Download - Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
1/22
Ministerul Inv mntului Republicii Moldova
Universitatea Tehnica din Moldova
Facultatea CIM
Catedra Microelectronic si dispozetivi cu semiconductori
Proiect la EMI
Tema: Imagistic medical cu rezonan magnetic nuclear
a efectuat: Gordienco Sergiu
st. gr. ME-081
a verificat dr. conf. univ. Sergiu isianu
Chi inau 2011
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
2/22
Cuprins
1. PRINCIPIILE GENERALE ALE IMAGISTICII MEDICALE ........................................................................ 3
TOMOGRAFIA.............................................................................................................................................................. 4
2. IMAGISTIC DE REZONAN MAGNETIC NUCLEAR .............................................. .......... .............. 5
PRINCIPII.....................................................................................................................................................................5
SPECTREDEREZONANMAGNETICNUCLEAR....................................................................................................8
3. SPECTROSCOPIA RMN BIDIMENSIONAL ..................................................................... ................... ...... 10
4. RELAXAREA SPINILOR ................................................................................................................................. . 10
5. IMAGISTICA DE REZONAN MAGNETIC (IRM) ........................................................................ ........ 12
6. INSTALAIA ...................................................................................................................................................... 13
7. EXEMPLU DE OFERT COMERCIAL DE SISTEM RMN ................................................................... ... 14
2
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
3/22
1.Principiile generale ale imagisticii medicale
Sintagma imagistic medical se refer la obinerea de informaii privind starea fiziologic ori
patologic, pe baza interpretrii imaginii unei poriuni a corpului. Definit n felul acesta termenul este
foarte larg deoarece imaginile ce se pot obine se bazeaz pe fenomene diferite, deci poart informaiediferit. Ele au totui unele elemente comune: reprezint imagini construite, folosind mijloace tehnice
avansate, pe baza rspunsului organismului la interaciunea cu factori fizici. Fectorul fizic poate fi purtat
de un factor chimic, de exemplu radiofarmaceuticele. n acest caz, interaciunea are loc ntre ctructurile
bologice i factorul chimic, cel fizic fiind ns purttorul informaiei.
Interaciunea cu factorul fizic implic cedarea unei cantiti de energie esutului. Cu ct energia
cedat este mai mare, cu att investigaia respectiv poate avea efecte colaterale mai importante.
Imaginea se construiete de la gradul diferit n care un parametru al factorului e modificat prininteraciunea cu anumite esuturi, deci funcie de caracteristicile acestora. Valorile parametrului respectiv
sunt convertite n grade de luminozitate (nuane de gri sau culori asociate convenional) a imaginii. Cu ct
diferena ntre caractericticile esuturilor, din punct de vedere al factorului respectiv, va fi mai mare, cu
att va fi mai accentuat contrastul imaginii. Calitatea imaginii e dat de contrast i de posibilitatea de a
distinge mai multe detalii, deci de sensibilitate i de rezoloie. Calitatea imaginii e afectat de zgomotul
suprapus peste semnalul util i de eventuale artefacte1. Aceti parametri depind de rspunsul esutului dar
i de caracteristicile radiaiei incidente i de prelucrarea tehnic a raspunsului. Imaginile obinute prin
diferite tehnici difer de ntre ele, funcie de:
factorul fizic i parametrii acestuia;
mecanismul de interaciune cu materialul biologic;
mijloace tehnice folosite pentru aplicarea factorului fizic i nregistrarea rspunsului;
modul de construire a imaginii, de regul pe calculator, cel puin la tomografie; n felul
acesta se poate mbulnti calitatea imaginii.
Principalii factori fizicii utilizai astzi n imagistica medical sunt: radiaiile X (radiologie,
tomografie X sau tomodensitometrie), ultrasunetele (ecografie i tomografie cu ultrasunete); radiaiile
ionizante emise de substane radioactive, fixate, de regul, pe trasori specifici esutului investigat
(scintigrafie, tomoscintigrafie sau tomografie de emisie), cmpul electromagnetic (tomografie RMN).
