Podstawy tomografii magnetyczno-rezonasowej



Podobne dokumenty
NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Wykorzystanie zjawiska rezonansu magnetycznego w medycynie. Mariusz Grocki

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Leksykon onkologii Cancer lexicon

Karpacz, plan miasta 1:10 000: Panorama Karkonoszy, mapa szlakow turystycznych (Polish Edition)

MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY (MRJ) NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE (NMR)

Helena Boguta, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

functional Magnetic Resonance Imaging

MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY W POLU MAGNETYCZNYM ZIEMII

IM - 6a MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY. I. Cel ćwiczenia

Electromagnetism Q =) E I =) B E B. ! Q! I B t =) E E t =) B. 05/06/2018 Physics 0

Fizyczne podstawy magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) - obrazowania za pomocą rezonansu jądrowego (MRI)

MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY W POLU MAGNETYCZNYM ZIEMI

ARNOLD. EDUKACJA KULTURYSTY (POLSKA WERSJA JEZYKOWA) BY DOUGLAS KENT HALL

Weronika Mysliwiec, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

Obrazowanie MR przy użyciu spolaryzowanego 3 He jak chcemy badać szczurze płuca w Krakowie

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture 11. Spectral Embedding + Clustering

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Stargard Szczecinski i okolice (Polish Edition)

Tomografia magnetyczno-rezonansowa 1

Hard-Margin Support Vector Machines

Obrazowanie Metodą Magnetycznego Rezonansu Jądrowego Spis treści

Zakopane, plan miasta: Skala ok. 1: = City map (Polish Edition)

Tychy, plan miasta: Skala 1: (Polish Edition)

SSW1.1, HFW Fry #20, Zeno #25 Benchmark: Qtr.1. Fry #65, Zeno #67. like

ZASADY ZALICZANIA PRZEDMIOTU:

Miedzy legenda a historia: Szlakiem piastowskim z Poznania do Gniezna (Biblioteka Kroniki Wielkopolski) (Polish Edition)

MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY - podstawy

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

Metody rezonansowe. Magnetyczny rezonans jądrowy Magnetometr protonowy

ν 1 = γ B 0 Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego h S = I(I+1)

Tomografia magnetyczno-rezonansowa

deep learning for NLP (5 lectures)

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture11. Random Projections & Canonical Correlation Analysis

Blow-Up: Photographs in the Time of Tumult; Black and White Photography Festival Zakopane Warszawa 2002 / Powiekszenie: Fotografie w czasach zgielku

Few-fermion thermometry

SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0

OpenPoland.net API Documentation

MAGNESY KATALOG d e s i g n p r o d u c e d e l i v e r

Spin jądra atomowego. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

impulsowe gradienty B 0 Pulsed Field Gradients (PFG)

NMR REZONANS MAGNETYCZNY. System nisko-polowy OMR Siemens Magnetom C. Obrazy z tomografu MRI

NAJNOWSZE TRENDY W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ - METODY BADAŃ MATERIAŁÓW - JĄDROWY REZONANS MAGNETYCZNY (NMR)

Katowice, plan miasta: Skala 1: = City map = Stadtplan (Polish Edition)

JĄDROWY REZONANS MAGNETYCZNY

MaPlan Sp. z O.O. Click here if your download doesn"t start automatically

Analysis of Movie Profitability STAT 469 IN CLASS ANALYSIS #2

Rezonans magnetyczny jest tomograficzną

Extraclass. Football Men. Season 2009/10 - Autumn round

MoA-Net: Self-supervised Motion Segmentation. Pia Bideau, Rakesh R Menon, Erik Learned-Miller

Wydział Imię i nazwisko Rok Grupa Zespół. Obrazowanie MR

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Domy inaczej pomyślane A different type of housing CEZARY SANKOWSKI

Pole elektromagnetyczne w bioinżynierii

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

Camspot 4.4 Camspot 4.5

Rezonanse magnetyczne oraz wybrane techniki pomiarowe fizyki ciała stałego

Impulsy selektywne selektywne wzbudzenie

Sargent Opens Sonairte Farmers' Market

Rozwój i zastosowanie metod opartych na magnetycznym rezonansie jądrowym do badań mikroheterogennych układów złożonych

y = The Chain Rule Show all work. No calculator unless otherwise stated. If asked to Explain your answer, write in complete sentences.

Strangeness in nuclei and neutron stars: many-body forces and the hyperon puzzle

NMR Nuclear Magnetic Resonance. Co to jest?

Obrazowanie kręgosłupa w badaniu TK i MR w różnych grupach wiekowych

Convolution semigroups with linear Jacobi parameters

MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

Plan. Kropki kwantowe - część III spektroskopia pojedynczych kropek kwantowych. Kropki samorosnące. Kropki fluktuacje szerokości

Rev Źródło:

Hyperpolarization of 3 He and 129 Xe for Medical Magnetic Resonance Imaging

H MRJ, 13 C MRJ... NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE (NMR) 1 H NMR, 13 C NMR...

