« יסודות של Spin Echo Imaging ב-MRI

הדמיה מגנטית (MRI) מסתמכת על האינטראקציה בין פרוטונים מימן בגוף, שדה מגנטי חזק סטטי, ובדיוק זמן רדיו קידוד (RF) הדופק רצף הדופק הבסיסי ביותר עבור יצירת תמונות קליניות הוא רצף הספין-הד (SE) בספין-דאז'י קבוע, אך דופק RF ראשוני של קו-פעמנטליזציה לתוך המטוס ההפוך, לאחר מכן ספין-פעוטים לאחור של מחזור זמן של חזרה מגנטית (R) ב-זמנית לאחור של זמן-פעמיית (R2).

רכישת נתוני שטח K-space עבור ספין הילוך סטנדרטי דורשת זוג חדש 90 מעלות-180 מעלות לכל שלב-הפעולה. עבור 256×256 ממטריקס עם TR של 2000 מ"מ, זמן הרכישה הכולל יכול לגשת 9 דקות או יותר. זה הגבלה המונעת את התפתחות של טכניקות מהירות, בעיקר ספינ ספין אקו (FSE), שהוצג בתחילת שנות ה-90.

הפיזיקה של ספין אקו המהיר (FSE) Sequences

מהיר ספינאו (FSE), הידוע גם בשם Turbo Spin Echo (TSE) על פלטפורמות מסוימות, מפחית באופן דרמטי את זמן הסריקה על ידי רכישת שורות מרובות של k-space בתוך זמן החזר יחיד. במקום דופק אחד 180 מעלות, רכבת של פעימות חלל צמוד 180 מעלות מוחל לאחר ה- 90 מעלות צלזיוס (הציטוט הראשוני) כל דופק ממקד מחדש יוצר ספין, וכל שלב הוא מהדהד בנפרד על קו ה-פעמי של TRD (T) הוא נקרא מספר שונה של קו ה-L).

העיקרון הפיזי המאפשר האצה זו הוא שימור של מגנטיזציה הפוכה דרך אירועים רבים מיקוד מחדש.לאחר הדופק 90 מעלות, מגנטיזציה dephases ולאחר מכן הוא מודגש על ידי הדופק הראשון 180 מעלות כדי ליצור את הד הראשון.לאחר זה מדגימה, דופק 180 מעלות השני מדגיש את מגנטיזציה הנותרים שוב, לייצר הד השני, וכן הלאה על טווח ETL 2 יכול להיות במהירות גבוהה יותר מאשר רצף של 16 פעמים, אם כי זהה באופן קבוע, אם כי הוא מסוגל להיות איטי יותר מאשר רצף של זמן של רצף של רצף של רצף של 16 רצף של רצף של רצף של זמן רצף של רצף של רצף של רצף של רצף של רצף של רצף של 2.

אורך רכבת אקו ו- T2 משקל

מכיוון שכל הד ברכבת מתרחש בזמן מתקדם מאוחר יותר מהציטוט הראשוני, הדים חווים כמויות שונות של T2 דעיכה.ההד הראשון (בקיצור TE) יש את האות החזק ביותר, בעוד הדים מאוחר יותר הם בהדרגה מלוטשים בהדרגה.הצפיפות יעילה של רצף FSE הוא לא ערך בודד, אלא מורכב על ידי תזמון של הדים כי למלא את הקווים המרכזיים של שטח C2 מגובה מוקדם יותר, או קויפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפט.

גמישות זו מאפשרת רצפי FSE לייצר תמונות בעלות משקל גבוה T2 עם דיכוי שומן, שטף נוזל-הסתה התאוששות (FLAIR), או ניגודים קצרים של דחייה (STIR) ללא יחס אות נמוך טיפוסי לרעש (SNR) עונש של ספין קונבנציונלי ב TR.עם זאת, מערכת היחסים הלא ליניארית בין איתות רכבת ורקמות יכול גם להציג את התמונה מטושטשת כראוי אם לא ניתן לטשטש כראוי.

