התחדשות מגנטית Imaging (MRI) מייצגת את אחד ממודולי ההדמיה הלא פולשניים ביותר ברפואה המודרנית.היכולת שלה לייצר ניגודיות רכות עדין מעולה תלויה במידה רבה במניפולציה של תכונות הרפיה מגנטיות של מימן Nuclei בתוך מים ושומן. בין רצפי הדופק הבסיסיים המרחיבים את טווח הדיסלקציה של MRI הוא inversion (IR).

מה זה Inversion Recovery?

Inversion Recovery הוא רצף הדופק מגנטי שמתחיל עם רצף לא סלקטיבי או פרוסה-selective 180 מעלות רדיו קידוד רדיו (RF) הדופק הזה הופך את וקטור המגנטיזציה הנקי (NMV) מההשוואות שלו לאורך השדה המגנטי הראשי (B0) לכיוון השני של הדופק ההפוך – באופן משמעותי, לאחר דופק ראשוני זה, מערכת ההמתנה לטמפרטורה של זמן קצר לאחר זמן קצר לאחר מכן של מגנט (קצב זמן קצר לאחר מכן) של זמן קצר לאחר ירידה ב- 1 (קצב זמן).

ההבחנה המרכזית בין IR לבין רצף ספין-אוצ'ו סטנדרטי מונח הדופק הראשוני של 180 מעלות העיוות.ב דופק ספין-echo טיפוסי, הדופק 90 מעלות הוא האירוע הראשון. in IR, הדופק הרתיעה מחלחל לציטוט, ו תקופת TI מספקת פרמטר ניגוד נוסף שניתן לכוון ל-Acon רקמות ספציפיות או להדגיש הבדלים בין רקמות עם ערכים דומים זה.

פיזיקה של T1 מרגיעה

כדי להעריך באופן מלא את ההתאוששות של ה-Sense, יש להבין את הרגיעה T1 (Spin-lattice) לאחר כל שידור RF, רכיב המגנטיזציה לטווח ארוך מתאושש באופן אקספוננציאלי לקראת ערך שיווי המשקל שלו M0.ההחלמה עוקבת אחר המשוואה:

M z(t) = M 0 (1 - e^{-t/T1)

כאשר M z(t) הוא מגנטיזציה לטווח ארוך בזמן t לאחר דופק inversion, ו-T1 הוא זמן קבוע עבור התאוששות. כאשר דופק של 180 מעלות הוא מיושם, מגנטיזציה ראשונית M z(0) = -M 0.ההחלמה לאחר מכן:

M z(TI) = M 0 (1 - 2 e^{-TI / T1)

משוואה זו היא יסודית: לאחר דופק 180 מעלות, מגנטיזציה לטווח ארוך מתחיל ב -M 0 ו חוצה אפס כאשר TI=T1 * ln (2). בשעה זו בזמן ההסתה המדויק, רקמה תורמת לאות כאשר הדופק ה-90 מעלות הבאות הוא מיושם - זה נקודת האפס. T1 עם T1 להתאושש מהר יותר והפך חיובי מוקדם יותר; אלה עם T1 נשארים שליליים או קרוב יותר ל- אפס עבור תקופות ארוכות יותר מאשר עם הניגודיות זמן קצר יותר.

ערכי T1 משתנים עם כוח שדה, קומפוזיציה רקמות, והמדינה הפתולוגית.לדוגמה, ב 1.5 T, חומר לבן יש T1 של כ-600-700 מ"ס, חומר אפור סביב 900-1000 מ"מ, נוזל המוח (CSF) בערך 2000-4000 מ"מ, ושומן של כ-200-250 מ"מ.

שחזור הדופק Sequence

רצף הדופק IR מורכב משלושה שלבים נפרדים:

  • (FLT:0) Inversion Pulse:FLT:1) A 180 מעלות הדופק הוא מיושם כדי למנוע את המגנטיזציה נטו.זה יכול להיות לא-מחשמל (השפיע על כל נפח) או פרוסה (רק פרוסה מסוימת).
  • (FLT:0) זמן ההסתה (TI): 1FLT:1 עיכוב שבמהלכו מתרחשת הרפיה T1.ה TI הוא פרמטר קריטי שניתן להתאים את הערך שלו קובע אילו רקמות אינן מוגבלות והניגוד הכולל בין רקמות.
  • (FLT:0)Exציטוט ו- Readout:FLT:1ir לאחר TI, דופק סטנדרטי 90 מעלות מעורר את המגנטיזציה הארוכה שנותרה לתוך המטוס ההפוך.זה ואחריו רכישת מרחבי וסימון, בדרך כלל באמצעות ספין-אוצ'ו או מהיר ספין-echoout קריאה.The echo time (TE) שולט T2 במשקל על גבי משקל T1 מגובה על ידי העיוות.

