הבנת השימוש בטכניקות דיכוי שומן ב-MRI והפיזיקה שלהם

התחדשות מגנטית (MRI) היא אחד ממודולים ההדמיה הרציניים והעוצמתיים ביותר ברפואה המודרנית, המציע ניגודיות רכה יוצאת דופן ללא הקרנה.עם זאת, האות הטבוע מרקמות נניח לעתים קרובות מסיכות פתולוגיה הבסיסית או מסיחות מאזורי דיכוי שומן פותחו כדי להתגבר על הגבלה זו, המאפשרת לרדיולוגים לדמיין סטיות, אסטמה, ניגודיות, וניגודיות גדולות יותר, מאחורי שיטות דיכוי חומרים מתמטיים, ומדכאים, בעיקר, בדיקות מתמטיות, וניגודיות.

הפיזיקה שגורמת לדיכוי שומן

כדי להבין כיצד דיכוי שומן פועל, חיוני לתפוס את העקרונות הבסיסיים של MRI.האות ב-MRI מקורם בעיקר מ- מימן גרעיני (פרוטונים) במים ובשומן. בעוד שניהם בשפע בגוף האדם, הם קיימים בסביבות כימיות מעטות.

בתחום מגנטי, תדירות ההחזרות של פרוטון הוא פרופורציה לשדה המגנטי המקומי הוא חוויות. אלקטרונס סביב מגן הגרעין הרץ מן השדה המגנטי הראשי, שינוי השדה האפקטיבי.פרוטונים שומן מוגנים יותר מאשר פרוטונים מים בגלל צפיפות האלקטרונית בפחמן-הידגן-פחמן. כתוצאה מכך, שומן מתכווץ בערך 3.5 חלקים למיליון (m) נמוך יותר מ-220 אלקטרונים בתדירות נמוכה יותר.

בנוסף, לשומן ולמים יש זמני מנוחה שונים.שומן יש זמן רגיעה קצר (בערך 200-300 מ"מ ב 1.5T) בהשוואה לרקמות עשירות מים (למשל, שרירים -870 מ"מ, נוזל המוחי - 3,000 מ"מ) הבדל T1 זה מנוצל על ידי שיטות מבוססות version-recovery כמו STIR.

השפעה פיזית חשובה נוספת היא ה-FLT:0 ( ⁇ ) היפוך לאחור ה-II (FLT:0) , אשר מתגלה כלהקות בהירה או אפלה בממשקי מים שומנים.

טכניקת דיכוי שומן ראשונית

קיימות שיטות שונות כדי לדכא את אות השומן, כל אחת עם נקודות חוזק משלה, חולשות, ויישומים קליניים אופטימליים.הגישות הנפוצות ביותר כוללות ריצוף שומן אלקטרוניקה, STIR, צוטטות מים, ושיטות שינוי כימי מבוסס (Dixon).

תדירות-Selective Fat Saturation (Fat Sat)

תכוזיות שומן סלקטיבי, לעתים קרובות פשוט נקרא "שומן ישבתי", היא הטכניקה הנפוצה ביותר ב-MRI שגרתית.זה עובד על ידי יישום פולוגן רדיו פס צר (RF) מכוון במיוחד לתדירות ההתחדשות של השומן. הדופק הזה מעורר באופן סלקטיבי שומן פרוטונים, טיפ את המגנטיזציה שלהם לתוך המטוס ההפוך מיד לאחר, מפונק דהומנטל מדל, כך שעדיין לא אותות שומן, כאשר הם מתחילים לאפס, אז לא אותות שומן.

(FLT:0) Advantages: FLT:1 ,שומן ישבה מהר, קל ליישם על סורקים מודרניים, ומספק דיכוי שומן אחיד באזורים עם שדות מגנטיים הומוגניים.זה עובד טוב באזורים כמו המוח, השד, ואת exmtreities כאשר השדה הוא מכווץ כראוי.

(FLT:0) התחייבויות: FLT:1 הטכניקה רגישה מאוד לשדה B0 בהומוגניות. באזורים עם וריאציות גדולות ברגישות מגנטית - כגון ליד ממשקי קידוד אוויר (שימושים, צוואר) או שתלים מתכת - דיכוי השומן הופך לא אחיד או נכשל.זה גם מגביר את שיעור הקליטה הספציפי (SAR) בשל הדופק הנוסף וייתכן להאריך מעט זמן.

(FLT:0Clinical Use: FLT:1 Common inניגוד רצף של T1 במשקל, חזה לאחר-contrast MRI, ודמיית musculoskeletal כדי לזהות צמת מח עצם או ההמונים רכה.

