Manyetik Rezonans Görüntüleme: Temel Bilgiler

                                  Dr. Orhan Konez                                    English
RELAKSASYON ve SİNYAL KAYDI

SERBEST İNDÜKSİYON KAYBOLUŞU (Free Induction Decay), ALICI SARGI (Receiver Coil) & SİNYAL KAYDI

Fizik kuralı olarak şunu biliyoruz ki; nasıl pozitif yüklü protonlar hareket halindeyken (spin hareketi) manyetik güç oluşturuyorsa; hareket halindeki manyetik güç de, elektrik akımı oluşturmaktadır (Süperkondüktiv ve Rezistiv magnetlerde elektrik akımı kullanılarak güçlü manyetik alan oluşturulması da aynı esasa dayanmaktadır). 

Güçlü manyetik alan (magnet) içindeki, net manyetik vektörü magnetin manyetik vektörü ile paralel olan dokuya 90ºRF puls uygulandığında, dokunun net manyetik vektörü Z ekseninden 90 derece saparak X-Y düzleminde dönmeye başlamaktadır. Bu anda sisteme “Alıcı sargı” (receiver coil) ekleyecek olursak (Şekil 5.1) belirli frekansda devamlı dönmekte olan bu manyetik vektör, alıcı sargıda elektrik akımına (sinyal) neden olmaktadır.

 

Ancak elde ettiğimiz bu sinyalin amplitütü çok hızlı biçimde azalmaktadır (Şekil 5.2); bunu zamana karşı grafiklersek (Şekil 5.3) deki gibi, manyetik vektör frekansı ile uyumlu amplitütü gittikçe hızlı biçimde azalan bir grafik elde ederiz ve bu olaya “Free induction decay” (serbest indüksiyon kayboluşu) denmektedir (bunun nedenleri daha ileride tartışılacaktır).

 

   
Sekil 5.3: Free induction decay (FIC) - elde edilen sinyalin tepe noktasi transverse manyetizasyon vektoru ucunun aliciya (receiver coil) en yakin oldugu; en dip noktasi ise alicidan en uzak oldugu konumu temsil etmektedir.  

RELAKSASYON

Relaksasyon’un anlamı RF puls ile konum değiştiren protonların eski konumlarına (yani, “out-of-phase” konumuna; az bir fazlalıkla Bo’a paralel dizilen protonların fazla olduğu paralel ve anti-paralel konuma veya dokunun net manyetik vektörünün Bo ile paralel olduğu konuma) ulaşmalarıdır. Bunun için X-Y düzleminde dönmekte olan manyetik vektörün (Transvers manyetizasyon) ortadan kaybolması ve Bo ile paralel eski manyetik vektörün (Longitudinal manyetizasyon) tekrar oluşması gerekmektedir ve bu iki bölümde incelenir:

          a – Transvers Relaksasyon

          b – Longitudinal Relaksasyon

TRANSVERS RELAKSASYON

Transver relaksasyon ile X-Y düzleminde dönmekte olan manyetik vektörün (Transvers manyetizasyon) zaman ile azalması ve ortadan kaybolması ifade edilir. Şu ana kadar öğrendiklerimizi hatırlarsak; transvers manyetizasyonu oluşturan esas etken, RF puls etkisi ile protonların “in-phase” konumuna ulaşmalarıdır (“in-phase” protonların vektör uçlarının aynı anda salınım çemberlerinin aynı noktasında olmasıdır). Eğer RF pulsunun protonlar üzerine “in-phase” etkisi olmasa transvers manyetizasyon oluşmayacaktır. Dolayısıyla, protonların bu birlikteliğinin (in-phase) bozulması ile transvers manyetizasyon da ortadan kaybolacaktır.

