mri nedir (kontrastsız ! )
Manyetik alan sayesinde perspektif

Medizine Technik 02 Ekim 2019 yazıdan alıntı yapilarak Türkçe ve İngilizceye çevrilmistir

translated into Turkish and English by quoting the text on O
Medizine Technik october 02, 2019.

Türkçe


MRI nasıl çalışır? Ve neden doktorların verilere ihtiyacı var? Manyetik rezonans görüntüleme (MRI) cihazları tıbbi görüntülemede giderek artan bir rol oynamaktadır. En azından çözüm ve kabul hızı açısından çok ilerleme kaydedildiğinden - bu, sıkılıktan hızla kaçmak isteyen hasta için bir zevktir. MRI, yumuşak dokuların yüksek çözünürlükte görüntülenmesi konusunda artık tercih edilen yöntemdir


Oldenburg'daki Tim Schröder bilim gazetecisi

Elektron ve nükleer dönüşler söz konusu olduğunda, birçok insan kaçınılmaz olarak karmaşık fiziği, günlük yaşamlarımızdan uzak bir şey düşünüyor. Ancak ondan uzak: nükleer spinler, tüm modern manyetik rezonans tomograflarının çalıştığı temeldir - en önemli modern görüntüleme yöntemlerinden biri. Bilim adamları ve mühendislerin, 1921'de keşfedilen oldukça soyut spin fenomenini faydalı hale getirmeyi başardıkları büyüleyici.

İlk manyetik rezonans tomografisi (MRT) 1983'te piyasaya çıktı ve bugünün standartlarına göre bulanık görüntüler verdi . Başlangıçta, bu pahalı ve oldukça özel prosedür öncelikle baş ve omurga muayeneleri için kullanıldı. Ancak son on ila 15 yıl içinde, makineler sonunda günlük tıbbi uygulamalarda kendilerini kurdu.

Her şeyden önce kemikler gibi katı yapıları haritalayan X-ışını makinelerinin ve bilgisayarlı tomografların (BT) aksine, MRI'lar yumuşak doku kontrastlarını - eklemler, kıkırdak veya hatta kalp kapakçıkları - görüntülemede iyidir. İntervertebral diskin yumuşak çekirdeğinin omurgadan çıktığı fıtıklaşmış bir diske sahip olan herkes genellikle bugün MRI randevusu alır.

Devirme hidrojen atomları MR görüntülerinin merkezinde yer alır

Spin, bazı atomların kendi ekseni etrafında doğal dönüşüdür. Spin bu atomların hafif manyetik olmasına neden olur. Ve bu çok güçlü mıknatıslarla donatılmış manyetik rezonans tomografilerde kullanılır.

MRI üzerinde güçlü bir manyetik alan etki eder. Tıp uzmanının vücudun içi hakkında fikir sahibi olması temeldir (Resim: Axel Kock / stock.adobe.com)

Farklı dokularda farklı miktarlarda bulunan hidrojen atomu çekirdeklerinin mıknatıslanması insan vücudunda rol oynar. Bir görüntü oluşturmak için, hidrojen atomu çekirdeği ilk önce bir MRG'nin güçlü manyetik alanı tarafından küçük pusula iğneleri gibi hizalanır. Sonra hidrojen atomlarını harekete geçirirsiniz: Hidrojen atomları, manyetik özelliklere sahip elektromanyetik dalga adı verilen güçlü titreşimli bir radyo dalgasıyla heyecanlanır. Atomlar vurulmuş bir uğultu tepesi gibi dönüyor. Radyo dalgasını kapatırsanız, hidrojen atomları orijinal konumlarına geri eğilir; tekrar düzleşen bir uğultu tepesi gibi. Bu MRI tarafından algılanan enerjiyi serbest bırakır.

Farklı dokulardaki hidrojen atomları, farklı hızlarda başlangıç ​​konumlarına geri eğilir. Uzmanlar bu devrilme geri "rahatlama" diyor. Zaman farkına, farklı gevşeme sürelerine dayanarak, MRI farklı dokular arasında ayrım yapabilir.

