنیتیزیشن هم فاز یا همدوس که صفحه کویل را قطع کند.
brain
FID: Free Induction Decay
وقتی پالس RF قطع می شود، مولفه مغناطیسی که در صفحه x_y هست هم به محور طولی خود برمیگردد لذا شدت ان در مولفه عرضی کم می شود وهم ناهمفاز می شودلذا در هر بار چرخش شدت شیگنال پایین می آید یعنی سیگنال میرا می شود.به سیگنال میرا شونده که بعد از قطع پالس RF به وجود می آید FID گفته می شود. FID سیگنال موردنظر ما درMRI نیست .البته در بعضی پروتکل ها از FID استفاده می کنیم ولی در بسیاری از جاها برای ما حائز اهمیت نیست .چون یک سیگنالی است که هم ناهم فاز می شود وهم شدتش کم می شود و اطلاعاتی که کنتراست ایجاد می کند را ندارد.ما می خواهیم در زمان خاصی این اتفاق بیافتد لذا سیگنال اصلی MRIرا خودمان می سازیم.
بعد از قطع موج RF دو اتفاق می افتد :
Recovery و decay
احیای مولفه طولی بردار مغناطیس recovery یا بازیافت می گویند.
از بین رفتن مولفه عرضی را decay می گویند.
این دو همزمان نیستند و decay مولفه عرضی (میرایی محور x_y) سریع تر از احیای بردار مغناطیس طولی است .چون که ناهم فازی زودار از بازیافت اتفاق می افتد.
T1: بازگشت مغناطیس طولی
T2: از بین رفتن مغناطیس عرضی
اگر بازیافت محور مناطیس طولی را به صورت نمودار کشیده شود به شکل یک منحنی نمایی است.
وقتی بازگشت T1 را بخواهیم تعریف کنیم زمانی است که 63درصد از بردار به مقدار اولیه خود برگردد.
زمانی که 37 درصد مولفه عرضی باقی بماند به ان زمان T2می گویند.
آیتم های تحت کنترل ما که باعث می شود تصویر به سمت T1و T2برود:
زمان تکرار repeation time)TR):
زمان بین اعمال یک پالس RF تا RF بعدی برای هر برش (البته RFای که کار تهییج میکند نه RF ای که هم فاز میکند.)
به یک برش دقت کنید؛در بعضی جاها چندبرش را تحریک می کنیم .این TR فاصله بین دو موج RF تهییجی است در یک برش.
زمان اکو Time of echo)TE):
زمان بین اعمال پالس RFتا پیک سیگنال القا شده در کویل
هر زمان اکو از دو tتشکیل شده است . ازRF90 تا RF180 به عنوان عامل هم فاز کننده ، t اول می گویند. tبعدی از وسط RF180 تا RF90 بعدی است.
هر TE از دوتا tتشکیل شده است.در MRI یا ام آر ای
TRبه عنوان عامل کنترل T1است. یعنی با تغییر TR در پروتکل ها میتوانیم تصویر را به سمت T1 ببریم.
تصویر وزن T1 یعنی چه؟ در همه تصاویر MRI اختلافات هم ناشی از T1 است و هم ناشی از T2 و هم PD است. بنابراین به تصویر وزن میدهیم مثلا وزن T1رابیشتر می کنیم. کاری میکنیم که در تصویر اختلافات T1 نمایان تر شود. TR وزن T1 را کنترل می کند. هرچه TR را کم می کنیم تصویر به سمت وزن T1 می رود وهرچه TR را زیاد میکنیم وزن T1 کم می شود و به سمت وزن PD می رود.
TE کنترل کننده وزن T2 است. TE وقتی زیاد شود تصویر به سمت وزن T2 می رود ووقتی کم شود صرفا اثر وزن T2 را کم میکند.وتاثیری در PD ندارد.
*بنابراین TR تعیین کننده وزن T1 و PD است ولی TEصرفا اثر وزن T2را کنترل می کند.
دوسری پارامتر در MRI یا ام آر ای داریم: ذاتی و خارجی.
در رادیوگرافی conventional عامل ایجاد کنتراست، اختلاف جذب است؛ که این اختلاف جذب را یکسری آیتم ها از بیرون آنرا کنترل می کنند و یکسری مربوط به بافت است. پارامتر ذاتی در کنتراست رادیولوژی ،تفاوت عدد اتمی وچگالی است وعامل خارجی KV است. عامل خارجی می تواند باعث نمایش یا عدم نمایش اختلافات شود.مثلا در ماموگرافی KV را کم میکنیم وکنتراست را زیاد میکنیم و زیاد میکنیم کنتراست کم می شود.بنابراین با استفاده از آیتم خارجی ، آیتم داخلی را کنترل می کنیم.