“In-phase” konumunda salınım yapan protonlardan bazılarının daha hızlı, bazılarının daha yavaş salınım yapmaları nedeniyle, zaman içersinde protonlar arasındaki bu uyum (in-phase) kaybolmaktadır (Şekil 5.4). Sonuçta, protonlar arasındaki uyum bozulmakta (out-of-phase) ve transvers manyetizasyon ortadan kalkmaktadır. MRG’de bu noktanın anlaşılması çok önemli olduğundan, konuyu daha detaylı olarak incelersek; aslında dokuda paralel ve anti-paralel dizilim gösteren protonlar mevcuttur. RF pulse ile protonların oluşturduğu manyetik vektör uçları 90 derece dönmemektedir, sadece RF puls ile bazı protonlar paralel konumdan anti-paralele geçmekte ve önemli olarak protonların salınımları arasında uyum (in-phase) meydana gelmektedir. Ancak, Transvers manyetizasyon oluşmasının ardından, biraz sonra bahsedeceğimiz nedenler ile protonlar arasındaki bu uyum kaybolmakta (bazı protonların daha hızlı, bazılarının daha yavaş salınım yapmaları ile), bunun ile direkt ilişkili olarak da transvers manyetizasyon ortadan kalkmaktadır.

  Sekil 5.4: Sekilde goruldugu gibi Transvers manyetizasyon protonlar "in-phase" konumundayken maksimum iken, zaman ile bazi protonlarin daha hizli, bazilarinin ise daha yavas olarak salinim yapmalari nedeniyle "in-phase" bozuldugu zaman transvers manyatizasyon da direk iliskili olarak azalmaktadir. Bu surec icersinde transvers manyatizasyonun protonlar ile birlikte dondugune dikkat ediniz.  

FREE INDUCTION DECAY (FID) (Serbest indüksiyon kayboluşu)

Protonların “in-phase” konumundan “out-of-phase” konumuna geçmelerinin nedenleri nelerdir?.

Bunun iki tane önemli sebebi vardır:

En önemli sebebi kullanılan magnet gücü (Tesla)nün dokunun her noktasında tam olarak homojen olmamasıdır ve bunun da en büyük sebebi, daha ileride detaylı olarak bahsedeceğimiz, görüntü oluşturmak için gradiyent sargıların uygulanmak zorunda olmasıdır. Buna bağlı olarak, transvers manyetizasyon oluştuktan sonra bazı protonlar diğerlerine göre daha hızlı salınım göstermekte ve böylece de “in-phase” bozulmaktadır (salınım frekansının magnet gücü-Tesla ile direk ilişkili olduğunu hatırlayınız). Eğer bu magnet homojenitesi sağlanabilseydi (bu inhomojenitenin en büyük sebebi gradiyent sargıların uygulanmak zorunda olmasıdır; yani büyük bir oranda bu homojeniteyi aslında bilerek biz bozuyoruz), transvers manyetizasyon çok daha uzun süre ortamda kalacak; hatta küçük bir elektrik jeneratörü gibi davranabilecekti (belli frekanslarda dönmekte olan transvers manyetizasyonun yanına alıcı sargı konulduğunda elektrik akımı oluşturduğunu hatırlayınız).

Protonların frekansları arasında uyumun bozulmasının (out-of-phase) bir diğer sebebi (bizim MRG’de özellikle ilgilendiğimiz nokta burasıdır) ise; “mikroskobik manyetik çevre” dir. Mikroskobik manyetik çevre inhomojenitesinin sebebi nedir?. Kitabın ilk bölümünde bahsedildiği gibi, dokuda bulunan bazı nükleus partikülleri spin hareketi yaparak kendi çevrelerinde küçük manyetik alanlar oluşturmaktadırlar. Fakat bu atomlar ile de çok farklı ilişkiler içersindedirler; dolayısıyla oluşturulan bu manyetik alanlar dokunun her noktasında aynı olmayacaktır. Moleküller hareket ile mikroskobik çevrenin hızla değişmesi, paramanyetik etkiler ve daha ileride bahsedilecek olan kimyasal şifte (chemical shift) neden olan farklı kimyasal çevreler dokuda mikroskobik manyetik çevre inhomojenitesi ile sonuçlanır.

Sonuçta FID nedeni olarak karşımıza iki önemli sebep çıkmaktadır:

1. Güçlü manyetik alanın (magnetin) homojen olmaması (bunun en büyük sebebi daha ileride detaylı olarak anlatılacak olan gradiyent sargı sistemlerinin, görüntü oluşturmak için kullanılmak zorunda olmasıdır)

2. Doku içindeki mikroskobik manyetik çevre farklılıkları

Bu nedenlerden dolayı protonlar arasındaki “in-phase” kısa sürede bozulmaktadır; bunun anlamı bizim için sinyal kaydının bitmesidir.

