تصویربرداری تشدید مغناطیسی

تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) تصاویر مقطعی را از سیگنال تشدید مغناطیسی هسته‌ای هسته‌های هیدروژن در بدن ایجاد می‌کند. پروتون‌ها که در یک میدان مغناطیسی قوی قرار گرفته و توسط پالس‌های فرکانس رادیویی تحریک می‌شوند، سیگنالی را منتشر می‌کنند که قدرت آن به چگالی پروتون و خواص آرامش بافتی بستگی دارد؛ کدگذاری فضایی با گرادیان‌های میدان مغناطیسی این سیگنال را به تصویر تبدیل می‌کند. MRI کنتراست عالی بافت نرم را بدون تابش یونیزان فراهم می‌کند.

Definition

تصویربرداری تشدید مغناطیسی یک تکنیک توموگرافی است که سیگنال تشدید مغناطیسی هسته‌ای کدگذاری شده فضایی هسته‌های هیدروژن بافت را ترسیم می‌کند، با کنتراستی که عمدتاً توسط چگالی پروتون و زمان‌های آرامش T1 و T2 کنترل می‌شود.

Scope

این موضوع شامل مبانی فیزیکی سیگنال تشدید مغناطیسی، نقش چگالی پروتون و زمان‌های آرامش T1 و T2 در ایجاد کنتراست بافتی، استفاده از گرادیان‌های میدان برای کدگذاری فضایی، و نحوه وزن‌دهی توالی‌های پالس مختلف به یک تصویر است. این یک مرجع در مورد چگونگی نمایش آناتومی توسط MRI است، نه یک راهنمای بالینی.

Core questions

• چگونه سیگنال تشدید مغناطیسی هسته‌ای پروتون‌ها در یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود؟
• چگونه چگالی پروتون و زمان‌های آرامش T1 و T2 کنتراست بافتی را ایجاد می‌کنند؟
• چگونه گرادیان‌های میدان مغناطیسی موقعیت فضایی را در سیگنال کدگذاری می‌کنند؟
• چگونه توالی‌های پالس تعیین می‌کنند که یک تصویر T1-وزن‌دهی شده است یا T2-وزن‌دهی شده؟

Key concepts

• تشدید مغناطیسی هسته‌ای هسته‌های هیدروژن
• چگالی پروتون
• آرامش T1 (طولی)
• آرامش T2 (عرضی)
• گرادیان‌های میدان مغناطیسی و کدگذاری فضایی
• توالی‌های پالس و وزن‌دهی تصویر
• تابش غیر یونیزان

Mechanisms

هنگامی که بدن در یک میدان مغناطیسی استاتیک قوی قرار می‌گیرد، هسته‌های هیدروژن با میدان هم‌راستا می‌شوند و می‌توانند توسط یک پالس فرکانس رادیویی منحرف شوند؛ با آرامش یافتن، آن‌ها یک سیگنال فرکانس رادیویی منتشر می‌کنند. دامنه سیگنال منعکس‌کننده چگالی پروتون محلی است، در حالی که نرخ‌های بازیابی (T1، آرامش طولی) و واپاشی (T2، آرامش عرضی) بین بافت‌ها متفاوت است و منبع اصلی کنتراست را فراهم می‌کند (Pykett et al., 1982). گرادیان‌های میدان مغناطیسی که بر روی میدان اصلی قرار می‌گیرند، فرکانس و فاز تشدید را به موقعیت وابسته می‌کنند، که به سیگنال اجازه می‌دهد به صورت فضایی کدگذاری شده و به یک تصویر بازسازی شود (Lauterbur, 1973). با تغییر زمان‌بندی پالس، توالی‌ها می‌توانند T1-وزن‌دهی شده، T2-وزن‌دهی شده یا چگالی پروتون-وزن‌دهی شده باشند و بر خواص بافتی مختلف تأکید کنند. فیزیک دقیق در مراجع استاندارد پوشش داده شده است (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

MRI کنتراست بافت نرم برتری را برای نمایش آناتومی عصبی، اسکلتی-عضلانی و احشایی بدون تابش یونیزان فراهم می‌کند، و رابطه بین وزن‌دهی توالی و ظاهر بافت برای خواندن این تصاویر اساسی است (Pykett et al., 1982). این مدخل نحوه نمایش آناتومی توسط MRI را توضیح می‌دهد و مبنایی برای تصمیمات تشخیصی یا درمانی فردی نیست.

History

MRI از طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای اواسط قرن بیستم رشد کرد. در سال 1973، پل لاتربور نشان داد که گرادیان‌های میدان مغناطیسی می‌توانند سیگنال NMR را به صورت فضایی کدگذاری کنند تا تصاویر را تشکیل دهند، و پیتر منسفیلد روش‌هایی را برای کدگذاری و بازسازی سریع فضایی ارائه کرد؛ این دو جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی سال 2003 را به اشتراک گذاشتند. اصول بالینی اولیه در دهه بعدی تثبیت شد (Pykett et al., 1982)، پس از آن قدرت میدان‌های بالاتر و توالی‌های سریع‌تر به تدریج کاربردهای آناتومیکی این تکنیک را گسترش دادند.

Key figures

• Paul Lauterbur
• Peter Mansfield

Seminal works

• lauterbur-1973
• pykett-1982

Frequently asked questions

چرا MRI از تابش یونیزان استفاده نمی‌کند؟

MRI سیگنال خود را از هسته‌های هیدروژن که به یک میدان مغناطیسی قوی و پالس‌های فرکانس رادیویی پاسخ می‌دهند، تولید می‌کند و نه از اشعه ایکس، بنابراین بیمار را در معرض تابش یونیزان قرار نمی‌دهد.

چه چیزی تعیین می‌کند که یک تصویر T1-وزن‌دهی شده است یا T2-وزن‌دهی شده؟

زمان‌بندی توالی پالس تعیین می‌کند که کدام خاصیت آرامش بر کنتراست غالب است: پارامترهای مناسب باعث می‌شوند تصویر بر آرامش T1 (طولی) یا T2 (عرضی) تأکید کند و نحوه ظاهر شدن بافت‌ها را تغییر دهد.