יסודות של פיזיולוגיה פיזיקה ⁇ MRA

התחדשות מגנטית Angiography בונה על העקרונות הפיזיים של התחדשות מגנטית גרעינית, אשר כבר מעודן במשך עשרות שנים לאחד ממודולי ההדמיה התכליתיים ביותר ברפואה הקלינית.כדי להבין כיצד MRA מייצרת תמונות מפורטות של המערכת הvascular, חיוני לתפוס לראשונה את הפיזיקה הבסיסית השולטת בכל היווצרות MRI.

יסודות גרעיניים מגנטיים

התופעה של התחדשות מגנטית גרעינית מקורה בנכס מכני הקוונטי של ספינה המכילה גרעיני מסוים Nuclei. Hydrogen Nuclei, כל אחד מורכב פרוטון יחיד, הם בשפע ברקמות האדם והמים.כאשר ממוקם בתוך שדה מגנטי חזק סטטי חזק, בדרך כלל החל מ 1.5 עד 3 טסלה במערכות קליניות, הרגעים המגנטיים של פרוטונים אלה מתאימים או אנטי-מקבילה לשדה זה יוצר קו מגנטינציה ארוכה של סורק לאורך זמן של סורק.

יישום הדופק רדיו בתדירות Larmor, אשר פרופורציה לחוזק השדה המגנטי, גורם למגנטיות נטו להתרחק ממצב שיווי משקל שלה.תדירות Larmor עבור מימן ב 1.5 טסלה היא בערך 63.9 MHz, ובגיל 3 טסלה היא להכפיל עד 127.8 M. מצב זה resonance הוא הבסיס הקריטי שעליו כל דור האות תלוי.

T1 ו-T2 מרגיע את הזמנים

לאחר הפסקת הדופק של RF, ההסתברות הנלהבת עוברת שני תהליכי הרפיה עצמאיים אשר מחזירים את המערכת לאיזון תרמי.FLT:0T1 hydrocioFLT:1, הנקראים גם ספין-לטיצ'ה, מתאר את ההתאוששות של מגנטיות לטווח ארוך, כאשר אנרגיה מועברת מפרוטונים מסתובבים לליטים המולקולריים שמסביב.

רקמות רכות שונות מציגות פרמטרים הרפיה אופייניים, וההבדלים הללו מהווים את הבסיס לניגוד רקמות ב-MRI המקובל.ב- MRA, עם זאת, הדם הזורם מציג התנהגות הרפיה ייחודית שניתן לנצל כדי ליצור ניגודיות גבוהה לכלי שיט.

שדות גמישים ו-ספאטלטלטל

כדי לייצר תמונות ולא רק ספקטרום פשוט, סורקי MRI מעסיקים שלושה סלילים אוטגוניים כי סופר-מנישים וריאציות ליניאריות בחוזק השדה המגנטי על פני נפח ההדמיה. Slice-s-s-s-s-s-s Choice ⁇ s לקבוע איזה מטוס צירי נרגש על ידי הדופק RF.שלב-encoding ותדירות-encoding ⁇ s אז באופן מרחבי, את האותות המסומטים לסימנים ספציפיים בתוך תהליך התצוגה הגלום של כדור הארץ הוא חייב להדגיש את התדירות גבוהה יותר מ-R.

עקרונות הפיזיקה של MRA

טכניקות MRA ממינוף שני תכונות בסיסיות של דם שממבדילות אותו מרקמות נייחות: התנועה הפיזית של פרוטונים באמצעות נפח ההדמיה והתנהגות הרפיה הייחודית של הדם ביחס לקונניכיה הסובבת.תכונות אלה מאפשרות מספר מנגנונים פיזיים נפרדים לרתום עבור הדמיה פולשנית.

Flow Dynamics and Blood Velocity פרופילים

זרימת הדם במערכת הדם האנושית מציגה דינמיקות נוזלים מורכבות המשפיעות ישירות על התנהגות האות MRA. בעורקים גדולים, זרימת היא בעיקר laminar עם פרופיל מהירות פרבולית, כלומר מהירות זרימה היא הגבוהה ביותר במרכז של הכלי וגישות אפס ליד הקיר כלי שיט.בכלי קטן יותר ואזורים של bifurcation, עלול להפוך לטרוט או להפגין דפוסים מורכבים זרימה.

