آشنایی با دستگاه MRI

آشنایی با دستگاه MRI

ام‌آرآی (MRI) که مخفف عبارت (Magnetic Resonance Imaging) است و تصویرسازی تشدید مغناطیسی نامیده می‌شود، روشی پرتونگارانه در تصویربرداری تشخیصی پزشکی و دامپزشکی است که در دهه‌های اخیر بسیار فراگیر شده‌است و بر اساس رزونانس مغناطیسی هسته است.

تشریح

با ام آر آی می‌توان در جهات فوقانی-تحتانی (اگزیال)، چپ‌راستی (ساژیتال) و پس‌وپیش (کورونال) و حتی در جهات اُریب و مایل تصویرگیری نمود. یک سیستم ام آر آی از سه میدان مغناطیسی استفاده می‌کند:

1. میدان خارجی ثابت و قوی (B₀)
2. میدان ضعیف گرادیانی متغیر
3. میدان حاصل از پالس RF الکترومغناطیسی (B_۱)

(چگونگی قرار گرفتن اسپین‌های هسته‌ای در میدان مغناطیسی و نوسان با فرکانس لارمور)

سیستم های امروزی

سیستمهای ام آر آی امروزه غالباً دارای قدرت میدانهای 0.2، 1، 1.5، و 3تسلا می‌باشند. در ایالات متحده آمریکا بیمارستان‌ها و مراکز خدمات بهداشتی اجازه استفاده از سیستم‌های تا ۴ تسلا را نیز برای یک بیمار دارند. اما از چهار تسلا به بالا صرفاً جنبه و کاربردهای تحقیقاتی دارد.

بزرگ‌ترین تولید کننده‌های سیستم های ام آر آی، امروزه شرکت‌های زیمنس (آلمان)، جی‌ای (آمریکا)، توشیبا (ژاپن)، و فیلیپس (هلند) می‌باشند.

تاریخچه

جایزه نوبل پزشکی سال ۲۰۰۳ به خاطر اختراع ام آر آی به "پاول لاتربر" از دانشگاه ایلینوی در اوربانا شامپاین و "پیتر منزفیلد" از انگلستان اعطا گردید. دانشمند آمریکایی ارمنی تبار، "ریموند دامادیان" همچنین از بنیانگذاران این نوع پویشگر می‌باشد. ابداع این روش به دههٔ ۷۰ میلادی توسط این کسان باز می‌گردد.

(تصویری از آرشیو اداره ثبت اختراعات آمریکا که متعلق به ریموند دامادیان، دانشمند آمریکایی ارمنی تبار و یکی از مخترعین سیستم های نوین ام آر آی است.)

طرز کار

چگونگی تولید تصویر ام آر آی فرایند بس پیچیده ای است. در این روش از خاصیت ویژه اسپین‌های هسته‌های هیدروژنی در میدان مغناطیسی (B₀) استفاده می‌شود. پس از انتخاب برش، اسپین‌ها تحت تاثیر میدان مغناطیسی پالس‌های الکترومغناطیسی (B_۱) قرار گرفته و سپس از این حالت برانگیختگی به مرور به حالت اولیه خود بازمی گردند. در هر بافتی این مدت زمان متفاوت است. بطور مثال در ۱٫۵ تسلا٫ ثابت T1 برای بافت چربی ۲۶۰ میلی ثانیه و برای بافت ماده خاکستری مغز ۹۲۰ میلی ثانیه می‌باشد.

بسته به این که چه نوع دنباله پالسی انتخاب شود، و پارامترهای مثل TE و TR چگونه تعیین شوند، می‌توان با T1 و T2 کنتراست دلخواه را به تصویر کشید و توانایی ام آر آی در همین خاصیت ویژه قرار دارد. بطور مثال در یکی چربی روشن و در دیگری تاریک می‌شود.

هر برش تصویری توسط فاز و بسامد امواج دریافت شده به ترتیب در محورهای y و x کدگذاری می‌گردد. برای انجام کد گذاری احتیاج به میادین مغناطیسی متغیر می‌باشد که این امر به کمک آهنرباهای از نوع ابررسانا هر لحظه تولید می‌گردد. اطلاعات دریافتی در فضایی داده‌ای بنام فضای k واریز شده و نهایتا به کمک تبدیلات فوریه ای به شکل تصویر در آورده می‌شوند.

کیفیت تصویری ام آر آی

 معمولا بهبود کیفیت تصویری در ام آر آی را با مقیاس هایی همانند قدرت تفکیک می سنجند و معمولا بهبود قدرت تفکیک نیز با خود عواقبی همانند کاهش سیگنال مفید (SNR) به همراه دارد. اما می‌توان این مشکلات را با راه حل هایی همانند استفاده از سیستم های با قدرت میدان B_o بالاتر و یا استفاده از ماده حاجب (Contrast agents) مناسب تصحیح نمود.

  (قلب در حال تپش با دستگاه ۳ تسلا)

  (نمونه تصویر ساژیتال از نوع T2)

(نمونه تصویر T1 (غده سرطانی سفید رنگ از نوع لمفوما است))

 (توالی برش‌های مغزی از بالا به پایین وزن یافته با T1)

مقایسه

ام آر آی از بعضی جهات برتری و از بعضی جهات دیگر نسبت به بقیه ابزار در فیزیک پزشکی ضعف دارد. در قیاس با سی تی اسکن این موارد عبارتند از:

برتری‌های ام‌آرآی در مقایسه با سی تی اسکن:

• تضاد تصویری (سایه‌روشن) بالاتر از سی تی اسکن
• تهیه مقاطع تصویری از جهات مختلف (از جمله اریب)
• عدم استفاده از پرتوهای یونیزان
• مانند سی‌تی‌اسکن موجب سخت شدن باریکه پرتوها (آرتیفکت سخت ، Beam hardening) نمی‌شود.

نقاط ضعف ام آر آی در مقایسه با سی‌تی‌اسکن:

• پر هزینه تر از سی‌تی‌اسکن، کمیاب‌تر و کار با آن مشکل‌تر است.
• تصویرگیری زمان بیشتری می‌برد.
• وضوح تصویری کمتری دارد.
• به دلیل طولانی تر بودن اسکن‌ها، آرتیفکت حرکتی بیشتری دارد.
• موجب مشکلات برای بیماران دارای اجسام فلزی در بدن خود می‌باشد.
• بیمار باید در حین انجام اسکن(ام آر آی) بی حرکت باشد. حرکات غیرقابل پیشگیری مانند تنفس، ضربان قلب و پریستالتیسم اغلب تصویر را مخدوش می‌سازند.

کلمات کلیدی: biomedical engineering ، مهندسی پزشکی ، آشنایی با مهندسی پزشکی ، معرفی مهندسی پزشکی ، مهندسی پزشکی گرایش بالینی ، مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک ، مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک ، مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال (بیومواد) ، مهندسی پزشکی ایران ، مهندسی پزشکی دانشگاه پیام نور ، پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی ، اخبار و تازه های مهندسی پزشکی ، مقالات مهندسی پزشکی ، آموزش مهندسی پزشکی ، دانلود کتاب های مهندسی پزشکی ، دانلود جزوه های مهندسی پزشکی ، دانلود نمونه سوالات امتحانی مهندسی پزشکی ، تجهیزات پزشکی ، آشنایی با تجهیزات پزشکی ، MRI ، ام آر آی ، آشنایی با دستگاه MRI ، آشنایی با دستگاه ام آر آی