فیزیک تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)

فیزیک تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) مربوط به ملاحظات اساسی فیزیکی تکنیک های MRI و جنبه های فنی دستگاه های MRI است. MRI یک روش تصویربرداری پزشکی است که بیشتر در رادیولوژی و پزشکی هسته ای به منظور بررسی آناتومی و فیزیولوژی بدن و تشخیص آسیب شناسی ها از جمله تومورها ، التهابات ، شرایط عصبی مانند سکته مغزی ، اختلالات عضلات و مفاصل و ناهنجاری های موجود در آن استفاده می شود.   قلب و عروق خونی در میان دیگران. عوامل کنتراست ممکن است به منظور افزایش تصویر و تسهیل تشخیص ، به صورت وریدی یا مفصل تزریق شوند. برخلاف CT و اشعه X ، MRI از هیچ اشعه یونیزه کننده ای استفاده نمی کند و بنابراین ، یک روش ایمن مناسب برای تشخیص در کودکان و تکرارها است. بیماران مبتلا به کاشت های فلزی غیر فرومغناطیسی خاص ، کاشت حلزون و ضربان سازهای قلب امروزه ممکن است علی رغم اثرات میدان های مغناطیسی قوی ، MRI نیز داشته باشند. این در دستگاه های قدیمی اعمال نمی شود ، جزئیات مربوط به متخصصان پزشکی توسط سازنده دستگاه ارائه می شود.

هسته های اتمی خاصی هنگامی که در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرند ، قادر به جذب و انتشار انرژی فرکانس رادیویی هستند. در MRI بالینی و تحقیقاتی ، از اتم های هیدروژن اغلب برای تولید سیگنال قابل تشخیص فرکانس رادیویی استفاده می شود که توسط آنتن ها در نزدیکی آناتومی مورد بررسی دریافت می شود. اتم های هیدروژن به طور طبیعی در افراد و موجودات زنده دیگر به ویژه در آب و چربی فراوان است. به همین دلیل ، بیشتر اسکن های MRI اساساً نقشه آب و چربی در بدن را ترسیم می کنند. پالس های امواج رادیویی انتقال انرژی چرخش هسته ای را تحریک می کنند و شیب های میدان مغناطیسی سیگنال را در فضا قرار می دهند. با تغییر پارامترهای توالی پالس ، ممکن است کنتراست های مختلفی بر اساس خصوصیات آرامش اتم های هیدروژن موجود در آن ، ایجاد شود.

هنگامی که درون میدان مغناطیسی (B0) اسکنر قرار می گیرد ، لحظه های مغناطیسی پروتون ها تراز می شوند تا به طور موازی یا ضد موازی جهت میدان باشند. در حالی که هر پروتون منفرد فقط می تواند یکی از دو تراز را داشته باشد ، اما به نظر می رسد مجموعه پروتون ها رفتاری دارند که می توانند هر ترازی داشته باشند. بیشتر پروتون ها به موازات B0 قرار می گیرند زیرا این حالت انرژی کمتری است. سپس یک پالس فرکانس رادیویی اعمال می شود ، که می تواند پروتون ها را از ترازی موازی به ضد موازی تحریک کند ، فقط دومی مربوط به بقیه بحث است. در پاسخ به نیرویی که آنها را به حالت تعادل بازمی گرداند ، پروتون ها تحت چرخش (پرسیسیون) حرکت می کنند ، دقیقاً مانند چرخ چرخیده تحت تأثیر گرانش. پروتونها با فرآیند آرامش شبکه چرخشی به حالت کم انرژی برمی گردند. این به عنوان یک شار مغناطیسی به نظر می رسد ، که ولتاژ متغیری را در سیم پیچ های گیرنده برای دادن سیگنال تولید می کند. فرکانس تشدید یک پروتون یا گروه پروتون در یک وکسل به قدرت میدان مغناطیسی محلی اطراف پروتون یا گروه پروتون ها بستگی دارد ، یک میدان قوی تر مربوط به اختلاف انرژی بزرگتر و فوتون های فرکانس بالاتر است. با استفاده از میدان های مغناطیسی اضافی (شیب) که به طور خطی از نظر فضا تغییر می کنند ، می توان برش های خاصی را که باید تصویر شود انتخاب کرد و با گرفتن تبدیل 2-D فوریه از فرکانس های مکانی سیگنال (فضای k) یک تصویر بدست می آید. با توجه به نیروی مغناطیسی لورنتس از B0 بر روی جریان جریان یافته در سیم پیچ های گرادیان ، سیم پیچ های گرادیان سعی می کنند تا صداهای کوبنده بلند تولید کنند ، که برای این منظور بیماران به محافظت شنوایی نیاز دارند.