Elde ettiğimiz FID sinyali (alıcı sargıdaki elektrik akımı) ne kadar sürmektedir?

Bu sinyal yukarıda bahsettiğimiz nedenlerden dolayı milisaniyeler içinde kaybolmaktadır; ve magnet inhomojeniteleri ve mikroskobik manyetik çevre farklılıklarının neden olduğu bu transvers relaksasyon zamanına T2* (T2 star) denmektedir. Aşağıdaki denklem bize, belli bir andaki (t) transvers manyetizasyon miktarını vermektedir:

M transvers = Mo transvers x e-t / T2* (M transvers: herhangi bir zamandaki (t) transvers manyetizasyon; t: RF puls kesildikten sonraki zaman; Mo transvers: ilk anda oluşan transvers manyetizasyon miktarı; e: 2,7)

Eğer T2*(T2 star) = T ise;

M(T2*) = Mo transvers x 1/2.7 = 0,37 Mo transvers

bunun anlamı; T2* kadar zaman geçtiğinde ilk transvers manyetizasyonun % 63 kadarı kaybolur, % 37 kadarı kalır; ve her T2* zamanında transvers manyetizasyon bu hızla kaybolmaya devam eder.

T2 STAR (T2*) , SPIN-EKO (Spin-echo) , T2

T2* ile T2 arasındaki fark nedir?.

Eğer magnetimizin neden olduğu inhomojenite minimale indirilebilirse, transvers manyetizasyonu oluşturan protonlar arasındaki “in-phase”in bozulması (de-phase), sadece mikroskobik manyetik çevre inhomojenitesine bağlı olarak meydana gelecektir. Magnetin inhomojenitesine bağlı olmayıp, sadece mikroskobik manyetik çevre inhomojenitesine bağlı olarak meydana gelen bu transvers relaksasyon ise T2 ile tanımlanmaktadır (veya Spin-eko relaksasyon), T2* hem magnet (Bo) inhomojenitesi, hem de mikroskobik manyetik çevreye bağlı olmakla birlikte, T2 sadece mikroskobik manyetik çevreye bağlı olarak oluşmaktadır.

Tam olarak homojen bir magnete sahip olamayacağımıza göre, magnetin neden olduğu bu inhomojenite nasıl ortadan kaldırılacak?.

Bu amaçla, 180 derece RF puls kullanılmaktadır (ve 90 derece RF puls sonrası 180 derece RF pulsun kullanıldığı bu yönteme veya sekansa “Spin-eko sekansı” denmektedir). 180º RF pulsun protonlar üzerine olan etkisi protonların bulunduğu konum veya ortamda transvers manyetizasyon mevcut olup olmamasına bağlı olarak değişmektedir. Örneğin 90º RF puls öncesi 180º derece RF puls uygulanır ise (bunu ileride “Inversion Recovery sekansı” olarak göreceğiz); ortamda mevcut longitudial manyetizasyon 180 derece dönmektedir; yani manyetik vektör ucu Z aksisinin pozitif kısmından negatif kısmına dönmektedir. Ancak bu 180º RF puls 90º  RF puls sonrası uygulanır ise, etkisi daha farklı olarak ortaya çıkar (Şekil 5.5); 180 derece RF puls etkisi ile protonlar arasındaki “de-phase”, sistemin tam ters dönmesi ile yavaş salınım göstermekte olan protonlar hızlı salınım gösteren protonların önüne geçeceğinden protonlar arasındaki “in-phase” tekrar elde edilmektedir. Bunun bizim için anlamı tekrar sinyal elde edilmesidir ve bu tekrar elde edilen sinyale “Spin-eko” denir (böylece MRG’de konvansiyonel sekans olan Spin-eko isminin nereden geldiğini öğrenmiş oluyoruz). Burada dikkat edilmesi gereken nokta, 90º RF puls ile 180º RF puls uygulaması arasındaki zaman ile 180º RF puls ile sinyal elde edildiği an arasındaki zamanın aynı olduğudur. Çünkü 180º RF puls ile sistemi bir anda ters çevirdiğimize göre, 90º RF puls ile 180º RF puls arasında ne kadar süre geçti ise, protonlar yine aynı sürede in-phase konumuna ulaşacaklardır. İşte, bu sürenin toplamına “Echo time (TE)” denmektedir.