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

STIR היא טכניקה סמויה שמסתמך על תכונות הרפיה של שומן T1 ולא על המשמר הכימי שלה. דופק של 180 מעלות הוא הראשון מיושם, תוך מניעת המגנטיזציה לטווח הארוך של כל הרקמות.המערכת מחכה לזמן מסוים של הסתה (TI) - כמעט 150-170 מ"מ ב 1.5T - אשר מתאים לזמן שבו ממגנט עובר דרך הרגע הזה, כלומר, ללא דימות (Demi) ו- t.

(FLT:0) Advantages:FLT:1 STIR הוא חזק מאוד B0 הומוגניות כי זה לא תלוי בסלקטיביות תדירות.הוא מספק דיכוי שומן אחיד אפילו באזורים אנטומיים מאתגרים (למשל, הצוואר, עמוד השדרה או סביב מתכת).IR יכול גם להיות משולב עם דיכוי נוזלים (FLAIR) במוח.

(FLT:0) התחייבויות: FLT:1 יש יחס אות נמוך יותר יחס חד-משמעי (SNR) מאשר שומן ישב בשל עונש התאוששות העיוות.בנוסף, כי הוא מדכא את כל הרקמות עם T1 קצר (לא רק שומן), זה יכול לדכא les מנוגדים כי יש T1 מקצר (למשל, gânbnbnbnb, לא צריך לשמש רקמות-nbnbnbnbnbnbnbnbnbn-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-

(FLT:0Clinical Use: 1FLT) בשימוש נרחב ב-MRI musculoskeletal כדי לזהות את edema העצם (למשל, שברים מתח, osteomyelitis), הדמיה ספיןאלאלית, ובתחום הדמיה גוף שבו הומוגניות היא בעייתית.

טכניקות להורדת מים

שיטות של אספקת מים להשתמש סדרה של הדופקים RF ו ⁇ s כדי לפרט רק פרוטונים מים, משאיר שומן protons ללא מגנטיזציה הפוכה.הגישה הנפוצה ביותר היא ה-FLT:0Binomial PulseFLT 1 (למשל, 1-2-1, 1-3-31), הדופק הזה הוא כל כך מתוכנן לרצף של שומן קטן (Fual) ואילו הוא רק דופק קטן (אוטבריק) הוא רק LT-F3-Flipt) הוא רק .

(FLT:0) Advantages: FLT:1 , צטט מים יכול להיות יותר SAR-efficient מאשר שומן שישב כי זה נמנע דופק חידה נפרד.זה גם פחות רגיש ל B0 הומוגניות מאשר ריצוף תדירות-מחדש.בכמה יישומים, זה משפר פרופיל פרוסה.

(FLT:0) התחייבויות: 1.10.10.יעילות הדיכוי עשויה להיות פחות מאשר של שומן שישב, והטכניקה דורשת כיבוד זהיר של הדופק RF מגברות ושלבים.הוא גם תלוי ברצף, ואינו יכול להיות זמין בכל הפלטפורמות.

(FLT:0Clinical Userov: FLT:1) משמש לעתים קרובות ברצף 3D ⁇ -echo (למשל, VIBE, THRIVE, LAVA) עבור הדמיה הבטן והפלפליבית, ובדמיית קרטון שבה יש צורך בדיכוי אחיד של שומן תת-קרקעי.

טכניקות כימיות (Dixon)

שיטות Dixon, בשם הפיזיקאי שתיאר אותם לראשונה, לנצל את ההבדל בין אותות שומן למים.כאשר ספין-או או ⁇ -echo רכישה מבוצעת בזמן הד מסוים (TE), שומן ומים עשויים להיות בphase או נגד אותות, לדוגמה, 1.5T, שומן ומים נמצאים בפזמון תמונות של שומן ו- 2 נקודות- 3, לדוגמה, ב- "רק"ד"ד"ד"ד"ד- 2 נקודות-או" (Dphase) בנפרד, ב- 2, ב- 3, ב- 2 נקודות-Dphase) ו- 2, ב- 2.

(FLT:0) Advantages: FLT:1 טכניקות Dixon מציעים דיכוי שומן חזק אפילו עם B0 חמור הומוגניות.הם מספקים הן שומן-suppressed ולא שומן-שומן-מחוספס תמונות מרכישה אחת, אשר יכול להיות שימושי מבחינה אבחון. SNR הוא גם גבוה יותר מאשר STIR כי אין עונש התאוששות.

(FLT:0) התחייבויות: Dixon דורש מספר הדים, משך סריקה ממושכת.זה דורש גם תיקונים מתקדמים לאחר עיבוד לשלב ללא העלאה.Overlap of fat and waterפסגות (למשל, בנוכחות של שומנים מסוימים) יכול לגרום שגיאות.