השילוב של זמן העיוות וזמן הד קובעים את ניגוד התמונה הסופי.ברצף קליני רבים, הקריאה היא ספין-echo מהיר (FSE) כדי להפחית את זמן הסריקה.התמונה המתקבלת היא אפוא T1- במשקל, T2-משקל, או דחיסות פרוטון-משקל על פי הפרמטרים הספציפיים, אבל תמיד עם ההשוואה T1 נוסף מפעימה.

גרסה, הרצף ה- ⁇ -echo (IR-GRE) משמש הדמיה לב כדי לשפר את הניגוד T1 עבור שיפור גרוטיניום מאוחר.במקרה זה, דופק של 180 מעלות לפני הספירה לאחור לפני ⁇ -echoout.

שחזור נגד Saturation Recovery

חשוב להבחין בשיקום העיוות מטכניקת התאוששות פשוטה יותר.בהחלמה של השטחתה, הדופק 90 מעלות רוטט את המגנטיזציה (משערים זה לאפס), ועיכוב דמוי TI מאפשר התאוששות חלקית לפני דופק שני 90 מעלות.הבדל המפתח הוא כי שחזור אשווי מתחיל מ M z = 0, בעוד שההסתה מתחילה מ M z = M 0.

סוגים של Inversion Recovery Sequences

כמה רצפי IR חשובים קלינית התפתחו, כל אחד מותאם למטרה מסוימת על ידי בחירת ה-iPot המתאים וקריאה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

בנוסף STIRup משתמשת ב- TI קצר (בדרך כלל 150-200 מ"מ ב-1.5 T) כדי לבטל את האות משומן. כי שומן יש T1 קצר מאוד (כ 200-250 מ"מ), הוא חוצה את נקודת האפס מוקדם יותר. A של בערך 0.69 * t1(שומן) ⁇ 150 מ"מ אינו יכול להיות בעל אותות מתכתיים או דימות שומן דומים.

Fluid-Attenuated Inversion Recovery (FLAIR)

FLAIR מעסיקה TI ארוך (בדרך כלל 2000–2800 מ"מ ב 1.5 T) כדי לבטל את האות מנוזל המוח (CSF), שיש לו אורך ארוך T1 (2000-4000 מ"מ) על ידי דיכוי אות CSF בהיר על אותות במשקל T2, FLA עושה עלייה היקפית ו parenmal les יותר מובנים.

גרסה, T2-FLAIR, משלבת TE ארוך (T2 משקל) עם ההכנה FLAIR. שחזור inversion יכול גם להיות מיושם על רצפים במשקל T1-FLAIR) עבור חומר אפור-לבן טוב יותר או כדי לדכא CSF בדמיית T1 לאחר-contrast.

שחזור עם TI משתנה

כמה יישומים מתקדמים משתמשים דופק מרובות של הסטיות (למשל, שחזור סטיות כפול) כדי לבטל שתי רקמות שונות בו זמנית.כפל דחייה (DIR) משמש הדמיה במוח כדי לדכא הן CSF והן חומר לבן, הדגשת נגעים קורטיים בטרשת נפוצה.פלת inversion (TIR) טכניקות פחות נפוצות אבל ניתן להשתמש בהם עבור קיר הדמיה וציפל.

שלב-סנסציה Inversion Recovery (PSIR)

PSIR היא טכניקה שמשחזרת הן את המידע של גודל והן שלב מהאות IR. במקום לקחת את הערך המוחלט, PSIR משתמשת הסימן (חיובי / שלילי) של המגנטיזציה לאחר העיוות.זה מאפשר זיהוי של אותות מרקמות כי הם עדיין שלילי (למשל, בצד השני של נקודת אפס) ללא גודל שיקום מתקפלים מעל PSIR משפר את תיאור של צלקת הדם המאוחרת שלי דיפריום מסייע שיפור הדמיה.

בחירת זמן ההסתה

בחירת TI היא הפרמטר הקריטי ביותר בהדמיית IR. שני מטרות עיקריות מניעות את בחירת TI: (1) ביטול רקמה מסוימת, ו (2) מיקסום ניגוד בין שתי רקמות של עניין.