Sekil 5.5: RF puls ile transvers manyetizasyon olustuktan sonra protonlar arasindaki uyum (in-phase) bozulmaya baslamaktadir (de-phase). Belli bir sureden sonra 180º RF pul uygulandiginda protonlarin konumlari tam ters olarak cevrilmektedir (buna ayna goruntusu diyebiliriz). 180º RF puls ile hizli salinim gosteren protonlarin bir an icin geride kaldigina dikkat ediniz. Ancak 90º RF puls ile 180º RF puls arasindaki kadar zaman sonra hizli, bununla birlikte 180º RF pulse nedeni ile geride kalmis protonlar yavas salinim gostermekte olan protonlara yestismekte ve eko-sinyal elde edilmektedir. 

(90º RF puls) – (180º RF puls) = (180º RF puls) – (eko sinyal)

                 TE / 2                                       TE / 2

90º RF puls sonrası 180º RF uygulaması ile elde ettiğimiz eko-sinyalin amplitütü nedir?.

180º RF puls sonrası yeni elde ettiğimiz bu sinyalin (eko-sinyal) amplitütü ilk elde ettiğimiz sinyale göre daha düşük olmaktadır. Bunun nedeni, daha önce bahsettiğimiz gibi mikroskobik manyetik çevre değişikliklerine (veya inhomojenitesine) bağlıdır; ve önemle üzerinde durulması gereken nokta, ilk sinyal ile dokuların karakteristik özelliklerini (mikroskobik manyetik çevrelerini) tam olarak değerlendiremediğimiz halde, her doku için elde edeceğimiz ikinci sinyal amplitütü farklı olacağından dolayı, bunun ile dokuları birbirlerinden ayırabilmekteyiz. 180º RF puls ile eko-sinyal elde edildikten sonra, aynı 90º RF puls sonrası gibi, protonlar maruz kaldıkları her iki inhomojenite nedeniyle yine frekans uyumlarını kaybedecekler (de-phase) ve sinyal ortadan kaybolacaktır. Doğal olarak, eğer 180º RF puls sonrası belli aralıklarla yeni 180º RF pulslar uygularsak, her seferinde yeni eko-sinyaller elde edebiliriz ve her seferinde elde edeceğimiz yeni sinyal, mikroskobik manyetik çevre inhomojenitelerine bağlı olarak bir önceki eko-sinyal amplitütünden daha küçük amplitütde olacaktır (Şekil 5.6.).  

Sekil 5.6: Sekilde goruldugu gibi; 90º RF pulsundan sonra sinyal hizli bicimde kaybolmaktadir (T2*). 90º RF puls sonrasi (TE/2 kadar zaman sonra) 180º RF puls uyguladigimizda yine TE/2 kadar zaman sonra daha dusuk amplitutde yeni bir sinyal elde edilmektedir (90 RF puls ile sinyal elde edildigi an arasindaki sure TE'dir). 180º RF puls sonrasi yeni 180º RF pulslar uyguladigimizda gittikce azalan amplitutlerde yeni eko sinyaller elde edilebilmektedir. Iste zaman icerisinde sadece mikrsokobik manyetik cevre farkliliklarina bagli olarak eko-sinyal amplitutunun azalmasi ile T2 egrisi ortaya cikmaktadir. T2 egrisinin veya yeni elde edilen bu sinyal amplitutlerinin her doku icin farkli olacagina dikkat ediniz.   