1 Elemente ce nu au corespondent n structura anatomic
3
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
4/22
Tomografia
Cu oricare din aceti factori fizici se pot obine imagini tomografice. Termenul de tomografie vine
de la gr. tom=seciune, deci nseamn obinerea unor imagini pe seciuni. Prima etap este stabilirea
seciunii ori seciunilor pe care se face nregistrarea. n continuare seciunea se mparte n elemente de
volum (voxel = volum element) i trebuie obinut un semnal corespunznd rspunsului individual alfiecruia. Odat nregistrate aceste semnale imaginea se construiete de ctre un calculator n aa fel nct
fiecrui element de volum s-i corespund un element de imagine (pixel=picture element). Un parametru
al rspunsului tisular, cel mai adesea intensitatea, dar nu numai, se traduce n grade de luminozitate
(uneori culoare) a pixel-ului corespunztor, astfel nct matricea reprezint o matrice de elemente (puncte)
de luminozitate. Fiecrui element de imagine corespunzndu-i un element de volum, cu ct matricea e mai
mare, cu att elementul de volum e mai mic.
Evident, nu se pot distinge detalii mai mici dect un voxel. Micorarea voxel-ului duce ns, deregul, la mrirea zgomotului.
4
Element de volum
voxel
Element de imagine
pixel
Corespondena element de volum element de imagine n tomografie
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
5/22
Prin nregistrarea unui numr mare de seciuni adiacente, se poate construi, pe calculator o imagine
tridimensional (3D), care apoi poate fi examinat n orice seciune: planuri diferite i unghiuri diferite.
2.Imagistic de rezonan magnetic nuclear
Principii
O particul n micare de rotaie e caracterizat de un moment cinetic (L), vector perpendicular pe
planul traiedtoriei, dependent de masa i viteza particulei i raza traiectoriei, deci descrie caracteristicile
micrii: L~mvr.
O sarcin electric n micare este influenat de un cmp magnetic, deci se comport ca un mic
magnet, caracterizat printr-un moment magnetic. Momentul magnetic e tot un vector perpendicular pe
planul traiectoriei, sensul depinnzd de semnul sarcinii.
Electronul are un moment cinetic i, respectiv, un moment magnetic orbital, corespunztor rotaiei
n jurul nucleului, dar i un moment cinetic i, respectiv, un moment magnetic de spin. Acestea din
urm ar putea fi interpretate intuitiv ca fiind corespunztoare unei micri de rotaie n jurul propriei axe.
n mecanica cuantic, momentul cinetic de spin sau spinul (S) e cuantificat, depinznd de numrul cuantic
5
d
r
L
S
S
-em
e
S
+e mp
Momentul cinetic i momentul magnetica. Momentul cinetic i momentul cinetic de spin al unui electron; b. Momentul cinetic de spin imomentul magnetic de spin al unui electron; c. Momentul cinetic de spin i momentul magnetic despin al unui proton; L = momentul cinetic orbital al electronului; v = viteza; r = raza orbitei; S =momentul cinetic de spin; = momentul magnetic de spin; e = sarcina elementar; m
e, m
p= masa
electronului, respectiv a protonului
a. b. c.
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
6/22
de spin (s), S= s=( h2 ) s , ce poate lua valorile s=1 /2 . Momentul magnetic corespunztor (de spin)are valoarea:
=gS=g( h2 ) s ; []=J/Tunde: =e/2m=raport giromagnetic;
g=factorul lui Land, constant ce depinde de natura particulei;
h=constanta lui Plank;
S=moment cinetic de spin;
s=munr cuantic de spin, s=1/2,-1/2.
Momentul magnetic se msoar n joule/tesla (J/T).