  • (FLT:0) נשולינג:FLT:1 כדי לדכא אות מרקמות עם T1, להגדיר TI=T1 * ln (2) עבור שומן ב 1.5 T (T1 ⁇ 230 מ"מ), TI ⁇ 160 ms. עבור CSF ב 1.5 T (T1 ⁇ 2500 מ"מ), TI ⁇ 1730 מ"מ בפועל, באופן אמפירי הם ערכים שנקבעו עבור כוח לקרוא לעתים קרובות.
  • (FLT:0) ניגודיות מקסימיזציה: 1FLT:1 ה- TI האופטימלי לניגוד בין שני רקמות עם ערכי T1 T1 a ו-T1 b הוא בין נקודות האפס שלהם.ה TI המדויק הממקסים את הבדל האות יכול להיגזר ממשוואה ההתאוששות.לדוגמה, כדי למקסם את הניגוד בין חומר אפור ולבן במוח, של 400-600 מ"מ מספק משקל טוב ללא משוואה.

גורמים כגון TR (זמן רפה) משפיעים גם על המגנטיזציה ארוכת טווח זמין.ברצף IR, TR חייב להיות ארוך מספיק כדי לאפשר התאוששות מלאה (או לפחות שיקום עקבי) של מגנטיזציה בין פעימות סטיות מוצלחות.

התנהגות הפוכה ב-Inversion Recovery

הניגוד ברצף IR תלוי באפקטים המשולבים של T1 (באמצעות TI) ו-T2 (באמצעות TE) התמונה המתקבלת מתוארת לעתים קרובות כבעל משקל כבד T1 עם דיכוי רקמות מתכוונן.

  • (FLT:0)Opposite Recovery:FLT:1 ⁇ עם T1 קצר יותר מה- TI יהיה מגנטיזציה לטווח ארוך חיובי בזמן הדופק 90 מעלות; אלה עם T1 יותר מאשר נקודת האפס יהיה מגנטיזציה שלילית. Magnitude שחזור דיסקרד את הסימן, פוטנציאל גרימת ambiness.
  • (FLT:0)Contrast reversal:FLT:1 בגודל תמונות IR, כמו TI גדל, האות מרקמות עובר שלילי (שחור) דרך אפס חיובי (ברייט) זה יכול לגרום להופעות בלתי צפויות אם ה-i הוא קרוב לנקודת האפס של רקמה: רקמת זו הופכת חשוכה, בעוד אחרים עם T1 דומה עשויים להופיע בהירות.
  • (FLT:0) Noise ו-SNR:FLT:1 כי רצפי IR למנוע את המגנטיזציה, האות הזמין עשוי להיות נמוך יותר מאשר בספין-או אם ה-i הוא קצר (החלמה קטנה) או אם נקודת האפס ממוקדת (אפס סימן מהרקמות המדוכאות).

יישומים קליניים של Inversion Recovery

המונחים:

רצפי התאוששות inversion הם הכרחיים במוח ובעמוד השדרה של ה-FLAIR הוא מרכיב סטנדרטי כמעט בכל פרוטוקול במוח. in Multiple sclerosis, FLAIR מגלה periventricular ו- Juxtacortical עם רגישות גבוהה.It גם מדגיש lesischemic, edema קצרה, ו leukoaraiosis. עבור שבץ חריפה, DWI הוא רגיש יותר, אבל FLA עוזר לקבוע סימנים לזיהוי דלקת ריאות לעתים קרובות.

שיבושים קוסמטיים

STIR הוא סוס עבודה ב MRI musculoskeletal עבור גילוי שברים, קונוטציות עצמות, זיהומים (osteomyelitis), גידולים, דלקת פרקים דלקתיים. כי שומן מופיע בהיר על רצפים סטנדרטיים T2 במשקל, זה יכול גם מסיכה פתולוגי בסיסי. STIR יכול לחסל את האות, עושה edema ו hyperemia בולטת STIR הוא גם כן in avalable עבור הקרנה דומה יש צורך MRI.

לב-Imaging

הכנת החלמה indiac MRI עבור שיפור גנדוניום מאוחר (LGE) לזהות צלקת myocardial ואת fibrosis. a non-selective 180° הדופק הוא מיושם, ואת ה-TI מותאם כדי לבטל את האות של myocardium רגיל. glinium-avid רקמת צלקת t1 ומופעה כסימן ברור של בחירת הדיוק של TI הוא לעתים קרובות נקבע על ידי רצף של TDRD) הוא לעתים קרובות יותר (GDR).