LONGİTUDİNAL RELAKSASYON (T1)

Şu ana kadar sadece 90º RF puls ile oluşturulan transvers manyetizasyon’un relaksasyonundan bahsettik. Transvers manyetizasyon oluşturmak için 90º RF puls uyguladığımızda ortamda mevcut longitudinal manyetizasyon tamamen ortadan kalkmaktadır. Şimdi biraz geriye giderek, longitudinal manyetizasyonu oluşturan nedenleri hatırlarsak; dokuyu (protonları) magnet içine koyduğumuzda protonlar magnet vektörüne paralel ve anti-paralel olmak üzere dizililrler ve magnet gücü ile direk orantılı olarak salınım (precession) hareketine başlarlar. Bo’a paralel dizilim gösteren protonların sayıları, anti-paralel dizilenlere göre çok az fazla olduğundan dokunun net manyetik vektörü (longitudinal manyetizasyon) Bo ile paralel olmaktadır. Longitudinal manyetizasyonu ortadan kaldıran neden ise, RF puls ile bazı  protonların paralelden anti-paralele (yüksek enerji seviyesine) geçişleri ve protonların “in-phase” konumuna ulaşmalıdırlar. Dolayısıyla, RF puls ile ortadan kaybolan longitudinal manyetizasyonun tekrar oluşması için anti-paralele geçmiş olan protonların eski konumlarına (düşük enerji seviyesine) geri dönmeleri gerekmektedir (Şekil 5.7). Protonlar yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçerlerken ortama enerji verirler; ve bu olay “lattice” olarak bilinir (Longitudinal relaksasyona Spin-Lattice relaksasyon da denmektedir).

Şekil 5.7’den de anlaşıldığı gibi, ortamda bir süre hem transvers, hem de longitudinal manyetizasyon olacaktır. Dolayısıyla bu süreç boyunca dokunun net manyetik vektörü, salınım frekansında Bo çevresinde dönecek ve gittikçe Bo’ya yaklaşacaktır (Şekil 5.8).

Sekil 5.7: Sekilde goruldugu gibi, 90 RF puls ile longitudinal manyetizasyon tamamen ortadan kaybolmakta ve longitudinal manyetizasyon ile ayni amplitutde transvers manyetizasyon olusmaktadir. Transvers manyetizasyon olustuktan sonra, ayni anda hem transvers, hem de longitudinal relaksasyon baslamaktadir. Belli bir sure sonra bu sefer de transvers manyetizasyonun tamamen ortamdan kaybolduguna dikkat ediniz. 
konez
Sekil 5.8: Net manyetik vektor salinim frekansi ile uyumlu olarak Bo cevresinde donmekte ve gittikce Bo aksisine yaklasmaktadir.
T1 VE T2 RELAKSASYON EĞRİLERİ

Transvers ve longitudinal relaksasyonları zamana karşı grafik ile gösterirsek şekil 5.9’daki gibi eğriler elde etmekteyiz. Grafikde görüldüğü gibi longitudinal relaksasyon, transvers relaksasyondan daha uzun sürede tamamlanmaktadır. Bu hemen her zaman için doğrudur; yani T1, hemen her zaman için T2’den daha uzundur. Daha açık bir şekilde ifade etmek istersek; 90º RF puls ile oluşan protonların “in-phase” konumu kısa sürede bozulmakta, buna bağlı olarak transvers manyetizasyon kısa sürede ortadan kaybolmaktadır. Ancak longitudinal manyetizasyonu tekrar oluşturacak olan, anti-paralele geçmiş bazı protonların tekrar eski konumlarına dönmeleri protonlar arasında “in-phase” konumunun bozulmasından daha uzun zaman içersinde gerçekleştirmektedir. 

Aslında şekilde görüldüğü gibi, “T1” longitudinal relaksasyon zamanının tümünü kapsamayıp, 0 noktasından % 63 kadar longitudinal manyetizasyon’un oluştuğu an arasındaki süreyi temsil etmektedir. Yine bunun gibi, “T2” Transvers relaksasyon süresinin tamamını kapsamayıp, 90º RF puls sonrası oluşan maksimum güçdeki transvers manyetizasyon anı ile, bu gücün % 63 oranında azaldığı an arasındaki zamanı temsil etmektedir (veya sinyalin % 63 oranında kaybolduğu an ile maksimum sinyal arasındaki süreyi).