ההרחבה Shapeable Flip אנגל Refocusing and SAR Management

אחד האתגרים הטכניים המרכזיים של FSE הוא שיעור ספיגה ספציפי גבוה (SAR) המיוצר על ידי דופקים 180 מעלות חוזרים על ידי 180 מעלות. A רכבת של הדופקים בעוצמה גבוהה רבים כוח יכול לגרום חימום רקמות, במיוחד בחוזקות שדה גבוהות יותר (3T ומעלה) כדי להפחית את זה, ה- FSE המודרנית לעתים קרובות להשתמש בזווית דפוס משתנה (VFA) מחדש, שבו הדופק מחדש של הדופק פחות מ-180 מעלות צלזיוס, כדי להפחית את ההשפעה של יעילות משולבת יותר, ולהפחית את יעילות גבוהה יותר מ-180 מעלות צלזיוס.

רכבות זווית משתנה גם מאפשרות TE יעילה להיות מניפולציה באופן עצמאי של הד ספאק, נותן מעצבי רצף מעלות נוספות של חופש כדי לאזן, SNR, ומהירות הרכישה.זה חשוב במיוחד ברצף 3D FSE כגון SPACE (Siemens), CUBE (GE), ו-VISTA (ips), אשר משתמש מאוד רכבות הד ארוך וזווית לא-constant ביעילות מכסה את כל הממדים.

k-Space Trajectories: Centric vs. Sequential Ordering

שיקול פיזיקלי קריטי נוסף הוא כיצד הדים מוקצה לקווי שטח.בהוראת רצף, הדים נרכשים על מנת להגדיל את האמפליטות של שלב, החל מהשלילי ביותר ומעבור אל החיובי ביותר (או להיפך) זה פשוט אך יוצר מערכת יחסים קבועה בין מספר הד ותדירות מרחבית.

הבחירה של הזמנת משפיע הן ניגודיות והן על חפצים.לדוגמה, אם קווי שטח מרכזי נרכשים במהלך הדים המוקדמים שבהם האות הוא הגבוה ביותר, התמונה תהיה בעלת משקל חזק T2 ו-SNR טוב, אבל אם רכבת הד ארוכה ו-T2 דעיכה היא משמעותית, הדים מאוחר יותר עשויים לתרום רעש ולהפחית את ההחלטה, המוביל לטשטשת.

שיקולים טכניים מרכזיים ועקרונות ב-FSE

השפעות העברת מגנטיות

הרכבת של הדופקים RF מחוץ לחזרה ב- FSE יכולה לגרום להעברת מגנטיזציה (MT), במיוחד ברקמות עם תוכן מקרומולקולארי גבוה כגון חומר לבן, שרירים, וחוספס. זה יכול להפחית את האות מרקמות אלה, שינוי ניגודיות וייתכן לחקות פתולוגיות מתוחכמות.

« עקב T2 Decay ברחבי רכבת האגרה

ככל שרכבת הד מתקדמת, האות amplitude יורדת עקב רגיעה T2. זה אומר כי הדים שנרכשו מאוחר יותר יש אותות נמוכים יותר לשאת פחות גבוה-spatial- ⁇ מידע.אפקט נטו הוא אובדן של חדות לאורך הכיוון המייעל שלב, יצירת מראה מטושטש פחות תמונות שנרכשו עם רכבות הד ארוך.

הרעלת שומן ושינויים כימיים

רצפי FSE תואמים לטכניקות דיכוי שומן, אבל רוחב הפס הצר לפיקסלים הקשורים לרכבת הד ארוכה יכול להחמיר את פריטי השינוי הכימיים בממשקים של שומן-שומן. החלפה כימית סלקטיבית (CHESS) דיכוי או SPIR (הסתירה ספקטרלית עם דחייה) ניתן להשתמש גם לאחר שינויים כימיים כגון ttraments, אך ETL גבוה מפחית את הזמן הזמין עבור דלקות. - STIR הוא קצר (ה (ה) אשר אינו דורש התאוששות דומה, אשר דורש גם לאחר טיפול ברקמות כגון קדמית, אך ורקמות, כלומר, כלומר, אך ורקמות, כולל דחיסות, אך ורקמות, עם ⁇ , כולל טיפול כימי, כולל טיפול ברקמות שומן, אך יש צורך, אך יש צורך, אך יש צורך, אך גם לאחר טיפול ברקמות טיפול, עם טיפול ברקמות טיפול ברקמות שומן זה דורש שיפור זה דורש שיפור משקל זה דורש שיפור זה דורש שיפור זה דורש שיפור זה דורש גם לאחר טיפול ברקמות זהה, אך גם לאחר טיפול כימי, עם דחיסה, עם דחיסה, עם דחיסה, אך גם לאחר טיפול כימי, אך עדיין, אך עדיין, עם טיפול ברקמות ספציפיות, אך עדיין, עם טיפול ברקמות זה דורש שיפור זה, אך עדיין, אך

