Table of Contents

הבנת שיעור ההסתברותי ב-Resonance Imaging

התחדשות מגנטית (MRI) מהפכה באבחון רפואי על ידי מתן תמונות מפורטות, לא פולשניות של המבנים הפנימיים של הגוף.מרכז לטכנולוגיה MRI הוא השימוש של אנרגיה רדיו ⁇ (RF) אשר מעוררים פרוטונים מימן בגוף כדי ליצור את האותות הדרושים ליצירת תמונות.עם זאת, במהלך סריקת MRI, הדופק המשמש כדי להסיט את הפרוטון בגוף יכול לגרום לרקמות מדויקות של הגוף.

SAR מייצג את קצב ה-Absorption Rate והוא מדד של השיעור שבו האנרגיה נספגת על ידי הגוף כאשר נחשפים לתחומים אלקטרומגנטיים של רדיו (RF) במהלך סריקת MRI, בדרך כלל באה לידי ביטוי ביחידות של וואט ל-Klogram (W/kg) מדד זה משמש כפרמטר בטיחותי קריטי המסייע למנוע חימום יתר ופציעות תרמיות פוטנציאליות במהלך MRI.

הפיזיקה מאחורי SAR ב-MRI

כיצד אנרגיית RF יוצרת קידוד

ב-MRI, הדופק של אנרגיית רדיו קידוד משמש ליצירת אותות המשמשים היווצרות תמונות. הדופק רדיו ⁇ מורכב מתחומים אלקטרומגנטיים מבודדים. כי רקמות המטופל יכולות לבצע זרם חשמלי, חשיפה של רקמות לפעמוני רדיו תוצאות בזרמים חשמליים המייצרים חימום.מנגנון החימום הוא אינדוקטיבי ביסודו, לאחר חוק האלקטרומגנטי של פאראדיי.

ההגדרה הפיזית של SAR יכולה להתבטא מתמטית. ב-MRI, SAR מייצג את השיעור שבו אנרגיית RF נספגת על ידי רקמת והוא בא לידי ביטוי בוואטים לקילוגרם (W/kg) ההגדרה הפיזית של SAR היא: SAR = ⁇ E ⁇ E ⁇ / ⁇ שבו: ⁇ = מוליכות חשמלית של הרקמות (S/m), משוואה שורש-me-me-quas (m) ו/m) = משוואות חשמליות (m) = RM/R) = ⁇ /m) ו/R) = ⁇ /m) ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ /m) ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ ⁇ ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ /

מכיוון ש (dU/dt) נמדד ב-J/s לשנייה (J/s) = וואט (W), ומ' נמדד ב-CDC (kg), יחידות SAR הן ולכן וואט לקילוגרם (W/kg) צורה גלובלית זו של SAR משקפת את קצב החימום הממוצע לנפחים גדולים כגון הגוף כולו או הראש כולו.

Global Versus Local SAR

מדידות SAR יכולות להיות מסווגות לשני סוגים עיקריים: מדידות גלובליות ומקומיות. SAR הגלובליות משקפות כמה כוח נספג באופן כללי, אך אינן מספקות פרטים לגבי היכן וכיצד הכוח הזה מתפזר מבפנים.לדוגמה, חשוב לזהות "נקודות חמות" מקומיות באזורים מסוימים בגוף או סביב שתלים שיכולים לייצר כוויות או פציעה ברקמות אחרות.

מדידות SAR מקומיות מספקות "מיקרוסקופ", הגדרה מבוססת שדה של תנוחה מוגבלת לנפח קטן של רקמות. A 10 g מדגם הוא לעתים קרובות מוגדר.הגדרה SAR המקומי ניתנת על ידי המשוואה שבה ⁇ = מוליכות חשמלית נמדדת ב-S/m), E = שדה חשמלי המושרה נמדדת בתנודות למטר (V/m), ו- ⁇ = מדד ברקמות אחרות (מ"ק"מ"מ"ק"ק"מ) הוא חשוב"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"ק"ק"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ-"מ

הגבלת SAR ותקני בטיחות

תקנים של ה-IEC (IEC)

מינהל המזון והתרופות (FDA) עבד במשותף לפיתוח סטנדרטים בינלאומיים לבטיחות ציוד MR, אשר עכשיו הוגש כ- IEC601 60-33 Edition 4.0 (2022), מסמך זה מסווג SAR לתוך תת-סוגים שונים והקימו שלושה מצבי פעולה של סורק בהתבסס על סיכון נתפס לנושאים: 1) מצב רגיל, 2) מצב מבוקר ברמה ראשונה, ו- 3) מצבי מבוקר.