Mrimea B=h/2=he/4me se numete magnetonul lui Bohr (me=masa electronului) se poate
considera o cuant de moment magnetic. n mod similar protonul are i el moment magnetic de spin. Se
definete magnetonul nuclear, N=hN/2=he/4mp, n care s-a nlocuit masa electronului cu a protonului
(mp); N este raportul giromagnetic al protonului. Magnetonul nuclear e cu trei ordine de marime mai mic
dect magnetonul lui Bohr deoarece masa protonului este mai mare. Se constat i se demonstreaz n
mecanica cuantic faptul, inexplicabil n cadrul mecanicii clasice, ca neutronul, dei neutru, are totui un
moment magnetic de spin, egal cu al protonului. Ca i n cazul electronului, nucleolii se asociaz in
perechi de spin opus (+1/2 i 1/2), astfel nct pentru un numr par, spinil total e nul.
Pentru un nucleu, cuprinznd un numr Z de protoni i A-Z neutroni, momentul magnetic de spin
total se obine prin nsumarea momentelor corespunztoare protonilor i, respectiv, neutronilor. Sunt
posibile trei cazuri:
att protonii ct i neutronii sunt n numr par (A i Z pare); rezult un spin nul;
numrul de mas (A) e impar, deci fie protunii, fie neutronii, sunt n numr impar; rezult un
spin semintreg (+1/2 sau 1/2);
A e par i Z impar, ceea ce nseamn c att protonii ct i neutronii sunt n numr impar;
spinil este ntreg (1), deoarece spinul semintreg rezultat pentru fiecare tip de nucleoni n partese adun, dnd 1.
Dac o particul, avnd un moment magnetic nenul, e plasat n cmp magnetic (B), asupra ei se
exercit un cuplu de fore, ceea ce imprim o micare de precesie, precesia Larmour, avnd ca ax direcia
cmpului magnetic, n urma creia se va orienta pe direcia lui B. E o micare similar cu a unui titirez.
Viteza unghiular (L) i, respectiv, frecvena (L) micrii de presesie sunt date de relaiile:
6
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
7/22
L=gB; L=L/2=g(/2)B.
nmulind frecvena cu constanta lui Plank, se regsete expresia magnetonului. Deci
hL=g(h/2)B=gBB pentru electron
hL=gN(Nh/2)B=gNNB pentru un proton.
Deci L, frecvena Larmoure a protonului, e proporional cu inducia cmpului magnetic i cu
magnetonul nuclear. Ea este de ordinul MHz, aadar n domeniul de radiofrecven.
Dac o particul avnd un moment magnetic se plaseaz ntr-un cmp magnetic uniform de
inducie B, ea va avea o energie potenial =-B=-gNNBs.
Comparnd aceast relaie cu expresia frecvenei Larmoure, rezult c la o variaie a numrului
cuantic de spin cu 1 unitate (ntre 1/2 i +1/2), energia variaz cu =hL.
Deci ntr-un cmp magnetic, protonul se poate afla n dou stri energetice, cea mai joas
corespunznd spinului +1/2. Cele dou stri reprezint o orientare paralel (p), respectiv, antiparalel (a),
7
Micarea de precesie a protonului n cmp magneticB = inducia cmpului magnetic; = momentul magnetic;
L= viteza unghiular a precesiei Larmour;
= unghiul format de momentul magnetic i inducia cmpului magnetic
B
B
L
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
8/22
cu direcia cmpului. La echilibru, ntr-o populaie de protoni, repartiia pe cele dou nivele este dat de
relaia lui Boltzmann: e kThB
a
p
N
N2
= , n care:
Np i Na reprezint numrul de protoni aflai pe cele dou nivele (paralel, respectiv antiparalel).B=inducia cmpului magnetic;
k=constanta lui Boltzmann;
h=constanta lui Plank;
T=temperatura absolut.
Raportul are o valoare puin mai mare dect 1, deci pe nivelul fundamental se afl mai puini
protoni. n consecin, la echilibru, N rezultant e paralel cu inducia cmpului magnetic (B).
Pentru ca un proton s treac de pe nivelul fundamental pe nivelul excitat, trebuie s i se furnizeze
o energie egal cu . Deci el poate absorbi o radiaie electromagnetic de frecven egal cu frecvena
Larmoure; este frecvena de rezonan. Sup cum reiese din relaiile de mai sus, aceast frecven e
proporional cu inducia cmpului magnetic B.