Rachunek lambda, zima

DOSY (Diffusion ordered NMR spectroscopy)

Zarządzanie sieciami telekomunikacyjnymi

Magnetyczny rezonans jądrowy

Unit of Social Gerontology, Institute of Labour and Social Studies ageing and its consequences for society

Gradient Coding using the Stochastic Block Model

Proposal of thesis topic for mgr in. (MSE) programme in Telecommunications and Computer Science

ABOUT NEW EASTERN EUROPE BESTmQUARTERLYmJOURNAL


Wykład 4. metody badania mózgu II. dr Marek Binder Zakład Psychofizjologii

Fizyka klasyczna. - Mechanika klasyczna prawa Newtona - Elektrodynamika prawa Maxwella - Fizyka statystyczna -Hydrtodynamika -Astronomia

DOI: / /32/37

Kropki samorosnące. Optyka nanostruktur. Gęstość stanów. Kropki fluktuacje szerokości. Sebastian Maćkowski. InAs/GaAs QDs. Si/Ge QDs.

Miedzy legenda a historia: Szlakiem piastowskim z Poznania do Gniezna (Biblioteka Kroniki Wielkopolski) (Polish Edition)

Wykaz linii kolejowych, które są wyposażone w urządzenia systemu ETCS

Polska Szkoła Weekendowa, Arklow, Co. Wicklow KWESTIONRIUSZ OSOBOWY DZIECKA CHILD RECORD FORM

Revenue Maximization. Sept. 25, 2018

The Overview of Civilian Applications of Airborne SAR Systems

Wykaz linii kolejowych, które są wyposażone w urzadzenia systemu ETCS

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY (MRJ) NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE (NMR)

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Nowoczesne techniki obrazowania w medycynie. Jakub Zieliński Zakład Biofizyki i Fizjologii Człowieka WUM

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Metody rezonansowe. Magnetyczny rezonans jądrowy Magnetometr protonowy

PLSH1 (JUN14PLSH101) General Certificate of Education Advanced Subsidiary Examination June Reading and Writing TOTAL

Pielgrzymka do Ojczyzny: Przemowienia i homilie Ojca Swietego Jana Pawla II (Jan Pawel II-- pierwszy Polak na Stolicy Piotrowej) (Polish Edition)

Transkrypt:

Podstawy tomografii magnetyczno-rezonasowej Stanisław Kwieciński Instytut Fizyki Jądrowej PAN stanislaw.kwiecinski@ifj.edu.pl

Optymistyczny plan Pole magnetyczne Spin jądrowy i moment magnetyczny Magnetyzacja wypadkowa Precesja Magnetyczny Rezonans Jądrowy (MRJ) Impuls RF Czasy Relaksacji Sygnał MR i jego parametry Sygnał MR Gradienty pola magnetycznego Wybór warstwy Kodowanie częstości Kodowanie fazy Obraz MR

Popularne techniki obrazowania fotografia zdjęcie Roentgenowskie obraz MR

Jak otrzymać sygnał MR obiekt pole magnetyczne B 0 zmienne pole B 1 rezonans surowy sygnał Transf. Fouriera ładny sygnał

Magnes : B 0 Cewka RF : B 1 Cewki gradientowe: G x, G y, G z Gradienty Cewka RF Magnes Tomograf MR

Magnetyczny Rezonans Jądrowy MR NMR Magnetic Nuclear Resonance Magnetic Resonance Rezonans (NMR) Magnetyczny Tomografia magnetyczno-rezonansowa Tomografia z jęz. greckiego tomos - przekrój grafo - rysuję Obraz przekroju otrzymany przy wykorzystaniu zjawiska magnetycznego rezonansu (jądrowego)

S Nuclear B 1 B 0 Signal Magnetic Resonace N Imaging

S Magnetyczny B 1 B 0 Sygnał MR Rezonans Jądrowy N

Magnetic field Some common examples The Earth magnetic field (B 0.05 T) The magnetic field lines of the bar magnet

Magnetic field The magnetic field lines around a long wire which carries an electric current The magnetic field lines around circular loop through which electric current flows

Różne rodzaje magnesów 1.5T, 3T, 7T 0.2-0.5T

Magnesy do zadań specjalnych 7, 9T 7-21T

Zadanie magnesu Generowanie stałego pola magnetycznego B o Pole magnetyczne mierzymy w Teslach /T Medyczne Tomografy MR maja pole 1.5T, 3T, 7T Magnesy używane w laboratoriach generują pola nawet do 21T W użyciu jest także stara jednostka pola Gauss / Gs 1T = 10000Gs Pole ziemskie B 0.05 T

Nuclear spin J Particle performing circular motion or rotating about the axis posses angular momentum Rotating nucleus has its own angular momentum called SPIN NUCLEAR SPIN J (angular( momentum of a nucleus) J is a fundamental property of nature J comes in multiples of 1/2 and can be + or (1/2, -1/2, 3/2, 5/2, -7/2 ) Protons, electrons, and neutrons have J = 1/2.

