Реферат: Материалы к контрольной по биофизике (ЯМР, МРТ)
Для того чтобы патологическое образование или ткань были различимыми магнитно-резонансное изображение должна быть контрастной, то есть должна быть разница в интенсивностях сигнала между ними и прилежащими тканями. Интенсивность сигнала, S, определяется сигнальным уравнением для определенной используемой импульсной последовательности. Вот некоторые внутренние переменные:
|
Спин-решеточное время релаксации, T1 |
|
Спин-спиновое время релаксации, T2 |
| Спиновая плотность, |
|
T2* |
Спиновой плотностью является концентрация спинов, несущих сигнал. Инструментальными переменными являются:
| Время повторения, TR |
| Время эхо, TE |
| Время инверсии, TI |
| Угол поворота, |
|
T2* |
T2* попадает в две таблицы, так как оно содержит компонент, зависящий от гомогенности магнитного поля и молекулярных движений. Сигнальные уравнения для импульсных последовательностей выглядят следующим образом:
Спин-эхо
S = k (1-exp(-TR/T1)) exp(-TE/T2)
Инверсия-восстановление(180-90)
S = k (1-2exp(-TI/T1)+exp(-TR/T1))
Инверсия-восстановление(180-90-180)
S = k (1-2exp(-TI/T1)+exp(-TR/T1)) exp(-TE/T2)
Градиентное эхо
S = k (1-exp(-TR/T1)) Sin exp(-TE/T2*) / (1 -Cos exp(-TR/T1))
В каждом из этих трех уравнений S представляет амплитуду сигнала в частотной компоненте спектра. Число k является константой пропорциональности, которая зависит от чувствительности контура регистрации сигнала томографа. Значения T1, T2, и специфичны для патологического образования или ткани. В следующей таблице приведены диапазоны значений T1, T2, и при 1.5 Т для тканей, присутствующих на магнитно-резонансной томограмме человеческой головы.
|
Tкань |
T1 (с) |
T2 (мс) |
* |
| ЦСЖ | 0.8 - 20 | 110 - 2000 | 70-230 |
| Белое вещество | 0.76 - 1.08 | 61-100 | 70-90 |
| Серое вещество | 1.09 - 2.15 | 61 - 109 | 85 - 125 |
| Менингиальная ткань | 0.5 - 2.2 | 50 - 165 | 5 - 44 |
| Мышцы | 0.95 - 1.82 | 20 - 67 | 45 - 90 |
| Жировая ткань | 0.2 - 0.75 | 53 - 94 | 50 - 100 |
*Основано на =111 для 12мM водного раствора NiCl2
Контраст, C, между двумя тканями A и B будет равен разнице между сигналом ткани A, SA и сигналом ткани B, SB.
C = SA - SB
SA и SB определяются из приведенных выше сигнальных уравнений. Для двух любых тканей существует набор инструментальных параметров, которые дают максимальный контраст. Например, в спин-эхо последовательности контрастность между двумя тканями есть функция TR, графически представленная сопровождающей кривой.
Для того чтобы быть уверенным в том, что сигналы от всех шагов фазового кодирования приобрели одинаковые свойства, к каждому процессу сбора данных для изображения к последовательности прибавляется несколько уравновешивающих циклов. Необходимость этого можно увидеть, рассмотрев компоненты MZ и MXY, как функцию от времени в последовательности типа 90-FID.Заметим, что поперечная намагниченность от 90o-импульса достигает равновесия после нескольких циклов TR. Это увеличивает время отображения на несколько периодов TR.
Комитет магнитного резонанса для обозначения механизма преобладающей контрастности изображения принял следующую номенклатуру. Изображения, контраст которых в основном определяется разностями T1 тканей, называются T1 -взвешенными изображениями. Аналогично для T2 и , изображения называются T2-взвешенными протон-взвешенными. В следующей таблице приведен набор условий, необходимых для получения взвешенных изображений.