Spectre de rezonan magnetic nuclear
O populaie de nuclee cu spin nenul, plasat ntr-un cmp magnetic uniform i constant se
repartizeaz, aa cum am vzut ntre cele dou nivele energetice conform legii lui Boltzman. Dac peste
acest cmp se suprapune un cmp electromagnetic cu frecvena Larmour, spinii absorb energia i pot trece
rapid pe nivelul energetic superior; ei intr n rezonan cu cmpul EM. Reorientarea spinilor induce o
tensiune electromoroare ntr-o nfurare ce nconjoar proba. Aplicndu-se un cmp electromagnetic de
8
Nivelele energetice ale protonului
B = inducia cmpului magnetic ; Np,Na = nr de protoni cu orientare paralele i respectiv antiparalel; = diferena dintre nivelele energetice.
B = 0B 0
Np
Np
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
9/22
frecven variabil continuu (n domeniul de radiofrecven), fiecare specie nuclear cuprins n eantion
va intra n rezonan la propria frecven Larmour (=L); s-a realizat astfel un baleiaj de frecven.
nregistrndu-se semnalul se obine spectrul RMN, A(); frecvena liniilor spectrale corespunde frecvenei
Larmour a nucleelor, iar amplitudinea numrului de nuclee care absorb la frecvena respectiv.
Operaia se poate realiza i altfel: cmpul EM aplicat are o frecven constant, dar peste cmpul
B se aplic un al doilea cmp, de intensitate mult mai mic (B) i reglabil. Rezonana se obine pentru
gNN(B+B)=hL. S-a fcut un baleiaj de cmp.
n prezent, spectrele RMN se obin prin aplicarea unui semnal de radiofrecven sub forma unor
impulsuri scurte (s), de frecven fix. Acestea induc o perturbare a spinilor. Dup ncetarea impulsului,
ei revin n situaia de echilibru, printr-o precesie Larmour liber, corespunznd unui semnal sinusoidal
9
Schema de principiu a unei instalaii de spectrometrie RMNGRF = generator de radiofrecven (RF); BE = bobin de excitare; BR = bobin de recepie; P = prob;RRF = receptor de RF; AF = analiza Fourier (n cazul excitrii cu un impuls scurt de frecven fix); =frecvena; A = amplitudinea semnalului.
GRFRRF RRF
Spectru
A
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
10/22
amortizat, specific pentru fiecare specie nuclear prezent. Se nregistreaz rspunsul sistemului ca o
funcie de timp f(t). Printr-o transfirmare Fourier se obine spectrul A() al sistemului.
Frecvena Larmour, depinznd de inducia cmpului magnetic n imediata vecintate a nucleului, e
influenat de cmpurile magnetice ale altor nuclee prezente i de norul electronic ce nconjoar nucleul.
Acesta realizeaz o ecranare, ce se manifest prin faptul c nucleul simte un cmp magnetic nai nicdect cel aplicat (B). Consecina va fi o deplasare a frecvenei de rezonan fa de cea a nucleului izolat.
Deplasarea e de ordinul 10-6 din frecvena de rezonana i se exprim n pri pe milion (ppm=10-6).
Deplasarea poate da indicaii asupra mediului ambiant. De exemplu, frecvena de rezonan a protonilor n
grsimi e deplasat fa de cea n ap cu 3,3ppm. La B=1T, frecvena Larmour a protonilor fiind 42,6MHz
corespunde unei deplasri de 140Hz. Exprimarea n ppm are avantajul c nu depinde de intensitatea
cmpului.
10
Semnal recepionat la excitarea n impulsuri
a. evoluia n timp a semnalului recepionat; b. spectrul corespunztor
t
b.
a.