במצב ההפעלה הרגיל, SAR ממוצע גוף גוף הוא 2 W / ק"ג, ועבור הראש, 3.2 W / ק"ג, ממוצע מעל 6 דקות.מגבלות אלה נועדו למנוע עלייה מופרזת של טמפרטורת הגוף הבסיסית ולהבטיח בטיחות המטופל במהלך הדמיה קלינית שגרתית.IEC SAR Limits (W/kg) מבוססים על הטמפרטורה הסביבתית להיות ⁇ 25oC. עבור טמפרטורות גבוהות יותר, הגוף הראשון בגובה (4 / 0 / W) הוא רק על ידי רמת הפעלה 1 / 0 / 0 / W / 0.

הנחיות FDA ל-SAR Exsure

בארצות הברית, ה- FDA ביסס מגבלות SAR עבור סריקת MRI, אשר מבוססים על סוג החשיפה וזמן במקום כוח השדה המגנטי.לדוגמה, SAR הממוצע המקסימלי בגוף הוא 4 W/kg בממוצע מעל 15 דקות, ועבור הראש, הוא 3.2 W/kg בממוצע מעל 10 דקות. ה- FDA הזה שונה במקצת מתקני IEC שלהם בזמני הפחתת בטיחות דומים.

גבולות גוף חלקיים מוזנים על פי Mass Ratio (R) = RF-exposed מסת המטופל ⁇ מסה כללית של המטופל, נותן טווחים: A= [10- 8×R] W/kg ו- b= [10- 6×R] W/kg. גישה זו מדרגת מכירה כי חשיפה חלקית-body עשויה לאפשר ערכים גבוהים יותר תוך שמירה על בטיחות כוללת.

מצבי הפעלה המבוססים על SAR Levels

מצב הפעלה נורמלי הוא רמת "החיצוני" שבה מבוצעת כיום MRI הקלינית, נחשבת בטוחה לכל המטופלים, ללא קשר למצבם.מצב זה מקיף את הרוב המכריע של בדיקות MRI שבוצעו ברחבי העולם.

מצב תפעולי מבוקר ברמה הראשונה מוגדר כאחד שבו פרמטרים הדמיה מסוימים עשויים לגרום ללחץ פיזיולוגי (כגון גירוי עצבי היקפי או חימום רקמות). פיקוח רפואי פעיל נדרש להשתמש במצב זה כדי להבטיח כי הערכה זהירה של הטבות לעומת סיכונים הוערכו.מצב זה עשוי להיות הכרחי עבור פרוטוקולי הדמיה מתקדמים מסוימים הדורשים פיזור חשמל גבוה יותר.

עבור 2nd רמה בקרת מצב הפעלה גבולות מסוימים העליון לא ניתן.זה נחשב באחריות של מועצת הסקירה המקומית של המוסד המקומי (IRB) אשר מאשר ומשגיח על סוגיות מחקר ובטיחות.מצב זה הוא בדרך כלל שמור עבור יישומי מחקר שבו היתרונות הפוטנציאליים להצדיק ניטור זהיר פיקוח פיקוח יתר.

גורמים המשפיעים על SAR ב-MRI

כוח שדה מגנטי

בדרך כלל SAR עולה בערך עם הכיכר של כוח השדה המגנטי הראשי (B02) לכן, חוזקות שדה מגנטיות גבוהות יותר, כגון 3T ו 7T, יכול לגרום SAR גבוה יותר בהשוואה ל-1.5T, כי תדירות RF ועוצמה כוח להגדלת כוח השדה.מערכת יחסים קוואדרטית זו פירושה לנוע בין 1.5T ל 3T יכול להיות מתקפל ה- SAR, מה שהופך את ניהול SAR חשוב יותר ויותר בתחום החוזק גבוה יותר.

ה- SAR המוגדל בחוזקות שדה גבוהות יותר מציג אתגרים והזדמנויות כאחד. בעוד שדות גבוהים מספקים יחס משופר לסימון באיכות תמונה טובה יותר, הם דורשים תשומת לב זהירה יותר לקביעת כוח RF ועשויים לדרוש שינויים ברצף הדופק כדי להישאר בתוך גבולות בטיחות.

דופק פסקי חלוף

כמות של חימום רקמות תלויה בגודל של הדופק רדיו ו-180 מעלות של רקמות רדיו מופעלות.טכניקות Spin-echo MRI להשתמש הדופקים רדיו גדול עבור 90 מעלות ו- 180 מעלות מניפולציה של מגנטיות. ספין-או (FSE) במהירות ליישם דופקים גדולים של רדיו דיסלקציה במהירות רבה.

טכניקות Gradient-echo להשתמש הרבה יותר פולסים רדיו קטנים יותר.למרות שטכניקות ⁇ -echo ליישם הדופקים רדיו די מהר, התנוחה נטו של כוח הוא נמוך יותר, וכתוצאה מכך SAR נמוך יותר ופחות חימום רקמות. עם זאת, רצף מסוים ⁇ -echo, למשל, זמן של MRgiography, ליישם דופק רדיו במהירות כה גבוהה שהם גם תוצאה גבוהה.