היתרונות הקליניים של ספין אקו תנאים

ניכויים בSico Time

היתרון הקליני הבולט ביותר של FSE הוא ההפחתה הדרמטית של זמן הרכישה בהשוואה לד ספין רגיל.לדוגמה, פרוטוקול המוח במשקל T2 שעשוי לקחת 6-8 דקות באמצעות SE קונבנציונלי ניתן לבצע תוך 2 דקות עם ETL של 12-16, ללא להקריב איכות אבחון. הפחתה זו אינה ניתנת לערעור עבור חולים שהם claustrophobic, רופאי ילדים או לא מסוגלים אחרת להישאר בתקופות ארוכות של אבחון עדיין.

שיפור התנועה Robustness

מכיוון שכל רכבת הד שנרכשה בתוך TR יחיד, כל תנועה המתרחשת בין TRS (כלומר, מחזורים תקופתיים כמו נשימה או peristalsis) משפיעה רק על קטע אחד של שטח במקום כל השורות.זה הופך את FSE חזק יותר באופן טבעי להילוך בחולי ברוטו מאשר SE, במיוחד כאשר בשילוב עם גלימת נשימה או נווטטורים ליישומים לב בטן.

גמישות Manipulation

רצפי FSE מאפשרים מספר רב של ניגודיות להגיע מרכישה אחת, במיוחד כאשר טכניקות דואל-echo או multi-echo מועסקות. על ידי רכישת הד מוקדם ומאוחר הד באותה רכבת, רדיולוגים יכולים ליצור צפיפות במשקל פרוטונים (PDw) ו-T2-משקל תמונות בו זמנית, או להשתמש בשני הדים כדי לחשב את מפות T2.

יתר על כן, היכולת להתאים את TE יעיל על ידי שינוי ייעוד זמן מוצהר או הד מאפשר כוונון מדויק של ניגוד עבור פתולוגיה מסוימת. TE FSE יכול לשמש עבור מוקדם T2 hyperintensity זיהוי בלוחות טרשת נפוצה, בעוד TE FSE ארוך הוא אידיאלי עבור הערכת ציסטיקה או נוזל המכיל les.

High-Resolution Imaging with Adequate SNR

מכיוון ש-FSE רוכש מספר הדים מאותה ציטוט, ניתן לסחור ביחס האות-ל-ל-אין (SNR) לזמן יחידתי הוא בדרך כלל גבוה יותר מזה של SE קונבנציונלי, במיוחד עבור רצפי TR ארוכים. יתרון זה SNR יכול להיות מסוחרר עבור פתרון מרחבי גבוה יותר: שדה קטן של ראייה, דליפות, או מזחלות גדולות יותר הן ניתנות ללא רעש מוגזם.

שקיפות ברחבי האזורים האנתרומיים

רצפים FSE הם כעת עבודת ההדמיה של T2 במשקל כמעט בכל אזור גוף: המוח, עמוד השדרה, הבטן, האגן, וקיצוניות. במוח, T2 FLAIR (באמצעות שחזור הversion) הוא תקן לזיהוי demylination, infarction, ו-FSE עם רגישות לדלקת ריאות, הוא תקן של פיזור שומן, ללא פיזור חיובי, או ירידה במשקל גבוה של דלקת ריאות.