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
11/22
11
140Hz
0 1 2 3 4f (ppm)
A
Deplasarea chimicLa o frecven Larmour a protonului, lB=1T,
L=42,6MHz, unei deplasri
chimice de 3,3ppm i corespunde o
variaie a frecvenei de 140Hz
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
12/22
3.Spectroscopia RMN bidimensional
La excitarea cu un cmp de RF a macromoleculelor, interaciunile dintre protoni sunt multiple,
deci spectrele ce se obin sunt extrem de complexe, multe linii spectrale suprapunndu-se, aa c devine
destul de dificil de extras informaia. Acest lucru este nlturat prin spectroscopia bidimensional.
Extitarea se face n secvene. ntr-o prim etap, proba este iradiat cu un semnal de RF care va excita
toate nucleele. Fiecare ns va avea o precesie cu o frecven ce depinde de cmpul local, deci de
interaciunile la care ia parte. Dup un timp t1 variabil n trepte, cnd spinii var fi defazai n funcie de
propria frecven Larmour, se aplic un al doilea semnal de RF, care va avea, evident, efecte diferite
asupra fiecrui spin. Dup un timp t2, timpul de achiziie, se nregistreaz rspunsul. Operaia se repet
pentru diferite valori ale lui t1, ateptndu-se, de fiecare dat, revenirea n starea de repaus. Prin analiza
Fourier a rspunsurilor nregistrate, s(t1,t2), se obine spectrul bidimensional, funcie de dou variabile de
frecven, 1 i 2, corespunztoare timpilor t1 i t2. Spectrul va cuprinde o serie de vrfuri aflate pediagonal, reprezentnd spectrul unidimensional, dar i alte vrfuri, aezate simetric fa de dagonal.
Acestea indic interaciunile dintre protoni: un vrf avnd coordonatele ( a, b) i simetricul lui de
coordonate (b, a) indic interaciunea dintre un nucleu cu frecvena de rezonan a i unul cu frecvena
b. Spectroscopia RMN bidimensional e foarte util pentru determinarea structurii proteinelor i a altor
macromolecule biologice.
4. Relaxarea spinilor
Dac peste cmpul magnetic uniform B0, care a orientat spinii pe direcia lui se suprapune un al
doilea cmp, cmpul de excitare (), variabil cu frecvena Larmour i orientt perpendicular pe primul,
spinii vor iei din starea de echilibru. Ei se vor orient pe direcia cmpului de excitare, deci normal la
direcia cmpului B0. Magnetizarea pe direcia lui B0, pe care o vom nota cu va deveni nul, iar cea pe
direcia cmpului excitator (), notat x, va fi maxim. La ntreruperea cmpului , spinii vor revenii,
dup un anumit timp, la starea de echilibru, efectund o micare de precesie cu frecvena Larmour.
Variaia cmpului magnetic rezultat poate fi msurat prin t.e.m. indus ntr-o bobin. Semnalul
nregistrat e un semnal sinusoidal atenuat (dup o lege exponenial), cu frecvena L. Constanta de timp
de atenuare se numete timp de relaxare. Amplitudinea semnalului scade datorit cedrii energiei
moleculelor nconjurtoare. Timpul de relaxare nregistrat pe direcia longitudinal (z = direcia cmpului
B0) se numete timp de relaxare longitudinal sau timp de relaxare spin-reea, reeaua desemnnd
ansamblul moleculelor crora le cedeaz energie. Se noteaz cu T1.
12
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
13/22
z=
0(1e
t
T1 )
n care 0=magnetizarea (momentul magnetic) n repaus, orientat pe direcia cmpului B0 (z); z =
componenta longitudinal a magnetizrii.
La t=T1, z=0(1-1/e) ~ 0,630 , iar la t=3T1; 0 crete la 0,95 0, deci practic a revenit la valoareainiial.
Timpul de relaxare nregistrat ntr-un plan perpendicular pe B 0 se numete timp de relaxare
transversal sau timp de relaxare spin-spin. Se noteaz cu T2.
x=
x0e
t
T2
n care: x0=magnetizarea transversal n momentul iniial, deci dup excitare n momentul n care ncepe
relaxarea; x=componenta transversal a magnetizrii.La t=T2; x=x0(1/e) ~ 0,37x0, iar la t=3T2; x scade la 0,05x0, deci se poate considera c a revenit
la 0.