גורמי סיכון למטופל

SAR הוא פרופורציה ל מוליכות חשמלית של רקמות ( ⁇ ) Tissue מוליכות משתנה על ידי גורם של 10 מעבר לגוף, להיות גדול יותר בחומרי מים גבוהים כמו דם ושתן ונמוך ברקמות כמו עצם, שומן וריאה. זה וריאציות אומר כי אזורים אנטומיים שונים יתפסו יתפסו ספגו אנרגיה RF במחירים שונים.

SAR עולה באופן משמעותי עם גודל הגוף. במודל 2-ממדי, SAR הוא פרופורציה A2, הכיכר של שטח חצי-שטח הגוף. כי A= ⁇ r2 (כאשר r הוא הרדיוס), המודל צופה SAR ביחס ל- r4. כאשר הממד השלישי נחשב, גורמים כגון חדירה שדה, אפקטים גלימות עמידה, קנה מידה, וגאומטריה נוכחית להוסיף גודל נוסף, ותלות זה למעשה יותר גבוה יותר.

עיצוב RF Coil ו- Configuration

העיצוב והמיקום של משדר RF משפיעים על הפצת SAR.כל גוף מעביר סלילים להפיץ אנרגיית RF באופן שווה יותר, בעוד שידור מקומי או סלילי ערוצים מרובים יכול לרכז אנרגיה באזורים קטנים יותר, לפעמים להגדיל את SAR המקומי, אך צמצום החשיפה הכללית של הגוף.קבל רק סלילים אינם תורמים ישירות להעברת SAR, שהוא הבדל חשוב בעת הערכת תצורה של coil.

החומרה והתוכנה הספציפיים של הסורק ה-MRI גם משפיעים על SAR. סורקים מודרניים המצוידים בטכנולוגיות כגון הדמיה מקבילה, RF shimming, ועבר מקביל (pTx) יכולים להפחית את ה- SAR הכולל והמקומי על ידי אופטימיזציה של אספקת כוח RF, מה שהופך אותם יעילים ובטוחים יותר מאשר מערכות ישנות יותר.

שיטות עבור Calculating ו- SARimating

SAR Proimation

כדי לעזור לפקח על חימום של רקמת המטופל, הסורק ה-MRI מעריך את SAR של כל רכישה על בסיס הפרטים הטכניים של רכישת סריקה ומשקל המטופל.ערכת SAR מוצגת בקונסולת הסורק לפני תחילת סריקה.זה estimation בזמן אמת מאפשר למפעילים לאמת כי רצף המתוכנן יישאר בגבולות בטיחות לפני תחילת הבחינה.

סורקי MRI אינם מחשבים SAR ישירות מפרמטרים רצף כגון TR, TE, או FOV. במקום זאת, כל יצרן משתמש במודלים קנייניים המשלבים: תפוקת כוח RF נמדדת (מחזור כוח וחובה) פרמטרים אלה משמשים כדי להעריך את כל הגוף, הראש והמקומי (גוף חלקי) SAR.המערכת מנטרת ומגבילה את כוח RF כדי להבטיח את תקני הבטיחות הבינלאומיים (IEC-2, 60-233- FDA).

עם זאת, חשוב לציין שכל ספק שונה מהאופן שבו ניתן להעריך SAR. לכן, המספר המדווח על ידי הסורק לא צריך לקחת כ"ליטמיט" מוצק על בטיחות.ה SAR שדווח על ידי הסורק צריך לקחת כהערכה כמותית עם מידה מסוימת של אי דיוקיות. זה ריקנות בין יצרנים מדגיש את החשיבות של הבנת המגבלות של ערכים SAR .

שיטות סימולציה אלקטרומגנטית

SAR estimation מבוצעת בדרך כלל על ידי סימולציות מספריות באמצעות מודלים גוף אנושי גנרי.עם זאת, מושגי SAR עבור שידור רדיו קידוד רדיו חד-ערוצי לא ניתן ליישם ישירות על מערכות מרובות ערוצים.שיטות חישוביות מתקדמות פותחו כדי להתמודד עם אתגרים אלה.

מושג החיזוי SAR מורכב משני שלבים הבאים: בשלב הראשון, הכנה, אשר מבוצע רק פעם אחת, E ו- B נקבעים באמצעות סימולציה מספרית יחסית זמן מבוסס על מודלים של קווי RF של TX RF, כמו גם מודלים גוף האדם. שדות מדומים אלה הם pre-מעבדים כראוי ומאוחסנים עבור השלב השני הבא של חישוב SAR הוא למעשה בפועל סריקה מתאימה של הגוף.

כמה גישות חישוביות משמשות עבור SAR Modeling. Finite-difion זמן דומיין (FDTD) ושיטת יסוד סופית (FEM) הן הטכניקות הנפוצות ביותר.כדי לנתח כראוי סוג זה של עיצוב, גישה תלת-ממדית מלאה לסימולציה של שדות אלקטרומגנטיים נדרשת.עבור מספר שנים, חוקרים בתחום ה-MRI עשו שימוש בסימולציה FD עבור מחשוב ניסיוני כמעט כדי למדוד את הגוף באופן כמעט בלתי אפשרי.