آیتم های ذاتی در MRI :
T1
T2
PD
جریان
ضریب ظاهری انتشار یا ADC
*جریان یک عامل ایجاد کنتراست در MRI است که باعث می شود رگ را سفید ویا سیاه ببینیم.
*ضریب ظاهری انتشار با BW نشان می دهند که در تصاویر ADCکاربرد دارد.
آیتم های خارجی در MRI یا ام آر ای :
TR
TE
Flip angle
TI
طول قطار اکویا ضریب توربو یاETL
B: (مقدار مربوط به ضریب ظاهری انتشار است.)
TIیا time of inversion:
وقتی اکو در اثرRF180 به صفحه عرضی برمیگردد در نقطه null، پالسRF90 را بزنیم .چون در این نقطه مولفه طولی در راستای محور اصلی ندارد از خود پالس نمی دهدوعامل ایجاد کنتراست است.
زاویه فلیپ : در گرادیان اکو کاربرد دارد.
*در MRI هرجا که سیکنال دامنه زیاد داشته باشد به عنوان نقطه روشن در نظر گرفته می شودواگر دامنه سبگنال پایین باشد نقطه تیره است.
اگر بافتی داشته باشیم که یک مولفه عرضی بزرگ در زمان TE داشته باشد لذا دامنه سیگنال آن بالاست وایجاد یک نقطه سفید می کند.واگر مغناطیس عرضی آن در زمان TE کوچک باشد ،ان بافت دارای یک سیگنال ضعیف است
چیزی که به عنوان عامل کنتراست برای ما مهم است اینکه اندازه مولفه عرضی در زمان TE چقدر باشد.
مفهوم کنتراست:دونقطه ای که می خواهیم ایجاد کنتراست کنیم بایداختلاف مولفه عرضی آنها در زمان TE زیاد باشد.به خاطر اینکه مولفه عرضی است که با پرسیشن خود در صفحه x_y ولتاژ القا می کند.حالا هرچه که دامنه ان بیشتر باشد ولتاژی که القا می کند بیشتر است ودامنه سیگنال بزرگتر است وهرچه اندازه ان کوچکتر باشد دامنه سیگنال کوچکتر است.
آسایش T1 و T2 به عنوان عامل ذاتی به 3 عامل بستگی دارد:
*آب خالص T1 و T2 بالاتری دارد و چربی T1 و T2 کمتری دارد؛ چرا؟؟
به انرژی داخلی بافت، فاصله نسبی مولکول ها از یکدیگر ومطابقت سرعت نوسان مولکولی با فرکانس لارمورهیدروژن بستگی دارد.
این سه عامل به عنوان عوامل ذاتی تعیین کننده T1 و T2بافت هستند.
1_انرژی داخل بافت: اگر در بافتی پایین باشد توانایی جذب RF در آن بیشتر است واگر انرژی آن بالا باشد توانایی جذب RF آن کمتر است.
2_فاصله نسبی مولکول ها از یکدیگر:
*T1 اسپین _شبکه است یعنی انرژی که می خواهد به شبکه بدهد.
T2 اسپین _اسپین است چون می خواهد هم فازی از دست برود.
این فاصله نسبی مولکول ها از یکدیگر بر روی T2 اثر می گذارد.هرچه فاصله بیشتر باشد اثر اسپین _اسپین کمتر شده و T2 افزایش می یابد.هرچه فاصله کمتر باشد اثر اسپین ها روی یکدیگر بیشتر نی شود و زودتر هم فاز می شوند.
3_مطابقت سرعت نوسان مولکولی با فرکانس لارمور هیدروژن:
هرچه سرعت نوسانی به فرکانس لارمور هیدروژن نزدیکتر باشد دریافت انرژی از پالس RF بیشتر می شود.فرکانس لارمور در چربی فرکانس لارمور هیدروژن نزدیکتر است لذا چربی انرژی را بهتر دریافت می کند وهر چه بهتر دریافت کند راحت تر هم پس می دهد یعنی T2 کوتاه تری دارد.
*در MRI کنتراست اصلی،آب وچربی است به خاطر حجم بالای هیدروژن و کنتراست بافت های بینابینی کمترند.