T2 este mai acurt dect T1. Explicaia este urmtoarea: nmomentul ntreruperii cmpului excitator,
toate nucleele au aceai orientare, deci oscileaz n faz (semnalele sunt coerente). Pe msura relaxrii, are
loc un schimb de energie ntre nuclee (de aici denuluirea de timp de relaxare spin-spin) ceea ce face s se
piard coerena, deci rezultanta se va anula naintea revenirii pe direcia revenirii pe direcia lui B 0. n
tabelul de mai jos sunt dai timpii de relaxare pentru unele esuturi. T 1 s-a indicat prin dou valori alecmpului magnetic, deoarece depinde de acesta.
Timpii de relaxare ai unor esuturi
Tesutul T2 (ms) T1 (ms) (B=0,5T) T1 (ms) (B=1,5T)
Adipos 80 210 260
Ficat 42 350 500
Muchi 45 550 870
Materie alba 90 500 780
Materie cenuie 100 650 920
La pierderea coerenei contribuie esenial i neomogenitile cmpului magnetic extern (al
magnetului) i susceptibilitatea magnetic diferit a esuturilor. Deci, de fapt, constanta de timp
nregistrat va fi determinat de aceste neomogenitti, macnd constanta de timp caracteristic probei. Se
definete o constant de timp T2* dat de neomogenitile cmpului. ntre aceste constante de timp exist
relaia: T2*
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
14/22
Aa cum am vzut, numai nucleele cu spini nenuli sunt sensibile la aplicarea unor cmpuri
magnetice. n plus, momentul magnetic depinde, n afara induciei cmpului magnetic i magnetonului
nuclear, de factorul Land (gN), specific fiecrei specii nucleare. Asta nseamn c sensibilitatea diferiilor
nucleizi e mult diferit. Se definete ca sensibilitate relativ raportul dintre intensitatea semnalului produs
de o anumit specie nuclear i a semnalului produs de acelai numr de nuclee de hidrogen (protoni).Dat fiind concentraia mare n care se afl n orice esut viu, este elementul cel mai indicat pentru
nregistrare RMN in vivo. Uneori se fac i nregistrari ale fosforului.
5.Imagistica de rezonan magnetic (IRM)
Imagistica RMN (IRM) are ca scop realizarea imaginii bidimensionale dintr-o anumit seciune a
corpului din care e posibil obinerea unei imagini tridimensionale, pornind de la un numr mare de
seciuni ori chiar a unei nregistrri tridimensionale, a rspunsului esuturilor la un semnal magnetic ce
induce RMN a protonilor, oferind n felul acesta informaii privind starea fiziologic sau patologic a
esuturilor.
Parametrii msurabili care mijlocesc aceste informaii sunt densitatea de protoni i timpii de
relaxare (T1 i T2). Primul parametru (densitatea de protoni) este, evident, legat de hidratarea esuturilor,
iar ceilali doi depind de starea apei n esuturi (ap liber, ap legat), deci de interaciunea ei cu
moleculele biologice. Se observ c, spre deosebire de alte molecule imagistice n care se nregistreaz un
singur parametru, radiaia transmis, pentru razele x, radiaia reflectat, n ecografie, ori gradul de fixare
n esuturi, n cazul scintigrafiei, imaginile RMN pot nregistra 3 parametrii, ceea ce nseamn o mai mare
flexibilitate i o cantitate mai mare de informaie, dar i o complexitate sporit att a aparaturii ct i a
protocoalelor de lucru deci necesit o reglare mai fin a parametrilor funcie de ceea ce se urmrete. n
plus, prelucrarea rspunsului pentru obinerea imaginii e i ea mai complex. Marele avantaj al imagisticii
RMN este faptul c nu utilizeaz radiaii ionizante (X sau ), deci nocivitatea este incomparabil mai mic.
