W.GRÜNDER Methoden der MR-Bildgebung. W.GRÜNDER Nur zur internen Verwendung durch Teilnehmer an der Wahlfachvorlesung 1 Methoden der NMR-Bildgebung und.
Post on 05-Apr-2015
102 Views
Preview:
Transcript
W.GRÜNDER
Methoden
der MR-Bildgebung
W.GRÜNDER
• Nur zur internen Verwendung durch Teilnehmer an der Wahlfachvorlesung 1 „Methoden der NMR-Bildgebung und Spektroskopie“der Universität Leipzig im WS 2004/2005
• Enthält nur einige Basis-Folien der im Rahmen des Vorlesungszyklus erstellten Powerpoint –Präsentationen und ist lediglich zur
Wiederholung bzw. Vertiefung des in den Vorlesungen vermittelten Wissens und zur Vorbereitung der Abschlußprüfung gedacht.
• Änderungen, Ergänzungen, Kopien, anderweitige (auch teilweise) Veröffentlichung sowie Weitergabe an Dritte nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Autors !
• Hinweise/ Kritiken zu Inhalt und Gestaltung an: Prof. Dr. W. Gründer, Institut für Medizinische Physik und Biophysik, gruwi@medizin.uni-leipzig.de
Stand: Januar 2005
W.GRÜNDER
Tac = TR NPh AC
TR: Repetitions Zeit
NPh: Anzahl der Phasenkodierschritte = Matrix Größe
AC: Anzahl der Akquisitionen (zur Verbesserung des S/N)
Meßzeit einer Spin Echo Sequenz
W.GRÜNDER
Weitere Sequenz Entwicklungen
Scanzeit-Verkürzung Gradienten-Echo SequenzenHybrid Sequenzen
Kontrast Variationen Gradient Echo Sequenzen
Verbesserte 3D Gradient Echo Sequenzen räumliche Auflösung
W.GRÜNDER
Schnelle Bildgebung
W.GRÜNDER
Verkürzung der Aufnahmezeit
Tac = TR x NPh x AC
Minimum = 0.5(Half Fourier)
Minimum = 0.5(Half Fourier)
Gradienten Echo :
FLASHFISPPSIFDESSCISS
Gradienten Echo :
FLASHFISPPSIFDESSCISS
mehr Linien pro TR:
Turbo Spin EchoHybrid Sequenzen(Multi Shot Sequenzen)Single Shot Sequenzen
mehr Linien pro TR:
Turbo Spin EchoHybrid Sequenzen(Multi Shot Sequenzen)Single Shot Sequenzen
W.GRÜNDER
Gslice
Gz
Gphase
Gy
Gread
Gx
HF
B1
TE
tAcqusition
2D-Fourier-Imaging-SE-Experiment
90°
TE/2
180°
Daten Sampling
W.GRÜNDER
Single Echo Multi-Slice
TE
Gslice
Gz
Gphase
Gy
Gread
Gx
t
90o 180o
TR
180o90o 180o90o 180o90o
TE TE TE
W.GRÜNDER
Multi-Spin-Echo: Multi Echo Single Slice
TRTE
Gslice
Gz
Gphase
Gy
Gread
Gx
t
90o 180o 180o 180o 180o
W.GRÜNDER
Multi-Echo-Techniken
• Verwendung mehrerer Echos mit verschiedenen Phasen- kodierschritten zur Füllung des k-Raums
• ursprüngliche Idee von Hennig et al. (Freiburg), bekannt als RARE = "Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement"
• späte Echos bewirken Kontrasterhöhung aufgrund von T2-Relaxation
• modifiziert heute bekannt als:
- FSE (Fast Spin Echo) -> General Electric
- TSE (Turbo Spin Echo) -> Siemens, Philips
W.GRÜNDER
Fast(Turbo) Spin-Echo (FSE)
TRTE
TEeff= 3xTE (=Echo zum Phasengradienten 0)
Gslice
Gz
Gphase
Gy
Gread
Gx
t
90o 180o 180o 180o 180o
k-Raum
W.GRÜNDER
Fast Spin-Echo
SE: 500/40 FSE: 3000/64/16/8
alter Infarkt
TEeff =64/; InterEchoTime=16; EchoTrainLänge=8
W.GRÜNDER
Gradientenecho Sequenz
HF
Signal
Gx
t
TE
W.GRÜNDER
Knee sagittal,2D FLASH, 5122, TA = 7:12 min
MR Myelography,3D FISP, 1.5 mm, TA = 6:41 min
Gradientenecho Sequenzen
W.GRÜNDER
o kürzere Messdauer (TR< T1)
o besseres Signal–zu–Rausch-Verhältnis pro Zeiteinheit
o effektive 3D-Bildgebung möglich
o kleinere SAR-Werte (<90°: geringere HF-Belastung)
o starker T1- und/oder T2*-gewichteter Kontrast
o Einfluß von magnetischer Suszeptibilität
o und Inhomogenitäten des B0-Felds
Gradienten-Echo / Spin-Echo
Nachteile
Vorteile
W.GRÜNDER
Δφ=ω(x)Δt
