1 / 37

MRI-perusteet, OSA 2 Kuvauslaite

MRI-perusteet, OSA 2 Kuvauslaite. Jukka Jauhiainen Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Magneettikuvauslaitte kaavakuvana. Laitteiden jaottelu. Matalakenttä/korkeakenttälaitteet Matalakenttä B 0 < 1,0 T Korkeakenttä B 0 > 1,0 T Suurimmat kentät 3 T Suljetut/avoimet

Download Presentation

MRI-perusteet, OSA 2 Kuvauslaite

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. MRI-perusteet, OSA 2 Kuvauslaite Jukka Jauhiainen Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö (C) Jukka Jauhiainen 2001

  2. Magneettikuvauslaitte kaavakuvana (C) Jukka Jauhiainen 2001

  3. Laitteiden jaottelu • Matalakenttä/korkeakenttälaitteet • Matalakenttä B0 < 1,0 T • Korkeakenttä B0 > 1,0 T • Suurimmat kentät 3 T • Suljetut/avoimet • Suljetut yleensä korkeakenttälaitteita • Avoimia käytetään lähinnä interventioissa (C) Jukka Jauhiainen 2001

  4. Korkeakenttälaite (C) Jukka Jauhiainen 2001

  5. Avomagneetti (Picker Proview) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  6. Periaatteellinen rakenne ja B0-kentän suunta (C) Jukka Jauhiainen 2001

  7. Magneettivuon tiheys • Magneettikentän kenttäviivat ovat suljettuja ympyröitä. • Kenttäviivojen suunta on etelänavalta (S) pohjoisnavalle (N) • Magneettivuon tiheys kuvaa sitä, kuinka paljon kenttäviivoja kulkee tietyn pinnan läpi, yksikkö Tesla (T) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  8. Suljetun laitteen ominaisuuksia • Homogeeninen magneettikenttä • Päästään suurempiin kenttävoimakkuuksiin • Mahdollistaa nopean kuvantamisen (EPI) • Edistykselliset kuvausmenetelmät • MRA, fMRI, DWI, PWI, MRS • Potilas ”piilossa” putkessa (C) Jukka Jauhiainen 2001

  9. Avomagneetin ominaisuuksia • Matala kenttävoimakkuus • Epähomogeenisempi kenttä • Huonompi kuvanlaatu • Rasvasuppressio vaikeaa (pieni kemiallinen siirtymä) • Soveltuu lapsille ja klaustrofobisille • Mahdollistaa pääsyn potilaaseen kuvauksen aikana (leikkaukset, interventiot) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  10. B0-kenttä voidaan tehdä kolmella menetelmällä • Kestomagneetit • Resistiiviset sähkömagneetit • Suprajohtavat sähkömagneetit (C) Jukka Jauhiainen 2001

  11. Kestomagneetit • Muodostuu useasta kerroksesta ferromagneettisia lohkoja • Valmis komponentti magnetisoidaan käyttäen voimakasta sähkömagneettia • Kentän voimakkuus max. 0,3 T • ERITTÄIN paivava (7 - 12 tn) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  12. Kestomagneetin edut ja haitat • Etuja • Alhaiset tuotanto- ja käyttökustannukset • Pieni hajakenttä • Haittoja • Matalakenttälaite • Erittäin painava (C) Jukka Jauhiainen 2001

  13. Resistiiviset sähkömagneetit • Muodostuvat useista johdinkeloista eli käämeistä • Joko rauta- tai ilmasydämisiä • Rautasydämellä saadaan vahvistettua ja suunnattua B0-kenttää • Ilmasydämiset keveitä, mutta kentän ylläpito vaatii enemmän energiaa • Kentän voimakkuus max. 0,2 T (C) Jukka Jauhiainen 2001

  14. Rautasydämisen etuja ja haittoja • Etuja • Alhaiset tuotantokustannukset • Helppo kelojen huolto • Pieni hajakenttä • Voidaan kytkeä pois päältä • Haittoja • Suuri energian kulutus • Tarvitsee vesijäähdytyksen • Kenttä saattaa olla epästabiili (C) Jukka Jauhiainen 2001

  15. Ilmasydämisen etuja ja haittoja • Etuja • Alhaiset tuotantokustannukset • Helppo kelojen huolto • Voidaan kytkeä pois päältä • Haittoja • Suuri hajakenttä • Suuri energian kulutus • Tarvitsee vesijäähdytyksen (C) Jukka Jauhiainen 2001

  16. Suprajohtavat sähkömagneetit • Kaikissa korkeakenttälaitteissa • Kentän muodostaa johdinkeloissa kulkeva virta • Kelat valmistettu niobi-titaani-seoksesta, joka muuttuu suprajohtavaksi alle 9,5 K:n lämpötiloissa • Suprajohteessa sähkövirta kulkee ilman sähkövastusta (C) Jukka Jauhiainen 2001

  17. Suprajohtavat magneetit II • Kelojen ympärillä on nestemäistä heliumia, joka pitää lämpötilan riittävän alhaalla • Kerran keloihin ajettu virta kiertää siellä käytännössä ”ikuisesti” ilman että sinne tarvitsee syöttää lisää virtaa. (C) Jukka Jauhiainen 2001

  18. Etuja ja haittoja • Etuja • Korkea kenttävoimakkuus • Hyvä kentän homogeenisuus • Pieni tehonkulutus • Hyvä signaali-kohinasuhde • Nopeus • Haittoja • Korkeat valmistuskustannukset • Jäähdytys vaivalloista • Tietyt kuvausvirheet korostuvat korkeassa kentässä (C) Jukka Jauhiainen 2001