Imaginea se obine, ca i n cazul altor forme de imagistic, prin diferena intensitii semnalului
nregistrat n zone alturate, corespunznd unor caracteristici diferite. Deci problema care se pune e
convertirea variaiei parametrilor nregistrai n modificri ale intensitii semnalului. n ceea ce privete
concentraia protonilor, chestiunea e relativ simpl, dat fiind c amplitudinea semnalului de RF de relaxare
crete monoton cu aceasta. Pentru timpii de relaxare, intensitatea semnalului depinde de momentul n care
se nregistreaz rspunsul i de frecvena stimulilor de excitare. n funcie de acestea exist mai multe
regimuri de funcionare, dnd evident informaii diferite. Pentru mbuntirea contrastului se folosesc i
ageni de contrast. Acetia sunt, n general, materiale paramagnetice, substane cu electroni nepereche;
14
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
15/22
ele au o susceptibilitate magnetic ridicat, ceea ce duce la o distorsiune local a cmpului magnetic i
deci la modificarea timpilor de relaxare.
6.Instalaia
Corpul pacientului este introdus n interiorul unui magnet care genereaz un cmp magneticuniform. Se folosesc magnei permaneni, electromagnei ori magnei supraconductori. Magneii
permaneni sunt mai puin costisitori n exploatare (nu consum energie); marele lor dezavantaj e
greutatea, care poate ajunge la 100t. Electromagneii au un mare consum de energie i degaj o cantitate
important de cldur, datorit didipaiei pe rezistena nfurrilor, ceea ce implic necesitatea unui
sistem de rcire. Pot genera cmpuri magnetice de pn la 0,15T. Magneii supraconductori sunt
electromafnei rcii pn la -269C, printr-un dubli circuit cu azot i heliu lichid. La aceast temperatur,
rezistena nfurrii devine nul (fenomenul de supraconductivitate), deci consumul de energie e foarte
mic. Pot genera cmpuri de pn la 2T.
Pentru stabilirea seciunii i a elementelor de volum de pe care se face nregistrarea se aplic, pe
anumite direcii, cmpuri magnetice neuniforme liniar variabile n spaiu, suprapuse peste cmpul
magnetic principal, aa-numiii gradieni de cmp. Acetia se obin cu ajutorul unor nfurri cu
geometrie i orientare adegvate.
Semnalele de RF excitatoare se aplic prin intermediul unor bobine prin care circul un curent
alternativ cu frecvena de rezonan (dependent de inducia cmpului magnrtic). Uneori, aceleai bobine
se folosesc i pentru nregistrarea rspunsului.
Prelucrarea semnalelor nregistrate i construirea imaginii se realizeaz pe computer.
Dat fiind c se lucreaz n cmp magnetic i cu semnale electromagnetice de radiofrecven, pot
aprea interaciuni cu mediul nconjurtor, n ambele sensuri. Omogenitatea cmpului magnetic poate fi
alterat de prezena unar obiecte feromagnetice cu deosebire dac acestea sunt n micare; invers, cmpul
magnetic poate perturba funcionatrea unor aparate electrice cum ar fi: stimulatoare cardiace, monitoare
video, suporturi pentru nregistrare magnetic (discuri, benzi), tuburi de radiaii X, etc. Semnalele de RF
nregistrate fiind slabe pot fi perturbate de semnale captate din exterior. Pentru evitarea acestor
interaciuni se face o ecranare a ncperii i se evit introducerea de surse de radiaii (exemplu: iluminatul
fluorescent).
15
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
16/22
7.Exemplu de ofert comercial de sistem RMN
HITACHI Medical Corporation Japonia
AIRISTM
IISistem de Rezonanta Magnetica Nucleara
- cu Magnet Permanent - 0.3 Tesla -
AIRIS II este unul dintre cele mai performante sisteme
RMN disponibile la ora actuala, oferind o gama larga defunctii si facilitati
de ultima ora. Spre
deosebire de
sistemele cu
magnet rezistiv sausupra-conductor,
AIRIS II, datorita
magnetului
permanent, are costuri de intretinere extrem de scazute,
precum si o fiabilitate foarte mare. Tinand cont de conditiilespecifice din Romania, AIRIS II este ideal atat pentru
spitalele de stat, cat si pentru clinicile particulare, costurile
de intretinere mici fiind extrem de importante.