שיטות מדידה ניסיוניות

איגוד יצרני החשמל הלאומי (NEMA) פיתח הנחיות למדידת SAR שנוצר על ידי ציוד באמצעות phantoms, המשולב בסטנדרט MS 8-2016.ההליכים הללו משמשים יצרנים כדי לחשב SAR עבור מערכות ה-MRI שלהם. שתי שיטות בסיסיות מותרות: 1) שיטת הדופק אנרגיה ו- 2) שיטת קוימטרי.

בשיטה הקלורימטרית ניתן למקם את phantom הטעינה מבודדת בשימוש עם מדידה ישירה של טמפרטורה.מתואר הטמפרטורה להגדיל את האנרגיה הנספגת ו SAR ניתן לסווג. שיטה זו מספקת מדידה ישירה של תנוחה אנרגיה, אך דורש שליטה זהירה של תנאי גבול תרמיים.

מחקר עדכני חקר גישות מדידה חלופיות.המטרה של מחקר זה הייתה למדוד שיעור ספיגה ספציפי (SAR) במהלך סריקת MRI באמצעות phantom אנושי באמצעות קוונטיזציה של מזהמים דיפוזיה באופן עצמאי מאלה שדווחו על ידי התוכנה עבור 5 1.5 ו 3 מערכות MRI קליניות של ספקים שונים.עם דיפוזיה של עשרות או הדמיה, ערכים עבור שלושה רצפי MRI נמדדו על חמשת הסורקים בהשוואה לערכים לא מחושבים על ידי הסורקים.

טיפול בחולים-Specific SAR Modeling

גישות מתקדמות מפותחות לספק הערכות SAR פרטניות. במחקר זה, פיתחנו והדגינו מתודולוגיה חדשה לחישוב מהיר, ספציפי לחולה של SAR ו- B1+ הפצה שמביאה אסטרטגיה רפואית אישית לחיזוי בטיחות ב-MRI. מרכיב מרכזי בגישה הוא המהירות של EMr MAR ספציפי, המאפשר חישוב של SAR ספציפי לחולה בסך הכל - 8 דקות, למרות שזה עדיין קבוע לשימוש קליני, אנחנו מאמינים כי זה צעד ראשון טוב מדי, הוא מאמץ טוב מאוד, הוא מאמץ ראשוני, הוא בשלב הראשון של טיפול פסיכולוגי.

החלק על השולחן מורכב סריקות DIXON מהיר ואחריו פלח אוטומטי של האוויר, העצם, שומן ורקמות רך באמצעות קטע ממוחשב מהיר.הצעד הסופי הוא חישוב של E- ו B-fields באמצעות המהירות EM Solr MARIE., זרימת עבודה זו מציגה את הפוטנציאל עבור בזמן אמת, הערכה ספציפית לחולה בפועל קליני.

אסטרטגיות ניהול SAR ו-Reduction

דופק שינוי

כמה גישות לניהול SAR כוללות: להגדיל את TR, אשר יכול להוביל לזמני סריקה ארוכים יותר; להפחית זוויתיות (עבור רצפי FSE, להשתמש 60-130 מעלות מיקוד הדופק במקום 180 מעלות recusing הדופק), אשר יכול לשנות את יחס הניגודיות לרעש או יחס אות-לא-לא-אין-אין-מס; להפחית את מספר פרוסות הרכישה, אשר יכול להוביל לזמני סריקה ארוכים יותר; מספר פעמים סריקות.

יצרני MRI רבים מספקים אפשרויות כגון מהירות, נורמלית, ו SAR נמוך (או נמוך כוח) סוגים של הדופק SAR נמוך בדרך כלל מגביר את משך הדופק RF ומפחית את שיא האמפליטורה, אשר למעשה מפחית SAR. אלה אפשרויות מוכחות לספק מציעים דרך פשוטה להפחית SAR במידת הצורך, אם כי הם עשויים לבוא עם עסקאות בתמונה או בזמן סריקה.

טכניקות שידור RF מתקדמות

מערכות MRI מודרניות משלבות טכנולוגיות מתוחכמות לניהול SAR ביעילות רבה יותר.מערכות שידור מקבילים (pTx) משתמשות במספר ערוצי שידור RF עצמאיים כדי לעצב את שדה RF ליתר דיוק. גישה זו יכולה להפחית הן את הSAR העולמי והן המקומי תוך שמירה או אפילו שיפור איכות התמונה. RF shimming טכניקות להתאים את amplitude ואת שלב של הדופק RF על פני ערוצים מרובים כדי אופטימיזציה של הומוגניות שדה ולהפחית נקודות חמות.