Sekil 5.9: T1 ve T2 relaksasyon egrileri - Her iki relaksasyonun ayni zamanda basladigina; bunun ile birlikte transvers relaksasyonun daha kisa surede tamamlandigina, buna karsin longitudinal relaksasyonun daha uzun surede tamamlandigina dikkat ediniz.
RELAKSASYON ZAMANLARINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Transvers relaksasyonun 2 tane önemli sebebi vardı; magnetimizin neden olduğu inhomojenite ve mikroskobik manyetik çevre farklılıkları. Dolayısıyla, bir dokuda su miktarı ne kadar fazla ise (örneğin ödemde olduğu gibi) mikroskobik manyetik çevrenin neden olduğu inhomojenite o kadar az belirgin olacak ve T2 uzun olacaktır. Bunun nedeni, sudaki moleküllerin çok hızlı biçimde hareket halinde olmalarıdır. Bunun aksi olarak dokuda su miktarı az olduğunda, protonlar protein ve nükleik asitler gibi makromoleküllere kovalen ile bağlı olacaklarından, biraz önce bahsettiğimiz protonların çok hızlı biçimde hareket etmeleri mümkün olmamaktadır. Buna bağlı olarak mikroskobik manyetik çevre farklılıkları belirginleşecek ve T2 daha kısa olacaktır.

Longitudinal manyetizasyonun tekrar oluşması için (Longitudinal relaksasyon) anti-paralele geçmiş olan protonların eski konumlarına geri dönmeleri gerekmektedir. Bu işlem sırasında ortama enerji saldıklarını söylemiştik (Lattice). Eğer incelemediğimiz dokuda su fazla ise (ödemli doku gibi) protonların hızlı biçimde hareket etmelerinden dolayı bu enerji değişimi kolay olmayacak ve T1 uzun olacaktır. Buna karşın, dokuda makromoleküller fazla olursa, hareket daha az olacağından enerji transferi daha kolay gerçekleşir ve T1 kısa olur. 

Sonuç olarak söyleyecek olursak; dokuda su oranı arttıkça hem T1 hemde T2 uzun olmaktadır. Buna karşılık su oranının az olduğu dokularda (kemik gibi) veya protonların kompleks bağlar oluşturduğu dokularda (yağ doku gibi) hem T1 hemde T2 kısadır (Tablo 5.1).

0.5 Tesla 1.0 Tesla
  T1 T2 T1/T2 T1 T2 T1/T2
Beyin 600 70 8,6 860 70 12,3
Kas 540 50 10,8 750 55 13,6
Yag 220 60 3,7 220 60 3,7
BOS 3000 2000 1,5 3000 2000 1,5
Kan 850 200 4,3 900 200 4,5
Tablo 5.1: Bazi dokularin T1 ve T2 sureleri (MSN). Magnetin Tesla degerleri ile T1 ve T2 surelerinin degistigine dikkat ediniz.

Magnet gücü (Tesla) longitudinal relaksasyon zamanına nasıl etkiler?

Yüksek Tesla değerli cihazlarda, protonların salınım frekansları yüksek olduğu gibi, longitudinal relaksasyon da uzun sürmektedir. Bunun aksi olarak, düşük Tesla değerli cihazlarda salınım frekansı düşüktür, buna bağlı olarak enerji transferi daha kolay ve T1 kısa olmaktadır (tablo 5.1’de 0.5 T için verilen değerlerin genelde 1 T için verilen değerlerden daha kısa olduğuna dikkat ediniz).

Daha ileride MRG’de kontrast maddeler başlığı altında detaylı olarak tartışılacak olan kontrast maddelerin relaksasyon zamanlarına olan genel etkisi ise, bu maddelerin relaksasyon sürelerini kısaltmasıdır.

T1 AĞIRLIKLI, T2 AĞIRLIKLI ve PROTON DANSİTE GÖRÜNTÜLER

MRG’de görüntüler 3 farklı karakter taşımaktadır; başka bir deyişle MRG’de görüntü oluşturmak için dokuların 3 farklı özelliğinden faydalanabiliriz:  