הכיוון של זרימה יחסית למטוס ההדמיה הוא קריטי באותה מידה. Flow perpendicular פרוסת ההדמיה מייצרת שינויים אות מקסימלית, בעוד זרימת מטוס עשויה לייצר אפקטים עדינים יותר הבנה של המאפיינים זרימה אלה מאפשר לרדיולוגים ופיזיקאים לייעל פרמטרים הדמיה עבור אזורים שונים של פולשניות.

זמן-מה-Flight MRA Physics

זמן-מה-טיס MRA הוא טכניקת MRA שאינה-contrast בשימוש נרחב ומסתמך על העיקרון הפיזי של שיפור הקשור לזרימה.ברכישה טיפוסית של TOF, סדרה של הדופקים RF מוחלים על פרוסת הדמיה דקת במרווחי זמן קצרים.רקמה בתחנת הרפסה הופכת רוויה, כלומר המגנטיזציה לטווח הארוך שלה מופחתת שוב ושוב לפני שהיא יכולה לשחזר את התוצאות האלה בסימן נמוך מרקמות רקע קצר.

שיפור מחדש של Mechanism

דם טרי זורם לתוך פרוסת ההדמיה מבחוץ הנפח לא חווה את הדופק השטחה ולכן שומר על מגנטיזציה מלאה ותיקה. כאשר הדם הזה הוא נרגש לאחר מכן על ידי הדופק הבא RF, הוא מייצר אות חזק הרבה יותר מאשר הרקמות הרווי שמסביב.אפקט זה ידוע כמו הגדלת זרימת הדם, והוא בולט ביותר כאשר המהירות של זרימת הדם מספיקה כדי להחליף לחלוטין את הדם בתוך החלקה בין התדירות של דמעמה לדרגה 1.

הגבלות של TOF MRA

בעוד אלגנטי בפשטות שלה, TOF MRA יש כמה מגבלות פיזיות. דם איטי, כמו נתקל בעורקים או פלחי אמנותיים דיסלקטיים, עשוי להיות רווי לפני היציאה נפח ההדמיה, המוביל לאובדן של אות. זרימת טורבולנט, במיוחד במקרים ספציפיים כלי שיט או אזורים סטרנוטיים, גורם פעמוני דלקת מטשטשים מבעיתים כי מתגלה כמו ירידה דם, בנוסף עם ממצאים קצרים כגון:

שלב ה-MRA Physics

שלב הניגוד MRA מנצל את השינויים בשלב שנצברו על ידי העברת ספינים כפי שהם עוברים דרך ⁇ שדה מגנטי.טכניקה זו מספקת לא רק תמונות אנטומיות של כלי דם, אלא גם מידע מהיר כמותי שניתן להעריך את המשמעות המודינמית של נגעים פולשניים.

Velocity Encoding Gradients

דופק דו קוטבי מוחל לאורך כיוון שנבחר.ה ספינים ניסיון שווה של הצטברות שלב חיובי ושלילי של שני lobes ⁇ , וכתוצאה מכך שינוי שלב אפסי.הזיז ספינים, עם זאת, ניסיון שינוי שלב נטו ביחס לקצב שלהם לאורך שלב ⁇ כיוון. על ידי רכישת שתי קבוצות של תמונות עם ⁇ הפוכה ו subtracting אותם, הרקע הרירית הוא מקסימלית ומדסל את המהירות ה- NClia יכול להיות מסבך.

המונחים: Blood Flow

אחת היכולות החזקות ביותר של ניגוד שלב היא היכולת למדוד את שערי זרימת נפח באמצעות כלי שיט בודדים. על ידי שילוב המדידות המהירות על פני השטח של שטח חצי-שטח של כלי על מחזור הלב, מרפאים יכולים לחשב פרמטרים כגון נפח שבץ, פלט לב, וזרימה הפצה לאיברים ספציפיים. זה מידע כמותי הפך חשוב יותר ויותר בהערכה של תנאים כגון שחזורים אאורטיים, שרטוטים וזרמים, הפרעות מוחיות.