ω(x)=*Bges(x)
Bges= B0+Gx*x+Binh
B
Bgrad
Bges
B0
Bgrad=Gx*x
Bges= B0+Gx*x
B
B0
Bgrad=Gx*x
Binh
0 2 31 x 0 2 31 x
Bges= B0 - Gx*x+Binh
Bgrad= -Gx*x
Binh
0 2 31 x
B
0
3
12
0+1+3
2
Δt=TE/2: Δt=TE:
homogenes Feld inhomogenes Feld
Gradientenecho - Einfluß von Inhomogenitäten
W.GRÜNDER
konventionelle Gradientenecho-Sequenzen( FLASH / SP GRE / SSI )
• FLASH = Fast Low Angle Shot- 180° Refokussierungs-Impuls fehlt Reduktion der HF-Belastunng, TE-,TR-Reduktion
- T2*- Wichtung (keine Korrektur statischer Feldinhomogenitäten wie im SE-Experiment
Einfluß von Suszeptibilitätsunterschieden)
CSE (li.) -> T2-Wichtung
FLASH -> T2*-Wichtung
Signalverlust in Regionen mit Suszeptibilitätssprüngen
W.GRÜNDER
refokussiertes Gradienten-Echo
Refoc.GE: TR/TE/: 100/10/30 Refoc.GE: TR/TE/: 100/10/60
W.GRÜNDER
Contrast Enhanced - Gradient-Echo
CE-GE: TR/TE/: 30/6/30 CE-GE: TR/TE/: 100/6/30
W.GRÜNDER
Gs
t
90° 180°
Gr
t
Echo-Planar-Bildgebung (Spin-Echo-EPI)
z.B. 64 Echos pro 90° Puls: 1 Spinecho + 63 Gradientenechos
tGp
effektive Echozeit
MRSignal
W.GRÜNDER
Visualisierung der relativen Beweglichkeitendogener Wassermoleküle im Gewebe (Intensitäten)
Grundlage: Brownsche Molekularbewegung Diffusion der Wassermoleküle im Gewebe
D = SelbstDiffusionsKoeffizient (SDK)ADC = Apparent Diffusion Coefficient
freies Wasser: D = 2 x 10-9 m2/s = 2 x 10-3 mm2/s
Diffusionsgewichtete Bildgebung
<r>2 = 2 Dt (eindimensional)r ... mittlere freie Weglänget ... Zeit
W.GRÜNDER
180°
GS
GR
GP
90°
Zeit
GG
Diffusionsgewichtete EPI-Bildgebung
S = S0 exp (-(G)2D
W.GRÜNDER
• Schalten zusätzlicher Diffusionsgradienten
• sensitiv gegenüber molekularer Bewegung, d.h. Selbstdiffusion von Wasser in Gewebe wird "sichtbar"
• Vorteil ultraschneller EPI-Messung:
"Einfrieren" von Körperbewegungen , welche bei konventionellen Sequenzen Artefakte erzeugen würden, die den Diffusionskontrast überblenden
EPI-Diffusionssequenzen
W.GRÜNDER
• aus Vektorfeld wird Verlauf der Faserbahnen berechnet Annahme
• Hauptdiffusionsrichtung liegt entlang der Oberfläche der Faserbahnen (max. Diffusion) • z. Vgl.: graue Hirnsubstanz isotrope Diffusion • treshold-Werte: - minimaler FA-Wert - maximale Krümmung - Schrittweite f. Berechnung
W.GRÜNDER
Limitationen: • Qualität der Ausgangsdatensätze (1282-Matrix)• Nachweisgrenze für kleine Diffusionskoeffizienten • Berechnungsprobleme im Kreuzungsbereich von Fasern
Diffusions-Tensor-Imaging (DTI)
W.GRÜNDER
MR-Kontrastmittel
Magn.Feld des Elektrons ist wesentlich stärker als Feld des Protons
Ungepaarte Elekrtonen paramagnetischer Substanzen ( Gd3+ , Mn2+ , Dy3+ , Fe3+ ) beeinflussen
Relaxationszeiten
starke T1-Verkürzung (paramagn.Substanzen)
Aufhellung im T1-gewichteten Bild
(geringe) T2/T2*-Verkürzung (superparamagn.;ferromagn.Substanzen)
Signalverlust im T2-gewichteten Bild
W.GRÜNDER
ohne Kontrastmittel nach Kontrastmittel
Paramagnetische Kontrastmittel
Meningiom
W.GRÜNDER
MR-Angiographie (MRA)SE-Sequenzen
Zunehmender Signalverlust durch Abfließen der angeregten Spins
Signal
V=0
V langsam
V mittel
V=schnell
Zeit t: 90°-Puls
stationär
Fluß: langsam
Fluß: mittel
schnell
Zeit t+TE/2: 180°-Puls
Δz
V=Δz/(TE/2)
W.GRÜNDER
MR-Angiographie (MRA)SE-Sequenzen
Zunehmender Signalverlust durch Abfließen der angeregten Spins
Signal
V=0
V langsam
V mittel
V=schnell
Zeit t: 90°-Puls
stationär
Fluß: langsam
Fluß: mittel
schnell
Zeit t+TE/2: 180°-Puls
Δz
V=Δz/(TE/2)
W.GRÜNDER
TOF-Bildgebung
W.GRÜNDER
TOF-Bild
top related