a-       Proton miktarlarındaki farklılıktan

b-      Dokuların T2 sürelerinin farklılığından

c-       Dokuların T1 sürelerinin farklılığından

MRG’de hangi özellikten faydalanarak görüntüdeki dokuları birbirinden ayırmayı ve patolojik dokuyu saptamayı amaçlıyorsak, bu amaca yönelik görüntüler elde etmekteyiz (MRG incelemelerinin en az iki sekansda ve farklı iki düzlemde yapılması ilke olarak kabul edilir). Yani, dokulardaki proton miktarlarının farklı olmasına bağlı olarak elde edilen görüntülere “Proton dansite” görüntüler denmektedir; dokuların T1 sürelerinin farklı olmasına bağlı olarak elde edilen görüntülere “T1 ağırlıklı” ve dokuların T2 sürelerinin farklı olmasına bağlı olarak elde edilen görüntülere ise “T2 ağırlıklı” görüntüler denmektedir. Ancak bu bahsettiğimiz ayırım çoğu zaman tam olarak mümkün olmamaktadır; bazı durumlarda görüntü proton dansite ile birlikte T2 ağırlıklı, bazı durumlarda T1 ağırlıklı görüntü ile bir miktar T2 ağırlıklı, bazı durumlarda ise proton dansite ile birlikte T1 ağırlıklı olabilmektedir (konunun detayları daha ileride puls sekansları ile birlikte tartışılacaktır).
Sekil 5.10: BOS ve beyin dokusu icin T1 ve T2 egrileri.
Şekil 5.10’da görüldüğü gibi, beyin dokusunun transvers relaksasyonu ve longitudinal relaksasyonu BOS’a göre daha kısa sürede tamamlanmaktadır (0,5 T için beyin dokusunun T1: 600 msn, T2: 70 msn; BOS’un T1: 3000 msn, T2: 2000 msn). T1 eğrilerinde ilk anda dokular arasında belirgin fark olduğu halde zaman geçtikçe bu fark azalmakta; T2 eğrilerinde ise ilk anda dokular arasında belirgin bir fark yok iken belli bir zaman geçtikten sonra bu fark artmaktadır. İşte zaman içersinde bu farklılıkların olması ile MR görüntülerimizi T1 ağırlıklı veya T2 ağırlıklı olarak elde edebilmekteyiz. Bu özelliklerden faydalanmazsak, görüntülerimiz proton ağırlıklı olmaktadır. 

MRG’de görüntünün oluşturulması başlığı altında konunun detayları tartışılacak, ancak burada konunun anlaşılması bakımından şunu söyleyelim; bir kesit görüntüsü elde edebilmek için dokudan çok sayıda sinyal elde etmemiz gerekmektedir. Yani alacağımız tek sinyal ile kesit görüntüsü oluşturamıyoruz. Bu nedenle bundan önce detaylarını tartıştığımız RF puls uygulamalarını sadece bir kesit görüntüsü elde etmek için yüzlerde defa tekrarlanması gerekmektedir. Bu tekrarlanma arasındaki süreye, yani Spin-eko sekansı için 90º RF pulslar arasındaki süreye “time to repeat (TR)” (tekrarlanma zamanı) ve bir plan dahilinde belli zaman aralıkları ve şiddette uygulanan RF puls demetlerine “Pulse sekansları” denmektedir (Spin-eko, Saturation recovery, inversion recovery vs gibi).

Şekil 5.11’de Saturation recovery ve Spin-eko sekansları izlenmektedir. Saturation recovery’de birbiri ardı sıra 2 kere 90º RF puls uygulanmaktadır. İkinci RF puls sonrası elde edilen sinyal ilk elde edilen sinyal ile aynı amplitütde veya daha düşük amplitütde olacaktır. Bunu daha iyi anlamak için şimdi şekil 5.12’yi inceleyelim:

Sekil 5.11 a ve b

Sekil 5.12: Farkli iki dokuya (A ve B) 90 RF puls gonderildikten sonra ikinci 90 RF puls uygulandiginda dokulardan birinde (B) longitudinal relaksasyon tamamlanmamis ise bu dokudan elde edilecek ikinci transvers manyetizasyon amplitutu kucuk olacaktir.