טכניקות הדמיה מקבילים כגון SENSE ו- GRAPPA יכולות גם לתרום לירידה ב-SAR על ידי הפחתת מספר הדופקים RF הדרושים לרכישת תמונות. על ידי רכישת פחות קווי שטח k ושימוש במידע רגישות סליל כדי לשחזר את התמונה המלאה, שיטות אלה יכולות להפחית באופן משמעותי את הפחתת תנוחה הכוללת של כוח RF.

ניהול סביבתי ומטופלים

מעבר לשינויים טכניים, אמצעים מעשיים יכולים לעזור לנהל אפקטים תרמיים.לשלוט בטמפרטורת החדר והלחות (מפרטים של היצרן מעקב), אשר עלול להשפיע על נוחות עבור חולים קלים.לבוש את המטופל בבגדים קלים, אשר עלול להשפיע על הצנועה המטופל. Adequate זרימת אוויר דרך הסורק שעמום ומיקום המטופל המתאים יכול גם לעזור dissipate חום יעיל יותר.

שיקולים מיוחדים לבטיחות החולה

אוכלוסיית מטופלים Vulnerable

איברים מסוימים (כמו העין והמבחן) רגישים במיוחד לפציעה הנגרמת על ידי חום, בעוד אחרים אינם.למרות SAR הוא המקור הדומיננטי של חימום רקמות, זה רק אחד מכריע של טמפרטורת רקמות. גורמים קריטיים אחרים כוללים: עירוי אזורי, טמפרטורת גוף בסיסית, יכולת הריגולטור של המטופל, טמפרטורת חום מתפתל, זרימת אוויר דרך הסורק, לחות יחסית, בגדים, יכולת לל השראה.

חולים בסיכון להתחממות יתר כוללים אלה עם יכולות תרמו-רישום מופחתות - תינוקות, נשים בהריון, קשישים, שמנים, סוכרת, חולים השבבים, ואלה עם טיפול בגרות תרופות מסוימות - כולל beta-blockers, diuretics, חוסמי סידן ערוצים, אמפטמינים, ונפיחות - יכולים גם לפגוע בתגובות אלה.

חולים עם מכשירים רפואיים מותאמים

נוכחותם של מכשירים רפואיים מושתלים מציגה אתגרים ייחודיים הקשורים ל- SAR. MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI) של חולים עם מכשירים רפואיים מותשים פעילים (AIMDs), כגון קוצני קצב וממריצים מוח עמוקים (DBS), מהווים מספר סיכונים הקשורים לבטיחות.הסיכון הפוטנציאלי שעולה מאינטראקציה של AIMD עם שדות מגנטיים של MRI יכול לגרום נזק בלתי הפיך לרקמות סביב נזק אחד או רקמות של אבטחה.

קצב הקליטה הספציפי המומלצת (SAR) של מערכות DBS מדטרוניקה כבר 0.1 W/kg (בהשוואה עם המצב הרגיל, אשר קורא SAR < 3.2 W / kg) אלה מופחת באופן דרמטי גבולות SAR דורשים שינויים משמעותיים בפרוטוקולים הדמיה סטנדרטית.

מחקרים קודמים הראו את האפשרות של יצירת פרוטוקול MRI ספציפי ראש עם גבולות WB-SAR של 0.1 W / ק"ג תוך שמירה על איכות התמונה.המטרה של עבודה זו היא לעצב ולהעריך זרימת עבודה לשינוי פרוטוקולי MRI שגרתיים עם WB נמוך WB-SAR (0.1 W/kg) ו- Local-head (H-SAR, 0.3 W/kg) תוך הקטנת ההשפעה על איכות או על זמן סריקה.

חלולים מתכתיים ואובייקטים זרים

אובייקטים מתכתיים זרים בגוף הם לעתים קרובות מאוד התנהגותיים ומשמעותיים (אפילו מסוכנים) סביב אלה עשויים להתרחש.שתלים אורתופדיים, כגון hip וברך pros אלהs, יכול לרכז אנרגיית RF וליצור חימום מקומי.

עבור 5 מערכות שונות 1.5 T ו 3 T MRI, מיקום טמפרטורה נמדד הראה כי עלייה בטמפרטורה גבוהה התרחשה ליד שני אזורי הראש והזנב של מפרקי הירך מתכתי.מד SAR של 24.6 W/kg ואת העלייה בטמפרטורה גבוהה (=4.22 ° C) התרחשה באזור הזנב של מפרק הירך 1.5 T, אשר היה גבוה יותר מהמגבלות לטמפרטורה הנדרשת על ידי ה-952 ° C) של בדיקות אלה.