16
http://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/http://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/http://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/http://www.matefin.ro/hitachi/index.htmhttp://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/http://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/http://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/http://www.matefin.ro/hitachi/index.htmhttp://www.matefin.ro/hitachi/index.htmhttp://www.matefin.ro/hitachi/index.htmhttp://www.matefin.ro/hitachi/index.htmhttp://www.matefin.ro/hitachi/index.htmhttp://www.hitachi-medical.hbi.ne.jp/english/ -
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
17/22
AIRIS II - specificatii tehnice
Gantry cu magnet permanent 0.3 T, cu camp magnetic vertical
Deschidere 210O in fata si 70O in spate
Circuit magnetic fara curenti liberi Eddy
Sistem gradient 15 mT/m, slew rate 30 T/m/s
Sistem de transmisie si receptie radiofrecventa 5 kW, iesire pe 4 canale
Masa pentru pacient
Bobine
Bobina deschisa QD pentru cap
Bobina flexibila QD medie pentru corp
Bobina flexibila QD mare pentru corp
Bobina pentru gat si articulatii
Bobina QD pentru genunchi
Computer control si
procesare a datelorComputer
RISC Ultra Sparc, 64 bits
Procesor de imagine
3.5'' / 9 GB hard disk
5.25'' / 2.6 GB disk optic
Monitor color 21''
Pachet Gating
Gating ECG
Unitate Gating periferic
Pachet scanare rapida
High Resolution Fast
Spin Echo / Fast IR
Pachet "dual slice"
Pachet MRA
2D / 3D TOF
2D / 3D PC
Accesorii standard
Cutie filtrare
Fantoma de calibrare
Matlasare masa pacient
Interfon
Optiuni
1. Sistem de compensare a fluctuatiilor
magnetice
2. Bobina pentru san
3. Bobina QD pentru genunchi
4. Bobina pentru articulatii (L - mare)
5. Bobina pentru articulatii (S - mica)
6. Iesire I/F semnal DICOM 37. Bobina QD pentru incheietura mainii
8. Bobina QD pentru umar, preformata
9. Bobina preformata pentru umar
"multiple array"
10. Kit "multiple array"
17
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
18/22
11. Bobina pentru cap / gat "multiple
array"
12. Bobina QD flexibila pentru corp (S -
mica)
13. Bobina TMJ
14. Bobina pentru cap / gat
15. Fluoroscopie Rezonanta Magnetica
16. Blindarea camerei pentru
radiofrecventa (4 x 5 m, o fereastra, o
usa)
17. Aer conditionat
18. Imprimanta laser 8700
19.Secvente EPI (SE / DW)
Instalarea se efectueaza de catre un inginer HITACHI Medical Systems Europe, cu
asistenta din partea inginerilor MATE-FIN. Transportul sistemului in camera RMN este
supravegheata de catre inginerul HITACHI, iar dupa instalare acesta va masura undele
electromagnetice deviate.
18
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
19/22
8.AIRIS II Specificari Comerciale
Gantry
Award winning asymmetrical design
Gap: 43cm (17 inches)
Table
Table width: 80cm (31.5 inches)
Table drop: 45cm (17.7 inches)
Table weight limit of 500 lbs
Two speed power driven longitudinal movement
Gradient System
15mT/m Gradient Amplitude
30T/m/sec Slew Rate
Computer System
64-bit RISC based architecture
1GB memory
LCD Color Display
DICOM 3.0 compatibility
19
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
20/22
Magnet
0.3 Tesla
Permanent
Vertical Orientation
Self Shielded
6.6'(h) x 8.2'(v) 5 Gauss fringe field
Three-axis, per patient shim
Post to post: 110cm (43.3 inches)
20
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
21/22
9. ARIS II Galerie foto
21
-
8/3/2019 Rezonanta Magnetica Nucleara EMI
22/22