חוסר אלמוות

STIR משמש כבד ודימות הכליות כדי לדכא שומן ולהדגיש את נגעים.זה שימושי במיוחד בחולים עם דלקת יסטוזיס hepatic או שבו דיכוי שומן שינוי כימי לא להיכשל בשל ההומוגניות. in pelvic הדמיה, STIR יכול לעזור לזהות אנדומטריוזיס או תהליכים דלקתיים אחרים.

המונחים: Vascular and Flow Imaging

שחזור האסטרציה יכול להיות משולב עם טכניקות MR angiography כדי לדכא רקמות רקע ולשפר את ויזואליזציה כלי שיט.לדוגמה, angiography תלוי זרימה משתמשת IR כדי לבטל באופן סלקטיבי רקמות נייח, משאיר רק אות דם זורם.

יתרונות ומגבלות של Inversion Recovery

יתרונות

  • (FLT:0) ניגוד רקמות סופריאור: 1FLT:1 IR מספק רגישות גדולה יותר T1 מאשר שחזור ריצוף או ספין-אוצ'ו קונבנציונלי, זה שימושי במיוחד כאשר ההבדלים T1 הם קטנים (למשל, אפור-לבן).
  • (FLT:0) דיכוי סלקטיבי: 1) היכולת לבטל אותות רקמה ספציפיים (שומן, נוזל, חומר לבן) משפר את יכולת הניתוק ולהפחית חפצים.
  • (FLT:0)Robust inhomogeneousשדות:BuildFLT 1 STIR, למשל, אינו תלוי בשינוי כימי, כך שהוא עובד היטב ליד שתלים מתכתיים או באזורים עם גדול B0 הומוגניות (למשל, צוואר, חזה, רעידות אדמה).
  • (ב) [15] ,ב"ה: "החלו" (ב"ב) ב"התאמת" (ב"ב, ט"ד)

הגבלות

  • (FLT:0) משך זמן סריקה מורחב: FLT:1 כי הדופק הרתיעה דורש לחכות נוסף (TI), TR הוא לעתים קרובות יותר מאשר בספין-או.
  • (FLT:0)Lower SNRrea:FLT:1 Nulling רקמה מפחיתה את האות הכולל, ואת תהליך ההסתה עצמו מחלים מבסיס שלילי.זה יכול להוביל ליחס אותות מופחת בהשוואה לרצף לא-IR, הדורש יותר ממוצעים.
  • (FLT:0) דיכוי ספציפי: 1.FLT:1 STIR מבטל את כל הרקמות עם T1 מסוים, לא רק שומן.לדוגמה, נוזל חלבון, ⁇ (methemoglobin), או רקמת gadolinium-enhanced עשוי גם להיות מדוכא, גורם בלבול אבחון.
  • (FLT:0 רגישות ל-TI:FLT:1 אם ה-iPot אופטימלי, ניגוד הוא degraded. in cardiac LGE, TI לא תקין יכול לבטל הן רקמת נורמלית וצלקות או להוביל לפרשנות כוזבת-שלילית.
  • (FLT:0) בלי להשלים ברצף מהיר: ההרחבה 1 (IR-FSE עם TR קצר, TI יעיל עשוי להתנתק מהקבוע עקב השפעות יציבות המדינה; זה דורש קיבונות ספציפית של הספק.

שיקולים מעשיים ואופטימיזציה

כאשר הגדרת רצף IR, כמה גורמים חייבים להיות מאוזנים.צורת הדופק של העיוות ואת משך להשפיע על פרופיל פרוסה; הדופק Gaussian או SINC הוא טיפוסי.זמן החזרה צריך להיות לפחות 3-4 פעמים ה-T1 של הרקמות של עניין כדי לאפשר החלמה מלאה; אחרת, t1 $ 37 שינויים שדה יעיל.

טכניקות עיבוד פוסט כגון שחזור רגישות בשלב יכול לפתור עמימות סימנים.סורקים מודרניים מציעים גם קליטת TI אוטומטית (למשל, T1 סיירים עבור LGE) כדי להבטיח ביטול עקבי של מטופלים.

מסקנה

Inversion Recovery היא טכניקת MRI בסיסית שמשנה את יכולתנו לדמיין פתפיזיולוגיה של רקמות.על ידי ניצול ההתאוששות האקספוננציאלית של מגנטיזציה לאחר דופק של 180 מעלות, רצף IR מספק דיכוי אותות סלקטיבית וניגודיות T1 שלא תואמות על ידי ספין-או קידוד-echoicial Repation של מערכת ההפעלה של IFIR-echo, אשר ממשיכה להשיג את ה-Cybericial Repation של אבטחה לטווח קצר של טיפול ב-CIR-CIR-CDR.