מעקב טמפרטורה ומושגים של Dose

מ- SAR לטמפרטורה

בעוד SAR מספק מדד של תחנת כוח RF, הטמפרטורה היא המדד הישיר יותר לפציעה תרמית פוטנציאלית.למרות שעלייה בטמפרטורה קשורה יותר ישירות לסיכון פוטנציאלי, SAR ולא הטמפרטורה משמשת לעתים קרובות בשל אתגרים במדידת או חיזוי עלייה בטמפרטורות ב vivo. ההנחיות המקובלות כיום ב-MRI מספקות תקנות עבור טמפרטורת הגוף הליבה וטמפרטורה במקומות שונים בגוף, אך גם עבור ממוצע גוף, הראש המקסימלי, 10 SAR (בממוצע), מקסימום, 10 SAR).

ה-IC קבעה את הגבולות של הטמפרטורות המקסימליות של הגוף האנושי במהלך בדיקות MRI ביחס לטמפרטורות הליבה והטמפרטורה המקומית.הבסיס המקסימלי המותר והטמפרטורות המקומיות הן 39 מעלות צלזיוס ו-40 או C עבור מצבי הפעלה רגילים ומדרגה ראשונה.

דוזה ו- CEM43 מושג

גישה מתפתחת להערכת בטיחות תרמית כוללת את הרעיון של מינון תרמי, המתבטא כ דקות שוות ערך מצטברות ב-4 מעלות צלזיוס (CEM43).יעילותו של הריגת תאים תואמת עם מינון תרמי, המתבטא כחשיפה לטמפרטורה של רקמות ב-4 °C (CEM43).אין סיכון תרמי להניח כי אם הגבלת בטיחות בסיסית עבור מינון תרמי נקבעה הנמוכה ביותר CEM43, אשר לא דווח על תופעות לוואי.

קהילת האולטרסאונד האבחון העריכה את השימושיות של CEM43 לספק משוב על סיכונים תרמיים פוטנציאליים, וקבעה כי 1 CEM43 הוא סף בטיחות שמרני עבור העובר, ניאונטלי, וחשיפה למבוגרים. תעריפים גבוהים הוצעו עבור MRI, תוך התחשבות בסוג רקמה ומצב הבריאות של המטופל, עם 2 CEM43 הציע כסף בטיחות שמרני עבור MRI בתנאים.

טכניקות MR Thermometry

מדידת טמפרטורה ישירה במהלך MRI מאתגרת אך אפשרית באמצעות טכניקות מיוחדות.חשוב לאפיין במדויק את החימום של רקמות עקב אנרגיית הקידוד רדיו המופעלת במהלך MRI.זה הוביל לעלייה בשימוש בשיטות מספריות כדי לחזות התפלגות קצב ספיגת אנרגיה ספציפית לאבטחת בטיחות ב-MRI. מאמצים אחרונים של שינוי טמפרטורה ניסיונית וקצב ספיגה אנרגיה ספציפי בפלטת חום ו vivo שבו המקור של חום מיוצר רק על ידי שדות הדמיה co.

תדירות ההחלמה של פרוטון (PRF) שינוי התרמומטריה היא אחת הטכניקות הנפוצות ביותר למדידת טמפרטורה מבוססת MR. שיטה זו מנצלת את השינוי הכימי תלוי טמפרטורה של פרוטונים מים כדי ליצור מפות טמפרטורה ללא פולשניות. בעוד בשימוש בעיקר הליכים אולטרסאונד ממוקדים MR מונחה, PRF את המטריה יכול להיות מותאם פוטנציאלית למעקב בטיחות ב- MRI קונבנציונלי.

אתגרים ומגבלות בהערכה SAR

אפשרויות לSnaner-Reported SAR

עבור ערכים SAR, משתמשים קליניים לעתים קרובות להסתמך רק על ערכי SAR שדווחו על ידי מערכת ה-MRI עבור רצפי MRI ספציפיים.לכן, הדיוק והעקביות של ערכי ה- SAR שדווחו על ידי מערכת ה-MRI הופכים רלוונטיים יותר וביקורניים יותר לבטיחות המטופל.עם זאת, למיטב ידיעתנו, ערכים SAR אלה אינם מאומתים באופן שגרתי או מאומתים באופן עצמאי על ידי משתמשים קליניים בכל מקום בפרקטיקה הקלינית של היום.

למרות שהעקרונות הפיזיים של חימום RF הם פשוט ופשוט, חישוב מדויק של SAR (מחושים ב W/kg) מורכב על ידי גורמים רבים, כולל גודל המטופל, היסטרוגניות של מוליכות רקמות, והבדלים בפרופילי ההפצה של כוח RF של רצפי סריקה שונים של MRI, כמו גם את הפרמטרים סריקה ספציפיים. באופן כללי, ערכים SAR עולים עם משקל גוף המטופל, עבור רוב, עבור חלק, ערכים חישוב SAR עבור כל אחד, עבור כל מערכת MRI הוא SAR עבור כל אחד, הוא מערכת הקני.