زمان T1 چربی کوتاه است وحال اگر تصویر وزنT1باشد،چربی سفید می افتد یعنی سیگنال بیشتری دارد.چون که هرچه TR کوتاه تر باشدتصویر وزن T1 می شود ودر TR کوتاه تر مولفه طولی چربی بیشتر بازیافت شده چون T1 کوتاه تری دارد پس سیگنال قوی تری می دهد.
چربی T2کوتاه دارد.چربی همان طور که خوب انرژی دریافت می کند همانطور هم انرژی را از دست می دهد لذا وقتی پالسRFقطع می شودشروع به انرژی پس دادن واحیای محور طولی میکند.این اتفاق در آب دیرتر می افتدو دیرتر احیا می شود وقتی که ما پالس 180 را میزنیم و به صفحه عرضی انتقال می دهیم ،مولفه عرضی چربی از اب بیشتر می شود لذا سفیدتر می افتد.
تفاوت T2 و T2* :
T2 فقط به برهم کنش اسپین_اسپین بستگی دارد
T2* علاه بر برهم کنش اسپین _اسپین به ناهمفازی میدان مغناطیسی خارجی هم بستگی دارد.
چطور میتوان اثر T2*را کم کرد وتصاویر ما فقط براساس T2 باشد نه T2*؟
در دنباله اسپین اکو نیاز به T2 داریم . FID براساس T2* کم می شود. با استفاده از پالس 180به عنوان پالس هم فاز کننده باعث می شود اثر T2*حذف شود در واقع ناهم فازی ناشی از میدان مغناطیسی خارجی با پالس 180 برطرف می شود.
نکته: FID در تصاویر با T2کم می شود.
همانطور که گفته شد در اسپین اکو از FID استفاده نمی کنیم چون نقش T2*در ان زیاد است.
تفاوت اسپین اکو وگرادیان اکو:
برای هم فاز کردن دوباره اسپین ها وحذف اثر T2*دو راه وجود دارد:
1_از پالس 180 درجه استفاده کنیم .که اگر از این روش استفاده کردیم به دنباله پالس مون اسپین اکو می گوییم.
2_از گرادیان اکو استفاده کنیم .که در این صورت به دنباله پالس مون گرادیان اکو می گوییم.
چگونه پالس RF180 به عنوان عامل هم فازی عمل می کند؟ RF180 پالسی که سریع تر است را عقب تر میگذارد وپالسی که کندتر است را جلوتر ولی جهت چرخش آنها را عوض نمی کند وبعد از گذشت زمانی،هم فاز می شوند.
*از RF90 تا وسط اسپین اکو را TE می گوییم. tاز RF90 تا RF180 است وtبعدی از RF180 تا وسط اسپین اکو است.
مقادیر TR و TE در اسپین اکو :
حدود مقادیر را بلد باشید.
وقتی در اسپین اکو صحبت از TRبلند است حدودا 2000 میلی ثانیه است.در گرادیان اکو این مقدار خیییلی کمتر است در واقع TRبلند در گرادیان اکو با TRبلند در اسپین اکو خیییلی متفاوت است.
دقت کنید که TR بلند در اسپین اکو 2000و TR کوتاه حدود 300_700 است. TEبلند حدود 60 است و TE کوتاه حدود10_25 میلی ثانیه است.در گرادیان اکو این اندازه ها بسیاااار کاهش پیدا می کند.
شناخت وزن تصویر ام آر ای :
*نکته: قضاوت 100درصد نمی توان کرد.
ولی به طور معمول، در تصاویر T1 چربی سفید ومایع CSF سیاه و در تصاویر T2 چربی سیاه و مایع CSF سفید می افتد .
البته چربی یه نشانه غیرقابل اعتماد است ودر پالس های مختلف ،شکل ان متفاوت است.ولی به طور کلی این موارد برقرار است.
گرادیان اکو MRI یا ام آر ای :
گرادیان ها یکسری سیم پیچ هستند که در داخل مگنت قرار گرفته اندوباعث ایجاد یکسری تفاوت ها در شدت میدان مغناطیسی در راستاهای مختلف می شوند.
در دستگاه MRI یا ام آر ای به نقطه ای که در آن هیچ گرادیانی وجود ندارد،آیزوسنتر می گویند.
سه محور گرادیانی داریم :محور X و Z و Y (در هر سه محور سه کویل گرادیانی داریم که باعث ایجاد شیب گرادیان در هریک از این راستاها می شود.)