MRI ayrıca diz bölgesinde olduğu gibi eklemden görüntüler de verir (Resim: Entropia / stock.adobe.com)

MR görüntüleme: daha hızlı ve daha keskin

Son on ila 15 yıldır, MRI üreticilerinin amacı öncelikle görüntü çözünürlüğünü artırmak ve görüntüleri oluştururken daha hızlı ve daha hızlı hale gelmektir. Çünkü görüntü üretmek için radyo dalgaları tekrar tekrar açılıp kapatılır ve manyetik alanlar yeniden düzenlenir. Bu zaman alır, ancak üç boyutlu bir görüntü oluşturmanın tek yolu budur.

Cihazlar sürekli olarak geliştirildi: manyetik alanların ve radyo dalgalarının anahtarlama süreleri kısaldı ve mıknatısların gücü arttı. Başlangıçta manyetik alanlar 1.5 Tesla, bugün 3 Tesla standarttı. Daha güçlü manyetik alanlar atomların daha fazla mıknatıslanmasına neden olur ve sonuçta görüntü kalitesini artırır.

7 Tesla'lı cihazlar birkaç yıldır mevcut

İlk 7 Tesla cihazı yaklaşık beş yıldır piyasada ve uzun süredir sadece araştırma tesislerinde kullanılıyor. Bu manyetik alanlar çok büyüktür ve görüntü kalitesine daha fazla destek sağlar. 7 Tesla, bu dünyanın manyetik alanından 140.000 kat daha güçlü. Muayene odalarında manyetik bir nesne olmamalıdır - metal yok, tükenmez kalem yok, civardaki her şey birkaç ton ağırlığındaki cihaza çekilecek ve odadan kuvvetle çekim yapacaktır.

Mıknatıslar ayrıca, anahtarlama sırasında aşırı ısınmamaları için güçlü bir şekilde soğutulmalıdır. Çoğunlukla özel, yüksek izolasyonlu bir soğutma devresinde sistemden akan kriyojenik ve sıvılaştırılmış helyum kullanılır. Fraunhofer-Gesellschaft'ın X-ışını teknoloji geliştirme merkezinde manyetik rezonans ve X-ışını görüntüleme uzmanı olan Felix Breuer, "Genel olarak, MRI teknolojisinin geliştirilmesinde son on yılda çok şey oldu - daha hızlı ve çok daha fazla işlevsellik sunuyor" diyor. “Tabii ki, X-ışını teknolojisiyle çalışan bilgisayarlı tomograflar daha hızlı, daha ucuz ve bakımı daha kolay - ve her şeyden önce birçok muayenede kullanılıyor. Bununla birlikte, bu arada, MRI'ler kurulmuştur

Özel uygulamalar MRG'yi ilginç kılar

Yerleşik 3 Tesla cihazları zaten bugün dikkat çekici şeyler yapıyor. Artık sadece bir milimetre uzunluğundaki yapılar gösterilebilir. Farklı gevşeme süreleri sayesinde, uzmanlar sağlıklı dokuyu tümörlerden ayırabilir. Würzburg Üniversite Hastanesi fizikçi ve deneysel radyoloji başkanı Prof. Herbert Köstler, "Görüntü kalitesini iyileştirmek için MRG'nin artık hastanın etrafındaki cihaza bağlanan birkaç alıcı ile donatılmış olması da daha iyi bir görüntüye katkıda bulunuyor" diyor. "Bu, ölçümü daha hızlı yapan ve çözünürlüğü artıran ölçüm sinyallerinin bulunmasını kolaylaştırır."

Örneğin, kafa muayeneleri için MRI cihazlarında kafaya yakın 96 adet küçük bobin ve alıcı kullanılır. Bu ilginç yeni uygulamaları mümkün kılar; Örneğin, bilgisayarlı tomografide olduğu gibi, hastaya kontrast madde vermek zorunda kalmadan kan akışının doğru bir temsili.

MRI, akan kandaki hidrojen çekirdeklerini spesifik olarak uyarmak için kullanılabilir - örneğin, karotis arterlerden akarken. Kan akmaya ve kafanın kan damarlarında yayılmaya devam ettikçe, uyarılmış atom çekirdeği olan kanın aktığı tüm kan damarları artık MRI'da görülebilir. Bu yönteme “arteriyel spin etiketleme” denir, yani arteriyel kanın spin uyarımı yardımıyla işaretlenmesi. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, inme sırasında kapalı kan damarlarını görselleştirmeyi mümkün kılar.