פרטים על הליך ה- SAR המשמש ספקים אינם ידועים למשתמש הקצה.ערכי SAR המחושבים על ידי מערכות ה-MRI לא היו אמינים.בדרך כלל SAR מ-MRI גדול יותר מהSAR בפועל, אך שני 3 יחידות T של אותו מודל הראו ערך SAR גבוה יותר מאשר זה דווח על ידי המערכת.

מורכבות של מודלים אלקטרומגנטיים

בגלל המורכבות של אינטראקציות אלקטרומגנטיות, חישוב ידני של SAR הוא לא מעשי ולא מדויק.מערכת הבטיחות הפנימית של הסורק מספק ניטור SAR בזמן אמת ואכיפת גבולות באופן אוטומטי כדי למנוע התחממות יתר של רקמות.האינטראקציות האלקטרומגנטיות בתוך הגוף האנושי הן מורכבות באופן יוצא דופן, מעורבים גורמים כגון heterogeneity, עמידה באפקטי גל, והפיכה בין קוגל לבין המטופל.

אפקט זה הופך חשוב יותר ויותר בתחומים מגנטיים גבוהים ויש לשלב מודלים מתוחכמים עבור SAR. בחוזקות שדה גבוהה אולטרה גבוהה (7T ומעלה), אפקטים אורך גל הופכים משמעותיים, המוביל לתפוצה שטח RF לא אחידה ונקודות חמות פוטנציאליות SAR כי הם קשה לחזות ללא מודלים אלקטרומגנטיים מפורטים.

• שינוי המטופל

מודלים ג'נריים המשמשים חישובים SAR עשויים לא לייצג במדויק את כל המטופלים.זמן בנייה ופריסה של מודל ספציפי לחולה הוא אפשרי מבחינה חישובית.התועלת לפתרון הטרוגניות האוכלוסייה בהשוואה לשגיאה הדוגמת הדוגמת צנועה.זה מרמז כי הערכות SAR אינדיווידואליות יכולות לשפר את הבטיחות האלקטרומגנטית ב-MRI ואולי להפחית את שולי הבטיחות השמרניים של המטופל לדגימה, במיוחד בחולים שאינם סטנדרטיים.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

B1+rms כ-A Alternative Safety Metric

גישה מתפתחת להערכת בטיחות RF משתמשת B1+rms (בסיס-mean-square של המרכיב הנרקב החיובי של שדה B1) כמדד ישיר יותר של חשיפה RF. B1+rms הוא מדד חשיפה מדויקת יותר של RF מאשר SAR כי B1+rms הוא פרמטר RF בסיסי הקשור ליצירת תמונה.

רמות SAR המדווחות על ידי סורקים שונים יכולות גם להשתנות עבור אותה אנרגיה נמסרה בפועל, וזה הניע את השינוי האחרון של היצרן לשימוש ב- B1 + שורש פירושו ריבוע כמו מדד הבטיחות עבור שתלים DBS. השינוי הזה לקראת B1 +rms מייצג גישה יסודית יותר ויעילה יותר להערכת בטיחות RF.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

גישות למידת מכונות נחקרות כדי לשפר את תחזית SAR ו ניטור.שיטות למידה עמוק יכולות לחזות SAR התפלגות המבוססת על נתוני הדמיה זמינים, כגון B1+ מפות. שיטה למידה עמוקה לחיזוי SAR על בסיס B1+מיפוי פותחה.ההסתברות של הערכת SAR המקומי שיא הצטמצם מ 24% (שיטת EPT-based) ל-13%, כמו סימולציה של ניסוי ב- 7 מתנדבים ב- MRI.

גישות מבוססות בינה מלאכותית אלה יכולות לאפשר הערכות מדויקות יותר, ספציפיות למטופל בזמן אמת, שעשויות לאפשר פרוטוקולים סריקה בטוחים יותר תוך שמירה על איכות התמונה.כפי שכוח חישובי ממשיך להגדיל ואלגוריתמים הופכים ליותר מתוחכם, שיטות כאלה עשויות להפוך לתכונות סטנדרטיות במערכות MRI קליניות.

מדדי MRI של Ultra-High Field

בעוד שטכנולוגיית MRI מתקדמת לחוזקות שדה גבוהות יותר (7T ומעבר), ניהול SAR הופך להיות קריטי יותר ויותר.היחסים האקודרטיים בין כוח שדה ו- SAR פירושו שמערכות שדה גבוהות מתמודדות עם אתגרים משמעותיים בשמירת רמות הפחתת כוח RF בטוחות תוך השגת איכות התמונה הרצויה.

אסטרטגיות שידור RF מתקדמות, כולל שידור במקביל עם ניהול SAR מקומי, חיוניים עבור MRI שדה אולטרה גבוה.מערכות אלה יכולות להתאים באופן דינמי את צורות הדופק RF ואת השלבים על פני ערוצים מרובים להעביר למזער נקודות חמות SAR מקומיות תוך שמירה על זווית נאותה עבור הדמיה.