Contrast-Enhanced MRA

Contrast-enhanced MRA מייצג גישה פיזית שונה לחלוטין לדימות פולשניות, מסתמכת על אפקט קיצור T1 של סוכנים ניגודים פרמגנטיים ולא על דינמיקה של ויזואליזציה כלי שיט.

סוכני קונטרסט מבוססי Gadolinium-based Contrast Agents

קלינית אישרה gadolinium chelates מכיל שבעה אלקטרונים לא מחוסנים שיוצרים תנודות שדה מגנטיות חזקות. כאשר סוכנים אלה מוזרקים באופן בלתי רציונאלי, הם מחלקים בתוך תא הvascular במהלך המעבר הראשון וקצרים באופן דרמטי את זמן הרפיה T1 של דם. טיפוסי T1 ערכים של 1.5 בטסלה ירידה של כ 1200 שניות עד 100 מיליטרה שנייה לאחר ניהול זה מאפשר צמצום יעיל מאוד של דימות דם.

תזמון שיקולים ב- CE-MRA

התזמון הפיזי של רכישת תמונות ביחס להזרקה המנוגדת הוא קריטי עבור מוצלח CE-MRA. שלב האמנותי מתחיל בערך 15-25 שניות לאחר הזרקת ההתפרצות במחזור ההיקפי, בהתאם לאתר ההזרקה וגורמים ספציפיים לחולה כולל פלט לב.מבחן תזמון או אלגוריתם זיהוי בולוס אוטומטי משמש בדרך כלל כדי לסנכרון את רכישת קווי k-מרחב מרכזיים עם פסגות ארטסוריות מאוחר יכול להראות סימנים בעייתיים, אבל תכונות מוקדמות יותר.

שיטות מתקדמות ויישומים

האבולוציה המתמשכת של הפיזיקה של MRA ממשיכה לייצר טכניקות חדשניות שענות על מגבלות ארוכות ולהגדיל את היכולות הקליניות.

4D Flow MRI

ארבעה ממדים זורמים MRI, הנקרא גם זמן-resolved שלב תלת-ממדי ניגוד MRA, רוכש נתונים מהירים בכל שלושת הממדים מרחביים לאורך מחזור הלב.טכניקה זו מספקת מידע המומי כולל מהירויות שיא, כרכים זרימה, לחץ קיר שר, ולחצים ⁇ הערכות לאורך שטח vascular שלם.הזמן לרכישת 4D נשאר ארוך יחסית, בדרך כלל 10 עד 20 דקות, אבל מתקדם שימוש מתמשך הדמיה מעשית יותר ויותר.

MRA Advances

חששות לגבי שימור gadolinium ברקמות חידשו עניין בטכניקות MRA שאינן קונטרסטיות מעבר לשיטות מסורתיות של TOF. אלקטרוקרדיוגרפיה שערו ציטדו כגון הדמיה דם טרי ורצף פרישה חופשי מאוזן יכול לייצר תמונות באיכות גבוהה ללא ניגודיות אקסוגנית.טכניקות אלה לעתים קרובות לנצל את הרגיעה T2 שונה בין חמצן ו deoxygenated דם או לנצל נוסחאות ספציפיות כדי לדכא רקמות דם תוך שמירה על רקע.

דם שחור

בעוד שרוב טכניקות MRA נועדו להפוך כלי דם מופיעים בהירים יחסית רקע, הדמיה דם שחור משרת את המטרה המשלימה של דיכוי אות סיכה כדי לשפר את הויזואליזציה של הקיר כלי שיט.פול הדופקים הכנה התאוששות דחייה של האות בדם זורם תוך שמירה על אות מרקמות נייח. גישה זו היא בעלת ערך במיוחד עבור פתולוגיה קירינית אפית כגון atherosclerosis, vasculitis, ו disuraluralreuralreatives.