  19. Shimmaus • Operaatio, jolla parannetaan magneettikentän homogeenisuutta • Oltava < 5 ppm • Passiivinen • Kenttä muokataan sopivasti sijoitetuilla raudanpalasilla • Aktiivinen • Putkessa on joukko (esim. 30) ns. shimmauskeloja. • Tietokone säätää automaattisesti niiden virtaa kuvauksen aikana (C) Jukka Jauhiainen 2001

  20. Gradienttikelat • Kuvan paikkakoodaaminen vaatii, että jokaisessa kuvan vokselissa on hieman eri kenttä • Muutokset staattiseen B0-kenttään tehdään gradienttikelojen avulla. • Ominaisuuksia • Lineaarisuus, • Jyrkkyys (mT/m) • Nousuaika eli slew rate (mT/m/ms) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  21. Gradienttikentän synnyttäminen (C) Jukka Jauhiainen 2001

  22. Todellinen x-gradienttikela (C) Jukka Jauhiainen 2001

  23. Pyörrevirrat • Muuttuva magneettikenttä indusoi johteeseen muutosta vastustavan virran • Gradienttikentät aiheuttavat myös potilaan sisälle sähkövirran ! • Kuvaustilanteessa on varmistettava, ettei kelojen johtoihin synny silmukoita • Kaikki metalliesineet poistettava potilaalta • Potilasta, jolla on metallia elimistössään EI SAA KUVATA ! (C) Jukka Jauhiainen 2001

  24. B1-kenttä • B1-kentällä tehdään protonien viritys • Kenttä värähtelee protonien resonanssitaajuudella, joka riippuu kenttävoimakkuudesta (9 - 85 MHz) • Osat • RF-lähetin • RF-vastaanotin • Kuvauskelat (C) Jukka Jauhiainen 2001

  25. RF-lähetin • Taajuusgeneraattori, jonka taajuutta voidaan säätää resonanssitaajuuden ympärillä • Nykyään käytetään digitaalista taajuussynteesiä • Resonanssitaajuinen signaali moduloidaan sinc-funktiolla • Moduloitu signaali viedään RF-tehovahvistimelle • Sieltä edelleen RF-lähetyskelalle (C) Jukka Jauhiainen 2001

  26. RF-vastaanotin • Mittaa magnetoitumavektorin indusoimaa virtaa vastaanotinkelassa • Vastaanotettu RF-teho on noin yksi miljardisosa lähetystehosta ! • Vastaanotin- ja lähetinkelat voivat olla rakennettu samaan kelaan (pääkela) tai ne voivat olla erillisiä (pintakela) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  27. RF-vastaanotin RF-kela Esivahvistin Suodatus ja demodulointi Näytteistys digitaaliseksi Talletus tietokoneen muistiin (C) Jukka Jauhiainen 2001

  28. Vastaanotinkelat • Kerää varsinaisen MR-signaalin kohteesta ! • Käytännön työssä magneettihoitaja valitsee kuvauskohteen mukaan sopivan vastaanotinkelan • AINOA tässä esitelmässä esille tuleva värkki, jonka toiminta on todella hyödyllistä ymmärtää :) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  29. Vartalokela (body coil) • Käytetään lähinnä kohteen paikannuskuvaukseen (localizer) • Laaja kuva-ala • Huono signaali-kohinasuhde • Rakennettu laitteen sisään, ei näy ulospäin • Pystyy sekä lähettämään että vastaanottamaan (C) Jukka Jauhiainen 2001

  30. Pintakela (surface coil) • Yksinkertaisimmillaan pelkkä virtasilmukka • Voi olla käännetty satulan muotoon • Polvi- ja olkapääkelat • Asetetaan kuvattavan kohteen päälle • Herkkyys pienenee nopeasti kun etäisyys kohteen pinnalta kasvaa • Ainoastaan vastaanotto (lähettimenä esim. vartalokela) (C) Jukka Jauhiainen 2001

  31. Polvikelan asettelu (C) Jukka Jauhiainen 2001

  32. Tilavuuskelat (volume coils) • Kerää signaalin tilavuudesta, joka jää useamman kelan sisäpuolelle • Ehdottomasti yleisin on pääkela • Sekä lähetys että vastaanotto • Erinomainen signaali-kohinasuhde (C) Jukka Jauhiainen 2001

  33. Pääkela ... (C) Jukka Jauhiainen 2001

  34. Signaali-kohinasuhde • Yleinen periaate: Signaali-kohinasuhde on sitä parempi, mitä pienempi on vastaanotinkelan pinta-ala • Pienet pintakelat tuottavat parhaan signaalin, mutta vain hyvin rajalliselta alueelta. • Isot kelat keräävät laajemmalta alueelta kohinaisempaa kamaa (C) Jukka Jauhiainen 2001

  35. Phased-array-kelat • Ideana on liittää yhteen monta pientä pintakelaa • Voidaan kerätä laajalta alueelta voimakas signaali ! • Kunkin erillisen kelan keräämä signaali viedään erillisiin RF-vastaanotinkanaviin • Kanavien signaalit yhdistetään tietokoneella yhdeksi kuvaksi • Tyypillinen sovellus on selkäkela • Ei (yleensä) voida käyttää EPI:n kanssa (C) Jukka Jauhiainen 2001

  36. Phased-array kela (C) Jukka Jauhiainen 2001

  37. Kuvauksen valmistelu • Kun potilas on putkessa ja oikea kela valittuna, magneettihoitaja käynnistää varsinaisen kuvauksen • PRESCAN säätää mm. • Resonanssitaajuuden kohdalleen • RF-lähettimen lähetystehon • RF-vastaanottimen vahvistuksen • Aktiivinen shimmaus (”autoshim”) • Nyt ollaankin valmiita aloittamaan itse kuvaus... (C) Jukka Jauhiainen 2001

More Related