Nuclear spin Nuclear magnetic moment Nucleus is a charged object (due to protons) rotating nucleus generates a magnetic field

Nuclear magnetic moment μ μ - nuclear magnetic moment γ - gyromagnetic ratio J nuclear spin μ = γ * J Nuclear magnetic moment is strongly associated with nuclear spin although it is not the same

Nuclear magnetic moment μ Question: Does every nucleus have a magnetic moment? Answer: No only these nuclei which have J > O Pairs of protons (or neutrons) within a nucleus can cancel each other out, so that only nuclei with an odd number of either protons or neutrons will have a net magnetic moment Hydrogen 1 H 1 proton 0 neutron Lithium 7 Li 3 protons 4 neutrons Carbon 13 C 6 protons 7 neutrons Phosphorus 31 P 15 protons 16 neutrons Unfortunately nuclei with even number of protons and neutrons have J=0 and therefore μ = 0 No magnetic moment means no chance for doing NMR /MRI ie 12 C, 16 O, 56 Fe H 1 1 7 3 Li 13 6 31 15 C P

Magnetisation of a spin population No net magnetization

Spin population in magnetic field S N

Magnetisation of a spin population M From a large number of spins We need only consider the difference that makes the majority And this we can represent as a single vector M (M -vector sum of all spin magnetization vectors in a volume element)

Magnetisation of a spin population B 0 The ratio of induced magnetization M to the applied field B 0 is 10-9 10-10 M M = B 0 - magnetic susceptibility.

Magnetisation ation of a spin population Spin energy in Magnetic Field Energy Spins antiparallel higher energy less stable N + / N - = exp (-E/kT) Spins parallel lower energy more stable Magnetic field strength B 0

Jądro obdarzone momentem magnetycznym oddziałowuje z zewnętrznym polem magnetycznym B o Zjawisko Precesji

Precesja Zjawisko precesji spinu odkryte przez Larmora w 1895r. B 0 0 = B 0 M B 0 /T Jądro Częstość (MHz) 0.5 1 H 21 1 1 H 42 1.5 1 H 63 1 13 C 11 1 31 P 17

Rezonans Częstość zewnętrzna (wymuszająca) = Częstości wewnętrznej systemu f zewnętrzna = f wewnętrzna Częstość zmiennego pola magnetycznego B 1 (generowana przez impuls RF) = Częstości precesji (Larmora) magnetyzacji M wokół pola B 0 1 = 0 B 1 B 0

Przykład rezonansu Katastrofa Mostu Tacoma 7 listopad 1940 r. USA f wiatr = f most

Gradient coil Main Magnet B 0 RF Coil

Application of RF pulse RF Coils Generate the B 1 field which excites the spins to resonance and detect the resonance signal. To excite the resonance the B 1 field must be perpendicular to the main magnetic field B 0.

Rodzaje cewek RF (generujących pole B 1 ) powierzchniowe Doty Scientific macierze NRC-IBD objętościowe GE Philips G. C. Wiggins et al. 2005

Cewka RF typu Bird Cage dla systemu 3T Dzięki uprzejmości prof. B.Tomanka NRC Canada Gdańsk 1 3.06.2006 ESMRMB School of MRI 2006

Czasy Relaksacji

RF Pulse RF Excitation Energy IN

z,b 0 M z M 0 y B 1 x M x,y

z,b 0 M 0 T 1 M T 2 0 y x M x,y

Relaxation proceses (Recovery) Transverse Magnetization Decays Longitudinal Magnetization Recovers Energy OUT

Detekcja sygnału u MR Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Surowy sygnał (FID free induction decay) z x y

Jak przetworzyć surowy sygnał MR aby był bardziej czytelny? Surowy sygnał MR (FID) Transformata Fouriera Ładny sygnał

Sygnał MR przed i po transformacie Fouriera

NMR Signal and its parameters * = 2/T 2 0 Area under the curve, amplitude, are proportional to the number of nuclei in the sample The NMR signal width related to the transversal relaxation Additional widening of the curve due to molecular motions, tunelling effects, various couplings and interactions

Co możemy odczytać z sygnału MR? N FID CH3 FID CH2 FID OH S A liquid: : C 2 H 5 OH H H H C C OH H H

Spektroskopia MR etanolu CH 3 CH 2 OH -CH 3 -CH 2 - -OH Gdańsk 1 3.06.2006 ESMRMB School of MRI 2006

Jak otrzymać obraz MR? O tym w części drugiej

Podziękowania Prof. Andre JESMANOWICZ Medical College Wisconsin, USA Dr. Christian KREMSER Innsbruck Medical University, Austria Prof. Ludvikas KIMTYS Vilnius University, Lithuania Prof.Andrzej Jasiński Dr Tomasz Skórka Dr Sylwia Heinze-Paluchowska Mgr Krzysztof Jasiński Mgr Anna Młynarczyk Dr Katarzyna Majcher Dr Wladyslaw Weglarz Dr Tomasz Banasik Dr Piotr Kulinowski Dr Artur Krzyżak Mgr Urszula Tyrankiewicz Mgr Grzegorz Woźniak Prof. Klaas Pruesmann Dr Michael Wyss Prof.Boguslaw Tomanek

Dziękuj kuję bardzo za uwagę