Manyetik Rezonans Görüntüleme: Temel Bilgiler

HARDWARE - MR MAGNETİNİN ÖZELLİKLERİ Kitabın ilk bölümlerinde de bahsedildiği gibi, günümüzde kullanılmakta olan 4 magnet tipi vardır:  1.     Superkondüktiv (Superconductive) magnet 2.     Permanent (sabit güçlü) magnet 3.     Rezistiv (Resistive) magnet 4.     Hibrid magnet (hem rezistiv, hem de permanent magnet özelliklerini taşır) Bunlar arasında belli bazı farklılıklar olmakla birlikte (temelde manyetik alan oluşturma mekanizmaları farklıdır), tüm MRG sistemleri benzer parçalardan oluşmaktadır (Şekil 14.1). a- Ana magnet   b- Shim sargıları (Shim coil) c- Gradiyent sargıları (Gradient coil) d-    RF sargıları (RF coil) e-    Modulator-demodulator f-     Image processor   Sekil 14.1: MR sisteminin yapisi (superkonduktiv)

Genellikle rezistiv magnetler 0,15 ile 0,2 Tesla arasında, permanent magnetler 0,08 ile 0,4 Tesla arasında ve superkondüktiv magnetler 0,15 ile 2 Tesla arasında çalışmaktadırlar [13] (bu, ABD’de çoğu MRG sistemlerinin niye superkondüktiv olduğunu açıklar). Oluşturulan güçlü manyetik alanın vektör yönlerinde de faklılıklar vardır; permanent magnetlerde vektör üst-alt aksisinde iken, diğer magnet tiplerinde bu hasta masasına paraleldir. Permanent magnetlerde manyetik güç sabit olup (bildiğimiz mıknatıs gibi), manyetik güç oluşturmak için herhangi bir enerjiye gereksinim göstermezler. Buna karşın dezavantaj olarak çok ağırdırlar (0,3 Tesla sistem 80-100 ton gibi) ve yüksek Tesla değerlerine ulaşamazlar. Rezistiv ve superkondüktiv magnetlerde ise, manyetik güç oluşturmak için elektrik enerjisinden faydalanılır.		Resim: Günümüzde sıklıkla kullanılan modern magnet

Oluşturulan manyetik gücü, magneti oluşturan sarılı tellerin sayısı (bu magnetlerde manyetik gücü oluşturan, magneti çepeçevre saran tellerden geçen elektrik akımıdır ve oluşan güçlü manyetik alanın vektörü akıma diktir) ve bu tellerden geçen elektrik akım miktarı belirler. Örneğin, 0,5 Tesla cihazda akım yaklaşık 100 amper iken, akım 300 ampere çıkarılırsa cihaz 1,5 Tesla gücüne ulaşmaktadır [13]; bununla birlikte magnet gücünü etkileyen başka faktörler de mevcuttur.

Superkondüktiv magnetler bugün için dünyada en yaygın olarak kullanılan magnetlerdir. Çünkü, superkondüktiv magnetler ile diğer magnet tiplerinden daha güçlü manyetik alan elde edilebilmektedir. Ancak, bu magnetlerin de bazı önemli problemleri vardır; superkondüktiv magnetlerin özelliği ancak sıvı helyum derecelerinde çalışabilmesidir (-473 degrees F.) [13]. Ancak bu derecelerde superkondüktiv tellerde rezistans gelişmez (bu sayede tellerden yüksek elektrik akımları geçirilerek yüksek Tesla değerleri elde edilir). Sistemde magnet, herkesin bildiği termos benzeri “Cryostat” denilen (Şekil 14.2) çok sayıda yapının iç içe geçmesi ile oluşmuş ve içinde helyum ve nitrojen gibi kriyojenleri barındıran yapı içinde bulunmaktadır.

Sekil 14.2: Cryostat. Vakum tarafindan cevrelenen kriyojenler tarafindan cok dusuk isi degerleri elde edilerek superkonduktiv tellerde rezistans gelismesi onlenmektedir.

Sistemde bu kriyojenler zamanla eksilmektedir ve sistemin devamı için bunların tamamlanması gerekmektedir (sistemden sisteme değişmek üzere belli zaman aralıkları ile) (1,5 Tesla sistemde yaklaşık olarak günde 1 litre helyum eksilmektedir; ABD’de litre fiyatı 3 – 10 $ olmakla birlikte, ülkemizde yaklaşık 10 – 15 $). Eğer sistemde sıcaklık artacak olursa, magneti oluşturan tellerde superkondüktivite kaybolur ve buna bağlı tellerde rezistans gelişeceğinden dolayı kriyojenlerin çok hızlı biçimde kaynaması ile sonuçlanır [7] (yaklaşık 3000 $).

Shim sargıları (Shim coil) superkodüktiv, rezistiv veya hibrid magnetlerde, ana magnetin iç kısmında bulunmaktadır. Bu sargılar ana magnetin tam olmayan homojenitesini düzeltmek ve hastaya uygulanacak son manyetik kuvveti kompanse etmek amacıyla kullanılırlar. Eğer hastaya uyguladığımız güçlü manyetik alan homojen olmaz ise kesitte uzaysal lokalizasyonlarda hatalar olacaktır.