יישומים קליניים ו-Dignostic

העקרונות הפיזיים המתוארים לעיל מתרגמים ישירות ליכולות אבחון קליניות על פני מערכות איברים מרובות.הבחירה של טכניקת MRA מתאימה תלויה בשטח הvascular של עניין, מאפיינים של המטופל, והשאלות הקליניות הספציפיות שטופלו.

Intracial MRA

זמן-of-טיס MRA נשאר עבודת הערכה לא פולשנית של מחזור הדם intracranial. 3-ממדי לרכישות עם מספר רב של סלאבים חפיפים מספקים הדמיה מצוינת של מעגל וויליס ואת הענפים העיקריים שלה.גילוי של anneuryms intracial, arteriovenous malformations, ו vascclusions הם בין הסימנים הנפוצים ביותר ל- 90% של מרכזי רגישות גבוהה יותר מ- 10.

המונחים: MRA

Contrast-enhanced MRA היא הטכניקה המועדפת להעריך את מערכת עורקים היקפית של abdominal aorta כלי pedal. Bolus-chase כי לעקוב אחר הניגודיות בתחנות מרובות במהלך הזריקה אחת לספק angiography מקיפה ללא החשיפה של קרינת תת-טרגניציה דיגיטלית קונבנציונלית.

רננאל ומזנטרי MRA

הן טכניקות TOF והן CE-MRA מועסקות להערכת מחזור הדם והמחזוריות של מחזור הניגודיות MRA מאפשר זיהוי של זרימת עורקים כלילית, אשר יכול לעזור לקבוע את המשמעות המודינמית של סטנוסים אסטיליים. טכניקות למניעת הריון הם בעלי ערך במיוחד עבור הדמיה של כלי מינרנטי, שבו תנועה ו peristalsis ליצור אתגרים הדמיה נוספים.

אסטרטגיות לחיקוי ואסטרטגיות

(הממצאים הפיזיים הנובעים מהאינטראקציה המורכבת של זרימה, שדות מגנטיים ופרמטרי רכישת תמונות מייצגים את המגבלה העיקרית של MRA.הבנת מקורם של פריטים אלה מאפשר זיהוי והפחתה שלהם.FLT:0Pulsatity פריטים (ראה להלן) של מקורות הדמיה פיזית של מחזורית או ירידה בממשקים קצרים של מחזוריים במהירות הדם לאורך מחזור הדם, ויכולים לייצר רוחות רפאים בכיוון ה-התחילהת-השלב:

שיקולים בטיחותיים ב-MRA

העקרונות הפיזיים העומדים בבסיס MRA שולטים גם בפרופיל הבטיחות שלה.שדה מגנטי סטטי מפעיל כוחות תרגום על חומרים פררומגנטיים, מה שהופך את בדיקות החולה עבור מכשירים מושתלים חובה. ⁇ ⁇ לגרום שדות חשמליים שיכולים לגרום לגירוי עצבי היקפי בשיעורי סלואוגני גבוה, למרות שסורקים מודרניים פועלים בתוך גבולות בטיחות מבוססים.

כיוונים עתידיים

הפיזיקה של MRA ממשיכה להתפתח כטכניקות חדשות מפותחות ומאומתות.דמיית אולטרה-גבוהה בשדה ב-7 טסלה ומעבר מציעה יחס אות-לכאורה משופר ופתרון מרחבי לויזואליזציה של כלי קטנים, אם כי אתגרים הקשורים B1 בהומוגניות וקצב ספיגה ספציפי מוגבר חייב להיות מטופלים בסופו של דבר. A בינה מלאכותית גישות מוחלות להאיץ את רכישת התמונה, הפחתת פריטים, תמצית כמותית של פרמטרים של MRAC.

ההתקדמות המתמשכת בעקרונות הפיזיים והיישום המעשי של MRA מבטיחה שהטכניקה תישאר אבן הפינה של הדמיה לא פולשנית של דם לא פולשני לעתיד הנראה לעין.המשחק המתוחכם של שדות מגנטיים, אנרגיה בתדר רדיו, דינמיות זרימה, ופיסיקה ניגודית ממשיך להניב מידע אבחון שלא ניתן להעלות על הדעת רק לפני כמה עשורים.