Şekil 5.12’de longitudinal relaksasyon süreleri (T1) farklı iki doku izlenmektedir (A dokusu ve B dokusu). Longitudinal relaksasyon süreleri farklı bu iki dokuya 90º RF puls gönderdiğimizde her iki dokuda da aynı amplitütde transvers manyetizasyonlar elde edilmektedir (bu iki dokunun proton yoğunluklarının farklı olması halinde, farklı amplitütde transvers manyetizasyonlar elde edilmesi gerektiğine dikkat ediniz). Şekilde görüldüğü gibi ikinci RF pulse uygulandığı anda A dokusunda longitudinal relaksasyon tamamlanmış olduğu halde B dokusunda henüz longitudinal manyetizasyon tamamlanmamış olduğundan, ikinci RF puls uygulaması ile elde edilecek transvers manyetizasyon A dokusunda daha büyük olacaktır (RF puls ile elde edilecek olan transvers manyetizasyon amplitütünü dokuda mevcut longitudinal manyetizasyonun belirlediğini hatırlayınız; eğer dokuda daha düşük amplitütde longitudinal manyetizasyon var ise daha düşük amplitütde transvers manyetizasyon elde edilmektedir). Dolayısıyla ilk RF puls sonrası elde edilen sinyalde iki doku arasında fark yok iken, ikinci RF puls ile elde edeceğimiz sinyal amplitütleri arasında fark olacaktır. İşte bu yöntemi kullanarak (ikinci RF puls ile elde edilen sinyal ile) elde edeceğimiz görüntüler T1 ağırlıklı olacaktır (çünkü dokuların T1 sürelerinin farklı olmasından faydalanmaktayız) (Resim 5.1). İkinci RF puls daha geç uygulanırsa her iki dokuda da longitdinal manyetizasyonlar tamamlanmış olacağından, ikinci RF puls ile her iki dokudan da aynı amplitütde sinyal elde ederiz ve görüntümüz T1 ağırlıklı olmaz. Ancak her dokuda proton yoğunluğu aynı olmadığından dolayı; örnekde verdiğimiz dokulardaki gibi longitudinal manyetizasyon amplitütleri aynı olmayacaktır; dolayısıyla bu sefer elde edeceğimiz sinyal dokuların proton yoğunluklarına göre değişecektir ve bu yöntem ile elde edeceğimiz görüntü “Proton dansite” ağırlıklı görüntü olacaktır (Resim 5.2).

 Resimler 5.1, 5.2 ve 5.3
T1 ağırlıklı  görüntü Proton dansite  T2 ağırlıklı görüntü

T2 ağırlıklı görüntü nasıl elde edilmektedir?.

Bunun için Spin-eko sekansından faydalanmamız gerekiyor (Şekil 5.11 b).

Spin-eko sekansında 90º RF pulsdan TE /2 kadar zaman sonra, 180º RF puls kullanılmaktadır. Daha önce detaylı olarak açıkladığımız gibi, 180º RF puls ile TE /2 kadar zaman sonra protonlar arasında tekrar “in-phase” elde edilmekte ve 90º RF puls ile elde ettiğimiz sinyalden daha düşük amplitütde eko-sinyal elde edilmektedir. Elde edeceğimiz eko-sinyalin amplitütü 90º RF puls ile elde edilenden daha düşüktür. Ancak, elde olunan sinyalin amplitütü dokuların transvers relaksasyon sürelerine bağlı olarak değişiklikler göstermektedir. İşte bu farktan yararlanarak elde edeceğimiz görüntü “T2 ağırlıklı” görüntü olacaktır (Resim 5.3).

Bununla birlikte dokuların T2 sürelerinin farklı olmasından faydalanarak görüntü elde edilmek istendiğinde TE süresinin uzun olması gerekmektedir. Çünkü, ancak TE süresi belli bir uzunlukta olunca dokular arasındaki transvers relaksasyon sürelerinde ki farklılık belirginleşmektedir. Eğer TE süresi kısa olursa, bu fark belirgin olmayacak ve elde edeceğimiz görüntü gerçek T’ ağırlıklı olmayacaktır. Eğer TE belirgin şekilde uzun tutulursa, bu durumda görüntünün T2 ağırlığı çok artacaktır, bu şekilde elde edilen görüntülere “heavily T2 image” (güçlü T2 görüntüsü) denmektedir.

 

 

Ana sayfa      Bir Önceki Bölüm    I    Bir Sonraki  Bölüm   I   iletisim   I    www.birthmarks.us