MRG: Doktor için büyük bir görüntüleme cihazı, hasta için çok az yer kaplayan bir tüp (Resim: digital-photoss / stock.adobe.com)

Sinir dokusunu MRG'de görünür hale getirin

Ve beyindeki sinir yollarının temsili gibi daha ayrıntılı kayıtlar da mümkündür. Sinir yolları damarlar gibi akmaz. Bununla birlikte, sıvı difüzyon yoluyla, yani lif boyunca yavaşça yayılır. Fraunhofer araştırmacısı Felix Breuer, "Sinir yollarından yayılan bu atomlar MRI ile görünür hale getirilebilir ve böylece çevre dokudan sınırlanabilir." Diyor. Difüzyon tensör görüntüleme, multipl skleroz, epilepsi veya Alzheimer dahil olmak üzere çeşitli hastalıkları teşhis etmek ve araştırmak için kullanılabilecek bu prosedürün adıdır. Beynin etkilenen bölgeleri görünür hale gelir.

Kayıt sırasında veri sıkıştırma

MRI taraması yapmış olan herkes, bugün bile cihazın dar tüpünde birkaç dakika ile yarım saat arasında yatmanız gerektiğini bilir; ve manyetik alanların ve yüksek frekanslı bobinlerin değiştirilmesinin çok fazla gürültü çıkarması. Bu nedenle, incelemelerin daha hızlı yapılması üreticilerin bir hedefi olmaya devam etmektedir. Bu amaçla, "Sıkıştırılmış Algılama" yöntemi, son yıllarda bilgisayardaki fotoğraf dosyalarının sıkıştırılmasıyla biraz karşılaştırılabilecek şekilde tanıtılmıştır.

Her iki durumda da fikir aynıdır: daha az çözülmüş bir görüntü çok keskin görünüyorsa neden binlerce görüntü içeren devasa görüntü dosyalarını kaydedesiniz? Ancak fotoğrafları yalnızca çekildikten sonra sıkıştırırken, sıkıştırılmış algılamadaki görüntü bilgileri çekim sırasında azalır. Bunun için, bilgileri daha az yüksek frekanslı uyarımla sonuçlanacak ve zaman kazanacak şekilde hesaplayan akıllı algoritmalar kullanılır. Sıkıştırılmış algılamanın gelişimi yaklaşık on yıl önce başladı. Şimdi piyasada bu teknolojiye sahip ilk cihazlar.

İstenilen kamuflaj - Çocuklar için MRI. Futbol stadyumunun ortasında olun. Ya da bir çiçek çayırında - ama en azından büyük bir tıbbi cihaz bulunan bir odada değil! Klinikum Dortmund'un sözde çocuk MRG'si ile aldığı yaklaşım budur. Cihaz, tüp içindeki bir ayna aracılığıyla tüpte de görülebilen bir projeksiyon ile bulanıklaşır (Resim: Klinikum Dortmund)

Algoritmalar yoluyla geliştirme desteği

Genel olarak, günümüzde MRG görüntülemede algoritmalar büyük önem taşımaktadır. Manyetik alanları ve yüksek frekanslı darbeleri kontrol eden yeni algoritmalar, görüntülerin daha keskin ve aynı zamanda daha hızlı çekilmesini sağlar. En azından hastayı rahatlatmak için değil.

Genel olarak, yüksek frekanslı darbelerin kontrolü kendi başına bir sanattır: gevşeme sırasında salınan küçük miktardaki enerjinin algılanması ve yerelleştirilebilmesi için doğru şekilde dozlanması, odaklanması ve zamanlanması gerekir. Ancak o zaman bir resim ortaya çıkabilir. Halen bir muayene sırasında hasta hareketlerini matematiksel olarak telafi eden algoritmalar da geliştirilmektedir. Çünkü solunum veya kalp atışı, muayene sırasında organların konumunu değiştirir. Yeni algoritmalar bu sapmaları tanıyacak ve telafi edecektir.

Felix Breuer, büyük verilerin algoritmalarda ve MRI'da da rol oynadığını söylüyor. “Bugün, MRI taramaları büyük tümör veritabanlarında depolanan görüntülerle karşılaştırılabilir. Bu, doktorların klinik resimleri güvenli bir şekilde teşhis etmesine yardımcı olabilir. ”Böylece gelişme devam ediyor - 1921'de uzaktan hayal edilemeyen bir gelişme.

Manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ile ilgili bu makale için irtibat kişisi:

Fraunhofer Entegre Devreler Enstitüsü'nde Manyetik Rezonans ve X-Ray Görüntüleme Bölümü IIS , Geliştirme Merkezi X-Ray Teknolojisi EZRT'nin bir parçasıdır ve Würzburg'daki Julius Maximilians Üniversitesi Hubland Süd kampüsünde yer almaktadır.

English
what is mri
New perspective with the help of magnetic field

translated to English from article how mri work

How does MRI work?  And why do doctors need data?  Magnetic resonance imaging (MRI) devices play an increasing role in medical imaging.  At least as much progress has been made in terms of solution and acceptance speed - this is a pleasure for the patient who wants to quickly escape from tightness.  MRI is now the preferred method for imaging soft tissues at high resolution


 Tim Schröder science journalist in Oldenburg

 When it comes to electron and nuclear rotations, many people inevitably think of complex physics, something far from our daily lives.  But far from it: nuclear spins are the foundation on which all modern magnetic resonance tomographs work - one of the most important modern imaging methods.  It is fascinating that scientists and engineers managed to make the highly abstract spin phenomenon discovered in 1921 useful.

 The first magnetic resonance tomography (MRT) was released in 1983 and gave blurred images by today's standards.  Initially, this expensive and highly specialized procedure was used primarily for head and spine examinations.  But over the past ten to 15 years, machines eventually established themselves in everyday medical practice.

 First of all, unlike X-ray machines and computed tomographs (CTs) that map solid structures like bones, MRIs are good at imaging soft tissue contrasts - joints, cartilage or even heart valves.  Anyone who has a herniated disc where the soft core of the intervertebral disc comes out of the spine usually gets an MRI appointment today.

 Tilting hydrogen atoms are at the center of the MR images

 Spin is the natural rotation of some atoms around their axis.  Spin causes these atoms to be slightly magnetic.  And these are used in magnetic resonance tomography equipped with very powerful magnets.

 A strong magnetic field acts on the RIMRI.  It is essential that the medical professional has an idea about the inside of the body (Image: Axel Kock / stock.adobe.com)

 Magnetization of hydrogen atom nuclei in different tissues in different tissues plays a role in the human body.  To create an image, the hydrogen atom nucleus is first aligned like the small compass needles by the strong magnetic field of an MRI.  Then you activate hydrogen atoms: Hydrogen atoms are excited by a strong vibrating radio wave called electromagnetic wave with magnetic properties.  Atoms spin like a buzzing hill.  If you turn off the radio wave, the hydrogen atoms will bend back to their original positions;  Like a buzzing hill that straightens again.  This releases the energy perceived by the MRI.

 Hydrogen atoms in different tissues bend back to their starting positions at different speeds.  Experts say "relief" that tipping back.  Based on the time difference, different relaxation times, MRI can distinguish between different tissues.

 MRI also gives images from the joint as well as in the knee region (Image: Entropia / stock.adobe.com)

 MR imaging: faster and sharper

 For the past ten to 15 years, the aim of MRI manufacturers is primarily to increase image resolution and become faster and faster when creating images.  Because radio waves are turned on and off repeatedly and magnetic fields are rearranged to produce images.  This takes time, but this is the only way to create a three-dimensional image.

 Devices have been continuously improved: switching times of magnetic fields and radio waves have been shortened and magnets have increased power.  Initially, magnetic fields were 1.5 Tesla, today 3 Tesla standard.  Stronger magnetic fields cause atoms to be more magnetized and ultimately improve image quality.

 Devices with 7 Tesla have been available for several years

 The first 7 Tesla devices have been on the market for about five years and have only been used in research facilities for a long time.  These magnetic fields are very large and provide more support for image quality.  7 Tesla is 140,000 times stronger than the world's magnetic field.  There should be no magnetic object in the examination rooms - no metal, no ballpoint pen, everything in the vicinity will be drawn to the device weighing several tons and will shoot with force from the room.