(FLT:0Clinical Use: FLT:1 גדל במהירות בפופולריות; בשימוש ב-MRI השד, הדמיה musculoskeletal, זיהוי שומן כבד ו-MRI שלם.הטכניקה היא בעלת ערך במיוחד באזורים עם שתלים מתכתיים כי היא יכולה לשמור על איכות הדיכוי.

גורמים מעשיים המשפיעים על איכות הפחתת שומן

ללא קשר לשיטת שנבחרה, כמה גורמים מעשיים יכולים להפיג את הדיכוי, ויש לשקול בעת קביעת פרוטוקולים.

מגנטי שדה הומוגניות (שיוט)

שדה מגנטי אחיד הוא חיוני לטכניקות קליט-סכיבית.שדה סטטי גדול הומוגניות גורם שומן להופיע בתדרים שונים על פני שדה הראייה, מה שהופך דופק RF צר-פס בודד לא יכול לשקוע את כל השומן. shimming מקומי (למשל, באמצעות צו שני) משפר באופן משמעותי את הדיכוי באזורים מאתגרים כמו הכתף, עמוד השדרה, ושד.

שינוי כימי ו Aliasing

שינוי כימי יכול גם לגרום פריטים מוטציה שגוי, במיוחד בכיוון התדירות-encoding. זה נראה כמו להקה בהירה בצד אחד של ממשק מים שומן וקבוצה אפלה על השני. בעוד דיכוי שומן מפחית את האות משומן, זה לא מבטל את השינוי המרחבי. בחירה קפדנית של רוחב פס וזמן הד יכול להקטין את ההשפעה הזו.

תוכן שמן וקומפוזיציה

לא כל השומן זהה.השינוי הכימי של פרוטונים סגולים (הנוכחים בשומן בלתי רווי) יכול להיות שונה במקצת משומן רווי, המוביל לדיכוי לא שלם עם הדופקים אלקטרואקטיביים בתדרים.בנוסף, כמויות קטנות מאוד של שומן (למשל, שומן מיקרוסקופי בשחמט hepatic) לא יכול להיות מדוכא לחלוטין.

סוג של רצף ופרמטרים

ספינ-echo ו ⁇ -echo רצפים מתנהגים אחרת ביחס לדיכוי שומן.לדוגמה, רצפי ספינ-echo מהירים זוהרים מטבעם בשל J-coupling, מה שהופך את הדיכוי מאתגר יותר.פוברוב (אורך רכבת) יכול גם להשפיע על T2 של שומן, שינוי המראה שלו. פרמטר פרמטר זהירות (למשל, יותר מהדהד? TE) הוא הכרחי כדי להשיג דיכוי אופטימלי?

יישומים קליניים של דיכוי שומן

דיכוי שומן משולב כמעט בכל תת-מומחיות של MRI. להלן הם כמה אזורי מפתח שבהם הוא חיוני.

שיבושים קוסמטיים

ב-MSK MRI, דיכוי השומן משמש כדי לזהות צקת שומן העצם (למשל, שברים נסתרים, אוסטיאומיאליטיס, contusions) ו לאפיין המוניות חתומות. t2-משקל שומן (לעתים קרובות ST או T2 שומן) יש תקן להערכת ligament ופציעות נוטה.

חזה

MRI השד מסתמך מאוד על דיכוי שומן, במיוחד על מחקרים ניגודיות.האות הבהירות של רקמת פיברגלונדרית ושומן יכול לטשטש שיפור נגעים. רצף דינמי ניגודיות דינמית עם רצף של שומן סלקטיבי (למשל, VIBE עם שומן שישב) הם סטנדרטי טיפול עבור בדיקת סרטן השד ו stagingF:0Aibertivation פרמטרים שומן עבור דיכוי 1F Reduction עבור MRI עקבי.

Abdominal ו- Pelvic Imaging

בבטן, דיכוי שומן משפר את הדמיון של הלבלב, בלוטות ⁇ , הכליות, כבד.זה חיוני לזיהוי חדירה שומן הלבלב (החלפת שומן שומני) ולאפיון ההמונים סיבולת (למשל, adenomas עשיר intracell ירידה אות על תמונות מנוגדות).

המונחים:

במוח ובעמוד השדרה, דיכוי השומן משמש בדרך כלל כדי להבדיל בין נגעים המכילים שומן (למשל, עור, לימפומס) מ ⁇ .זה גם מועסק ב-MRI מקיף כדי להפחית את האות משומן intraorbital, המאפשר הדמיה טובה יותר של העצב האופטי. in the עמוד השדרה, רצפי STIR מצוינים לזיהוי metastas גוף trabrologyal ושינויים דלקתיים.