Gradiyent sargılar (Gradient coil), (daha önce MRG’de görüntünün oluşturulması başlığı altında detaylı olarak anlatıldığı gibi) kesit-belirleme, faz-kodlama ve frekans-kodlama gradiyentlerinden oluşur. Bunların görüntü oluşturulurken çok hızlı biçimde defalarca açılıp kapatılması gerekmektedir (inceleme sırasında duyulan ses bu gradiyent sistemin açılıp kapatılması nedeniyledir). Gradiyent sargı çalıştırıldığında, gradiyentin bir ucu ile diğer ucu arasında değişen değerlerde manyetik kuvvet farklılıkları olacaktır, buna bağlı olarak gradiyent aksisi boyunca protonlar birbirlerinden çok az da olsa farklı salınım frekansları göstereceklerdir ve bu sayede elde edilen sinyalin lokalizasyonu yapılabilmektedir (konu daha önce detaylı olarak tartışılmıştır). Bu sistem ile, hastanın pozisyonu değiştirilmeden kesitler aksiyal, koronal, sagittal veya gradiyent sistem uygun biçimde düzenlenmiş ise oblik olarak elde edilebilmektedir (şekil 14.3).

Sekil 14.3: X ve Y gradiyent sargilarinin goreceli oryantasyonu

RF sistemlerinin ilk amacı, dokudaki mevcut longitudinal manyetizasyon vektörlerini istediğimiz açıda (flip angle) saptırmak için hastaya uygun RF puls göndermektir (RF Transmitter). Kitabın ilk bölümlerinde belirtildiği gibi, istediğimiz kesit görüntüsü için RF puls frekansı uygun biçimde ayarlanmalıdır (sadece RF puls frekansı ile protonların salınım frekansları aynı olduğu zaman enerji transferi gerçekleşebilmektedir); bu amaçla RF puls’ın frekans bandını ve gücünü düzenleyen “RF modulator” kullanılmaktadır. RF sisteminin ikinci amacı ise, hastadan gelen sinyali saptamak ve kaydetmektedir (Alıcı sargı) (RF receiver, antenna).  

Sekil 14.4: Volum Sargi. Sargi icine giren dokularin RF pulsdan homojen olrak etkilenmeleri, goruntu kalitesi yonunden oldukca onemlidir.

Sinyal buradan “modulator-demodulator”e gider ve bir takım işlemlerden geçtikten sonra ekrana görüntü olarak gelir. RF sargılarının yapısında, yapılacak olan incelemeye göre değişen bir takım farklılıklar vardır (head, body, ekstremite gibi) ve bunlardaki en önemli nokta, incelenecek dokuyu saran RF sargıların dokuyu homojen olarak etkilemesinin gerekliliğidir (Şekil 14.4). RF sargılarının sensitivitesi (kalitesi) “Q” veya “quality factor” (kalite faktörü) ile değerlendirilir; yüksek Q olarak değerlendirilen sargılar mükemmel traansmitter ve alıcı (receiver) olarak çalışırlar. RF puls uygulaması sırasında kullanılan enerji, hastanın hacmine ve inceleme tipine göre değişmektedir (bu genellikle cihazlarda otomatik olarak ayarlanmaktadır). Yüzey (surface) sargıları incelemek istediğimiz (yüzeye yakın) bölgeye direkt olarak yerleştirilen, değişik şekil ve yapılarda olabilen alıcı RF sargılarıdır (transmitter görevi görmezler). Bu yüzey sargılarının en büyük avantajı, sadece belli bir bölgeden sinyal topladığı için elde edilen sinyalde gürültünün (noise) düşük, buna bağlı olarak da SNR’ın yüksek olmasıdır (Şekil 14.5).

Spine, ekstremite MRG incelemeleri gibi, özellikle incelemek istediğimiz doku yüzeye yakın ise, bu yüzey sargıların rutin olarak kullanılmaktadır (yüzey sargıların haricindeki, vücudun daha büyük bölümlerini incelemek için kullanılan, hem alıcı hem de transmitter olarak görev yapan RF sargılarına ise Volüm sargıları denmektedir.

Sekil 14.5: Yuzey sargi (Surface coil), vucudun belli bir bolgesinden sinyal kaydi yaptigindan, daha yuksek SNR degerleri elde edilmektedir.

Magnetin konulduğu ve MR incelemelerinin yapıldığı odanın özellikleri nelerdir?  

Şekil 14.6’da görülen MRG inceleme odası, radyo dalgalarına karşı geçirgen olmayacak şekilde düzenlenmektedir. Yine kontrol paneli önündeki inceleme odasının görülmesini sağlayan cam da radyo dalgalarına karşı dirençlidir. İnceleme odasının radyo dalgalarına karşı dirençli olması, bilgisayarlardan, TV istasyonlarından veya diğer hastane cihazlarından gelebilecek radyo dalga etkileşimini engeller. İnceleme odasının radyo dalgalarına karşı dirençli olma özelliğine karşın magnetin oluşturduğu manyetik alan sınırlanamaz.

Sekil 14.6: Inceleme Odasi

İnceleme odasındaki magnet çevreyi belirgin derecede etkilemektedir; 1,5 Tesla değerli magnette merkezdeki manyetik alan gücü 1,5 Tesla (15.000 Gauss) olup bu dünyanın oluşturduğu manyetik alan gücünden 30.000 defa daha güçlüdür. Bu manyetik alanın gücü merkezden çevreye doğru gittikçe azalmaktadır [10] (Şekil 14.7).

Magnet çevresinde olan ve magnetten uzaklaştıkça azalan manyetik güç bizim için iki nedenle önemlidir.  1.   Magnetin etki alanında bulunan pek çok cihaz bundan etkilenmektedir. Örneğin kardiyak pacemaker’lar 5 Gauss’luk bir manyetik güçten etkilenebilmektedir. 2.   Çevrede bulunan pek çok cihaz da MR sisteminin çalışmasını etkileyebilmektedir. Örneğin 3 Gauss’luk etki sınırında olan asansör, MR sistemini etkileyebilmektedir [10] (Tablo 14.2).

Sekil 14.7: Magnetin merkezden uzaklastikca azalan manyetik alan gucleri gorulmektedir (1,5 Tesla icin)

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