הנחיות מעשיות ליישום קליני

הערכה בטיחותית מוקדמת

בדיקת מטופלים מקיפה היא חיונית לבטיחות SAR. שיטות מפתח כוללות:

  • תיעוד משקל המטופל מדויק עבור חישובים SAR
  • זיהוי חולים עם יכולת תרמורטורית מופחתת
  • בדיקות עבור מכשירים רפואיים מושתלים ואובייקטים מתכתיים
  • בדיקת תרופות שעלולות לפגוע בפירוק חום
  • היכולת של המטופל לתקשר אי נוחות במהלך סריקה

מעקב בזמן אמת במהלך סקנדל

ניטור רציף של רמות SAR במהלך הבדיקה הוא קריטי.מערכות MRI מודרניות להציג ערכי SAR חזו לפני כל רצף ומפקח על תנוחה כוח RF בפועל במהלך סריקה.

  • SAR הערכות לפני יזום כל רצף
  • עקבו אחרי SAR חשיפה מצטברת בכל הבחינות
  • לשמור על קשר עם מטופלים כדי לזהות סימנים מוקדמים של אי נוחות
  • להיות מוכן לשנות או לסיים רצפים אם גבולות SAR הם התקרבו
  • רמות SAR של אבטחת איכות וציות רגולטוריות

אסטרטגיות אופטימיזציה לפרוטוקול

כאשר SAR מגביל את פרוטוקולי ההדמיה, ניתן להשתמש בכמה אסטרטגיות אופטימיזציה:

  • עדיפויות חיוניות וחיסול רכישות לא קריטיות
  • השתמש רצף ⁇ -echo במקום ספינ-echo כאשר מתאים קלינית
  • הדמיה מקבילה לצמצום מספר הדופקים של RF
  • הגדלת זמן החזרה (TR) כדי לאפשר יותר זמן לפירוק חום
  • צמצם זוויתיות תוך שמירה על איכות תמונה אבחון
  • אפשרויות הדופק של הספק-מוכרות ב- SAR נמוך
  • לשקול פיצול בדיקות ארוכות לתוך מפגשים מרובים עם תקופות קירור

מסמכים וביטוח איכות

שמירה על רשומות SAR של חשיפה SAR תומכת הן בטיחות המטופל והן תאימות רגולטורית.

  • ערכים SAR של כל רצף
  • מצב הפעלה (רגיל, נשלט ברמה ראשונה וכו ')
  • כל שינוי בפרוטוקולים שנעשו כדי לנהל SAR
  • סימפטומים או אי נוחות
  • שיקולים מיוחדים לאוכלוסיות פגיעות או למכשירים מושתלים

תוכניות אבטחה איכות רגילות צריך לאמת את הדיוק של חישובי SAR SAR , ולהבטיח כי מערכות בטיחות מתפקדות כראוי.מדידות phantom תקופתיות יכולות לאמת מודלים חישוביים לזהות בעיות calibration פוטנציאליות.

מסקנה

שיעור ההסתברות המאפיין נשאר אבן הפינה של בטיחות MRI, מתן מסגרת כמותית לניהול של קרינת אנרגיית RF ומניעת פגיעה תרמית. בעוד טכנולוגיית MRI ממשיכה להתפתח עם כוחות שדה גבוהים יותר, רצפי הדופק מתקדמים, יישומים קליניים חדשים, הבנה והתאמה מדויקת של SAR הופכת חשובה יותר ויותר.

התחום מתקדם לכיוון גישות מתוחכמות יותר להערכת SAR, כולל מודלים ספציפיים לחולה, ניטור בזמן אמת, ומדדים חלופיים כגון B1+rms. אלה התקדמות מבטיח לשפר הן את הבטיחות והן את יכולת האבחנה, ומאפשרים למרפאות לדחוף את גבולות ביצועי MRI תוך שמירה על תקני בטיחות קפדניים.

ניהול SAR יעיל דורש גישה מקיפה המשלבת תאימות רגולטורית, אופטימיזציה טכנית, בדיקות המטופל, ניטור רציף. על ידי הבנת הפיזיקה של פיזור אנרגיה RF, הגורמים המשפיעים על SAR, ואת האסטרטגיות הזמינות להפחתה SAR, מומחי MRI יכולים להבטיח בדיקות בטוחות תוך מתן הדמיה אבחון האיכותית הגבוהה ביותר.

(ב) לקבלת מידע נוסף על בטיחות MRI וחשיפה לרדיו-פלור:0) ,המכללה לבטיחות ה-MRI של ה-MRI של ה-MRI (ה-MRI) של רדיולוגיה לבטיחות ב-MRI (CDC) 3 (ה-FLT:4 Safety Informations) 1, The FLT:2 American College of Radiology Safety ResourcesFLT:5) ניתן למצוא הדרכה טכנית נוספת באמצעות הוועדה הבינלאומית למניעת קרינה ו-Iizing ב-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI ב-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-I מ-I ב- 7:7 ו-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ-MRI מ