ואסקולי ותשומת לב מעצימים

ב-MRAgiography, דיכוי השומן מפחית את האות משומן pericardial ומדיה, שיפור הקונסטלציה של lumen וקירות כלי שיט. רצפי דם שחור גם משתמש דיכוי שומן כדי לדמיין קירות כלי שיט לזהות פלאפל. in cardiac MRI, מניעת דיכוי שומן בהערכה של arrhythmogenic נכון קרדיופתיה (AR) על ידי הדגשת לוחמת קרישה של החלפת שרירני.

טכניקות מתקדמות וזרימות

בעוד שהשיטות הקלאסיות נותרו מעשי עבודה, גישות חדשות יותר ממשיכות להתפתח, מציעות מהירות משופרת, עמידות ויכולת כמותית.

שיטות Dixon (mDixon, IDEAL)

אלגוריתמים של פחות משווה (למשל, רעיוןL - קידוד של מים ושומן עם אקו Aסימטריה ו-Least-squares estimation) מספקים הפרדה באיכות גבוהה של שומן אפילו עם נתונים רועשים או שדות הומוגניים.

מחקר מעמיק ו Sensing and Deep Learning

טכניקות של חישה דחוסות יכולות להפחית את זמן הסריקה עבור רכישות Dixon, מה שהופך אותם קלינית יותר סביר. שחזור מבוסס למידה עמוקה עכשיו מוחל על דיכוי שומן: רשתות עצביות יכול לחזות הפרדה של שומן מרכישה חד-כיו, להאיץ את זרימת העבודה. כמה ספקים מציעים shimmingsed AI כי צופה הגדרות אופטימליות עבור שפלה עבור רצפים של שומן.

דיכוי שומן סינתטי

התפתחות מרגשת נוספת היא דיכוי שומן סינתטי, שבו תמונה לא-שומן-מחוספסת הופכת למקבילה מדכאת שומן באמצעות עיבוד לאחר.מודלים למידה עמוקה מאומן על נתונים מזוגיים יכול ליצור תמונות מים בלבד מרכישות שגרתיות. בעוד שעדיין לא סטנדרטיות, גישה זו יכולה להפחית את זמן סריקה ולבטל את הצורך בסדקים ייעודיים של שומן.

אתגרים ומלכודות

גם עם טכניקות מודרניות, דיכוי שומן יכול להיכשל.מלכודות נפוצות כוללים די shimming, דיכוי בלתי מנוסח של מים (למשל, STIR כאשר TI מוגדר באופן שגוי), וממצאים משומן מחוץ לזיכרון (למשל, בנוכחות של שתלים מתכתיים גדולים), יש לדעת על כישלונות פוטנציאליים אלה כדי למנוע אבחון שגוי.

אתגר נוסף הוא (FLT:0) דיכוי היסטורגני של ההרחבה:1 (FLT:0) בשד, שבו נוכחות של שתלים סיליקון או קליפים כירורגיים יוצרת עיוותים שדה מקומיים.במקרים כאלה, STIR או Dixon עשויים להיות מועדפים על פני שומן שישב.

אופטימיזציה לפרוטוקול בחירת

בחירת טכניקת דיכוי השומן הנכון תלויה באזור אנטומי, שאלה קלינית, כוח שדה ויכולות סורק זמינות.

  • (FLT:0) selective fat satveFLT:1 עבור: גוף ניגודי ו MRI השד, רזולוציה גבוהה של MSK extremities (עם נפיחות טובה), ומוח / אוביט שבו שומן הוא מינימלי.
  • (ב) [ה]:0 [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]] [ה]]] [ה]]]]]] [התעל] [הטראומה של MSK/דמאכל], עמוד השדרה, הצוואר וכל אזור עם הגאוגניות נמוכה (למשל, ליד המתכת).
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Use Dixon/IDEALFIRLT:1 עבור: הדמיה של גוף שלם, כיבוד שומן כבד, דיכוי שומן חזק עם מתכת, וכל פעם הן בתמונות של תשומת לב ומתנגדות הן בעלות ערך קליני.

מסקנה

טכניקות דיכוי שומן אינן רק "ד-און" ב-MRI; הן כלים יסודיים לשיפור האמון האבחון באופן דרמטי.הבנת הפיזיקה הבסיסית - שינוי כימי, הבדלים T1 ואבולוציה של שלב - ניתן לרדיולוגים ולטכנאים לבחור את השיטה האופטימלית לכל תרחיש קליני.אם באמצעות ריצוף אלקטרו-מנטלי משופר למהירותו ופשטותו, לגמישותו הסינטטית או Dix עבור יעילותו, כמו גם לטכניקות הדמיה מתקדמות יותר, ולמידה.