השוואה עם טכניקות הדמיה מהירות אחרות

בעוד FSE היא שיטת הד הספין המהיר ביותר, רצפים מהירים אחרים כמו Gradient Re מה שנקרא Echo (GRE), Echo Planar Imaging (EPI), ו- Gradient Spin Echo (GRASE) יש גם תפקידים חשובים. GRE רצף מציעים אפילו מהירויות רכישה גבוהות יותר אבל לסבול מחפצים רגישים שדה T2 משקל.I משמש דיפוזיה וסימולציה הוא מאוד רגיש כדי לאפשר קידוד מהיר יותר.

פיתוחים טכנולוגיים FSE

מחקר מעמיק ו-Deep Learning Reשיקום

ההתקדמות האחרונה בחישה דחוסה (CS) ושיקום מבוסס למידה עמוקה דחפה את הגבולות של האצה FSE עוד יותר. על ידי שטח C-מרחב אקראי ולאחר מכן לשחזר תמונות באמצעות אלגוריתמים או רשתות עצביות מהפכתיות, ערכי ETL יכולים להיות מורחבים מעבר למה שהיה בעבר אפשרי, השגת 2–4× האצה נוספת תוך דיכוי של חפצים ושימור רזולוציה אלה הם מבטיחים בדיקות FSEDIUMDI (במיוחד רצף פנימי).

Multi-Slice (SMS) FSE

הדמיה רב-לשונית (SMS) רב-לשונית, ידועה גם כ- Multiband exציטוט, ניתן לשלב עם FSE כדי להרגש ולרכוש פרוסות מרובות במקביל.זה מקטין את זמן הרכישה הכולל או מאפשר יותר ברזולוציה של המטוס בתוך אותו זמן תקציב. בשילוב עם ערכי ETL בינוניים, SMS-FSE מספק תאוצה נוספת 1.5-2x עבור T2 משקל המוח ללא דימות משמעותית של ניגודיות או יותר של מערכת ההפעלה, במיוחד, במיוחד, אך הוא צורך ב-S.

3D FSE עם Extended Echo Trains (למשל, SPACE, CUBE)

רצף של 3D FSE של המדינה להשתמש רכבות הד ארוכות מאוד (ETLs של 50-200) בשילוב עם זווית משתנה מיקוד מחדש הדופק ולא selective refoing הדופקing הדופקs כדי להשיג כיסוי איזוטרופי שלושה ממדים. רצפים אלה מאפשרים מילימטרים צורך פתרון מילימטרי הוא פתרון טרופי להערכת האנטומיה המורכבת כגון העצבים, האוזן הפנימית, המפרקים מאחורי הקלעים מרובים של מערכת העצבים, הוא שיפור טבעי של דפוס, לאחר שיפור מתמיד של כל שינוי דרמטי של התפתחות, לאחר שיפור סימולציה, לאחר כל שינוי זהה, הוא קבוע של שינוי דרמטי של מערכתית, לאחר כל שינוי זהה, לאחר כל שינוי זהה, לאחר שיפור מצב זהה, לאחר שיפור סימולציה של סימולציה של מערכתית, לאחר שיפור דרמטי של שינוי זהה, הוא מונחה, לאחר שיפור דרמטי של מערכתית, לאחר שיפור דרמטי של שינוי זהה, לאחר שיפור סימולציה של מערכת העצבים, לאחר שיפור זהה, לאחר שיפור מתמיד של מערכתית, הוא מונחה, לאחר כל שינוי זהה, לאחר שיפור מתמיד של מערכת העצבים הוא מונחה של מערכת העצבים של מערכת העצבים, לאחר שיפור זהה, לאחר שיפור זה הוא מונחה, לאחר שיפור זה הוא מונחה של מערכת העצבים, לאחר כל שינוי דרמטי של שינוי זהה, לאחר שיפור זהה של

מסקנה

רצפים מהירים של Spin Echo הם אבן הפינה של MRI קליני מודרני, מעומק בפיסיקה האלגנטית של הדופקים מרובים ומילוי שטח k-space יעיל. על ידי המסחר כמות קטנה של T2 מטושטשת עבור הפחתות גדולות בזמן סריקה, FSE עשה דימות מהירות גבוהה ברזולוציה גבוהה של T2-משקל, להמשיך הדמיה מעשית כמעט בכל אזור.

(ב) [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]]]] [ה]]] [ה]]] [ה'[ה']'[ה']'[ה']'[ה'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''