 Magnets should also be strongly cooled so that they do not overheat during switching.  In a special, highly insulated cooling circuit, cryogenic and liquefied helium flowing through the system is often used.  "In general, much has happened in the development of MRI technology over the past decade - offering faster and much more functionality," says Felix Breuer, a magnetic resonance and X-ray imaging expert at Fraunhofer-Gesellschaft's X-ray technology development center.  “Of course, computer tomographs powered by X-ray technology are faster, cheaper and easier to maintain - and above all they are used in many exams.  However, by the way, MRIs are installed

 Special applications make MRI interesting

 The built-in 3 Tesla devices are already doing remarkable things today.  Only one millimeter-long structures can now be shown.  Thanks to different relaxation times, specialists can separate healthy tissue from tumors.  Prof. Würzburg University Hospital physicist and experimental head of radiology.  "The MRI is now equipped with several receivers connected to the device around the patient to improve image quality," says Herbert Köstler, adding that it contributes to a better image.  "This makes it easy to find measurement signals that make the measurement faster and increase the resolution."

 For example, MRI devices use 96 small coils and receivers close to the head for head examinations.  This makes interesting new applications possible;  For example, as in computed tomography, an accurate representation of the blood flow without having to give the patient contrast material.

 MRI can be used to specifically stimulate hydrogen nuclei in flowing blood - for example, when flowing through the carotid arteries.  As blood continues to flow and spreads in the blood vessels of the head, all the blood vessels through which the excited atomic nucleus flows can now be seen in the MRI.  This method is called "arterial spin labeling", ie marking arterial blood with the help of spin stimulation.  This makes it possible, among other things, to visualize closed blood vessels during stroke.

 MRG: A large imaging device for the doctor, a tube that takes up very little space for the patient (Image: digital-photoss / stock.adobe.com)

 Make nerve tissue visible on MRI

 And more detailed records are possible, such as the representation of nerve pathways in the brain.  The nervous pathways do not flow like veins.  However, the liquid spreads slowly through diffusion, that is, across the fiber.  "These atoms radiating from the nerve pathways can be made visible by MRI and thus be bounded by the surrounding tissue," Fraunhofer researcher Felix Breuer said.  Says.  Diffusion tensor imaging is the name of this procedure that can be used to diagnose and investigate a variety of diseases, including multiple sclerosis, epilepsy, or Alzheimer's.  Affected areas of the brain become visible.

 Data compression during recording

 Anyone who has done an MRI scan knows that even today, you should lie in the narrow tube of the device for a few minutes to half an hour;  and replacing magnetic fields and high frequency coils makes a lot of noise.  For this reason, faster investigations continue to be a goal of the manufacturers.  For this purpose, the "Compressed Detection" method has been introduced in recent years, which is somewhat comparable to the compression of photo files on the computer.

 Either way, the idea is the same: if a less resolved image looks so sharp, why would you save huge image files containing thousands of images?  However, when compressing photos only after taking them, the image information in compressed detection decreases during shooting.  For this, intelligent algorithms are used that calculate information so that it results in less high-frequency stimulation and saves time.  The development of compressed perception began about ten years ago.  Now they are the first devices with this technology on the market.

 Kam Desired camouflage - MRI for kids.  Be in the middle of the football stadium.  Or in a flower meadow - but at least not in a room with a large medical device!  This is the approach that Klinikum Dortmund takes with the so-called child MRI.  The device is blurred by a projection that can also be seen in the tube through a mirror inside the tube (Image: Klinikum Dortmund)

 Development support through algorithms

 In general, algorithms are of great importance in MRI imaging today.  New algorithms that control magnetic fields and high-frequency pulses ensure sharper and at the same time faster shooting of images.  At least not to comfort the patient.

 In general, the control of high frequency pulses is an art in itself: the small amount of energy released during relaxation must be accurately dosed, focused and timed to be detected and localized.  Only then can a picture appear.  Algorithms that compensate for patient movements mathematically are also being developed during an examination.  Because breathing or heartbeat changes the position of organs during the examination.  New algorithms will recognize and compensate for these deviations.

 Felix Breuer says big data also plays a role in algorithms and MRI.  “Today, MRI scans can be compared to images stored in large tumor databases.  This can help doctors diagnose clinical pictures safely.  Thus, the development continues - an unimaginable development in 1921.

 Contact for this article on magnetic resonance imaging (MRI):

 Magnetic Resonance and X-Ray Imaging Department at the Fraunhofer Integrated Circuits Institute IIS is part of the Development Center X-Ray Technology EZRT and is located on the Hubland Süd campus of Julius Maximilians University in Würzburg.