اینکه یک میدان گرادیان به میدان اصلی اضافه شود یا کم شود،به جهت این اضافه شدن قطبیت یا پلاریته (polarity) می گویند.
مثلا پلاریته گرادیان xاز سر به پا است یا از پا به سر است.
وقتی که یک شیب گرادیان تغییر میکند باعث می شود که فرکانس پرسیشنال هر قسمتی تغییر کند.پس شیب گرادیان عامل تغییر فرکانس پرسیشنال است.
یعنی سه شدت میدان مرکزی ،کمتر وبیشتر داریم و این شدت های میدان خودرا به صورت تغییر فرکانس چرخش نشان می دهند.شدت میدان بیشتر فرکانس بیشتر ،شدت میدان کمتر فرکانس کمتر.
همان طور که گفته شد در دنباله گرادیان اکو به جای پالس180،گرادیان اعمال می کنیم .گرادیان ها هم می توانند هم فازی (ریفاز) ایجاد کنند وهم ناهم فازی (دفاز).
گرادیان MRI یا ام آر ای چگونه این کار را انجام می دهد؟
اگر یک سری اسپین هم فاز داشته باشیم گرادیان عمدا فرکانس پرسیشنال را عوض می کند و به این طریق دو اسپین کنار هم یکی تندتر ویکی کندتر می چرخدو ناهم فاز می شوند.
واگر غیر هم فاز باشند،فرکانس ها را تغییر می دهد واسپین ها را هم فاز می کند.
اگر گرادیان نقش ریفاز داشته باشد به آن گرادیان تخریب کننده یا اسپویلر (spoiler) گفته می شود.
واگر گرادیان نقش هم فاز کننده داشته باشد به آن ها بازکننده یا (rewinder) گفته می شود.
مزیت دنباله مالس گرادیان اکو:
زمان تصویربرداری بسیااار کوتاه می شودچون از partial flip angle استفاده می کنیم وزاویه کمتر است مولفه طولی هم کمتر می چرخد وهم کمتر برمی گردد بنابراین زمان رفت وبرگشت کاهش پیدا می کند و TRکوتاه می شود.
و چون گرادیان ها سریع تر از پالس RF180ریفاز می کنندلذا می توانTE را خیلی کوتاه انتخاب کرد.ووقتی TEرا کوتاه بگیریم براساس آن می توان TR هم کوتاه گرفت.
پس TRبه دو دلیل می تواند کم شود:
1) گرادیان نقش ریفاز را سریع تر نسبت به پالس انجام می دهد
2) به علت Partial flip angle
پس جایی به زمان کم نیاز داریم ،گرادیان اکو نسبت به اسپین اکو ارجحیت دارد.
عدم مزیت گرادیان اکو:
1_ناهمگنی میدان مغناطیسی جبران نمی شود چون از گرادیان MRI یا ام آر ای استفاده می شود. همانطور که گفته شد یکی از اثرات پالس 180 ،اثر T2*را در اثر هم فازی که ایجاد میکند،از بین می برد.لذا تصاویر گرادیان اکو براساس T2* است.
2_آرتیفکت های دارای قابلیت پذیرش مغناطیسی (magnetic susceptibility)در آنها بالاست .
* البته این پذیرفتاری مغناطیسی در یک مورد یعنی جایی که هموراژ یا خونریزی داریم مزیت به حساب می آید. وخونریزی ها را بهتر نشان می دهند.
وزن وکنتراست در گرادیان اکو MRI یا ام آر ای :در اسپین اکو وزن و کنتراست فقط توسط TR و TE کنترل میشد.ولی در گرادیان اکو علاوه بر TR و TE، عامل flip angle هم کنترل کننده است.
کاربرد خاص ام آر ای :
ام آر ای به علت موارد ذکر شده دارای توانایی تصویربرداری از بافت های نرم مانند ماهیچه ها و چشم و … و بررسی انواع تومور های مختلف و به خصوص تومور های مغزی است و امروزه کاربرد فراوانی در مراکز پزشکی پیدا کرده است.
این دستگاه خطر جانی برای فرد ایجاد نمی کند اما به علت داشتن میدان های مغناطیسی قوی می توانند اشیا فلزی را به سمت خود بکشاند و به بیمار داخل دستگاه صدمه وارد کند.
در نهایت می توان گفت MRI یا ام آر ای بترین دستگاه برای نمایش بافت های نرم است که نی توان آن ها را در رادیولوژی معمولی مشاهده کرد.
نظرات کاربران