قواعد الرنين المغناطيسي العشرون- بدون شرح

قواعد الرنين المغناطيسي العشرون (رؤوس أقلام في أساسيات الرنين المغناطيسي)

قواعد الرنين المغناطيسي العشرون: هي طريقة وإجتهاد شخصي ارتأيتها لشرح أهم الأساسيات في فيزياء الرنين المغناطيسي على شكل فقرات. من وجهة نظري أنه يمكن تلخيص أهم مبادئ التصوير بالرنين المغناطيسي في عشرين نقطة (ممكن شخص آخر يضع ألف نقطة أو حتى في نقطة واحدة). الهدف منها التبسيط والتركيز على الخطوط العريضة لعدم الوقوع في التشتيت. إن وفقت فمن الله، وإن اخطأت فمن نفسي.

القاعدة الأولى: للتصوير بالرنين المغناطيسي نحتاج إلى 1) مجال مغناطيسي قوي strong magnetic field و2) موجات راديو radio frequency.

القاعدة الثانية: يتم أخذ إشارة الرنين المغناطيسي من البروتونات المتواجدة في الهيدروجين. علماً أن ذرة الهيدروجين تتكون من بروتون واحد فقط. 

القاعدة الثالثة: الكهرباء والمغناطيس هما وجهان لعملة واحدة بحسب قوانين الكهرومغناطيسية Electromagnetism. يستطيع التيار الكهربائي أن يخلق مجال مغناطيسي. والعكس صحيح فالمجال المغناطيسي المتغير يستطيع أن يخلق تيار كهربائي في ظاهرة فيزيائية تسمى بالحث الكهرومغناطيسي Electro-magnetic Induction.

القاعدة الرابعة: الحركة المغزلية تجعل من البروتون وكأنه مغناطيس له قطبين أحدهما شمالي والآخر جنوبي بالإضافة إلى مجال مغناطيسي

القاعدة الخامسة: على الرغم من وجود مجال مغناطيسي للبروتونات داخل جسم الإنسان إلان أن مجموع محصلتها المغناطيسية يساوي صفر. وذلك لأنها اتجاه مجالاتها المغناطيسية تكون مبعثرة وتلغي تأثير بعضها بعضاً.

القاعدة السادسة: عندما يتم وضع البروتونات (جسم الإنسان) داخل مجال مغناطيسي قوي يسمى بالمجال المغناطيسي الخارجي أو الرئيسي B0(جهاز الرنين المغناطيسي) أغلبها تنتظم في نفس إتجاه المجال المغناطيسي. المتبقي ينتظم عكس إتجاه المجال المغناطيسي. البروتونات التي عكس المجال المغناطيسي تلغي عدد مساوي من البروتونات التي بإتجاه المجال المغناطيسي. وبما أن عدد الأخيرة أكثر، تكون النتيجة النهائية هي أن محصلة إتجاه المجالات المغناطيسية الكلية للبروتونات تكون مع إتجاه المجال المغناطيسي الرئيسي.

القاعدة السابعة: عند وضع البروتونات في مجال مغناطيسي خارجي يصبح لدينا متجه يمثل المحصلة المغناطيسية لجميع البروتونات التي تكون مع إتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. يسمى هذا المتجه بـ المغنطة الطولية Longitudinal Magnetization. 

القاعدة الثامنة: البروتونات عند وضعها في المجال المغناطيسي الرئيسي تكتسب حركة دورانية تسمى precession حول خطوط المجال المغناطيسي. هذه الحركة لها تردد محدد يختلف بإختلاف قوة المجال المغناطيسي. العلاقة طردية فلكما زادت شدة المجال المغناطيسي زادت تردد حركة لارمور الدورانية.

القاعدة التاسعة: عندما تكون المغنطة الطولية في إتجاه المجال المغناطيسي الخارجي نسمي هذه الحالة بحالة الإتزان. لايمكن أخذ أي إشارة من هذه الحالة ولابد من إستثارة البروتونات لكي تكون في إتجاه مغاير للمجال المغناطيسي الرئيسي للحصول على إشارة.

القاعدة العاشرة: يتم إستثارة البروتونات المرغوبة بإرسال تردد موجات راديو RF مساوي لتردد حركة لارمور الدورانية للبروتونات precessional frequency. تكتسب البروتونات الطاقة وتكون قادرة على تغيير إتجاه مجالاتها المغناطيسية بعيداً عن المجال المغناطيسي الرئيسي. في حالة الإستثارة تختفي المغنطة الطولية وتزيد المغنطة العرضية.

القاعدة الحادية عشرة: بعد إيقاف موجات الراديو RF تخسر البروتونات الطاقة التي أكتسبتها من هذه الموجات وتعود لوضعها الطبيعي لحالة الإتزان. إشارة الرنين المغناطيسي هي هذه الخسارة في الطاقة.

القاعدة الثانية عشرة: لموجات تردد الراديو RF تأثيران على البروتونات: الأول هو إعطاء بعضها الطاقة بحيث تكون قادرة على الدوران عكس المجال المغناطيسي الرئيسي. التأثير الثاني هو جعلها تدور في نفس الطور in-phase. إذن النتيجة النهائية هي تلاشي المغنطة الطولية ونشوء المغنطة العرضية.

القاعدة الثالثة عشرة: إشارة الرنين المغناطيسي هي المغنطة العرضية وقوتها. كلما زادت المغنطة العرضية كانت إشارة الرنين المغناطيسي قوية وزاد اللون الأبيض في الصورة. وكلما كانت ضعيفه أو غير موجودة كانت غامقه أو سوداء في الصورة. نستطيع توقيت (اختيار) وقت التصوير (وقت الصدى TE) بحيث نتحكم بقوة الإشارة وضعفها في الأنسجة المختلفة. وهذا يمكننا من رؤية التباين بين الأنسجة المختلفة. 

القاعدة الرابعة عشر: يوجد ثلاث أنواع رئيسية من صور الرنين المغناطيسي يتحكم فيها ثلاث ظواهر تكون من الخواص الداخلية في البروتونات:

  • صورة الزمن الأول الموزونة ويتحكم فيها بشكل رئيسي ظاهرة الزمن الأول.
  • صورة الزمن الثاني الموزونة ويتحكم فيها بشكل رئيسي ظاهرة الزمن الثاني
  • صورة كثافة البروتون الموزونة ويتحكم فيها بشكل رئيسي عدد البروتونات في النسيج

القاعدة الخامسة عشر: يوجد عاملان رئيسيان للتحكم بالتباين أو نوع صورة الرنين المغناطيسي:

  1. زمن التكرار TR
  2. زمن الصدى TE

القاعدة السادسة عشر: تعتمد ظاهرة إسترخاء الزمن الأول على عودة المغنطة الطولية لحالة الإتزان. في ظاهرة إسترخاء الزمن الأول T1-Relaxation بعد إيقاف موجات تردد الراديو RF تعود البروتونات المتواجدة في الدهن إلى حالة الإتزان بشكل سريع. أما البروتونات التي في الماء فتعود بشكل بطئ. تكون خسارة الطاقة هنا للأنسجة المجاورة spin-lattice relaxation.

القاعدة السابعة عشر: زمن التكرار TR هو المتحكم الأساسي في صورة الزمن الأول الموزونة T1-weighted image. لا بد أن يكون زمن التكرار TR وزمن الصدى TE قصيران للحصول على صورة الزمن الأول الموزونة. يكون فيها الدهن عالي الإشارة باللون الأبيض، أما الماء فيكون ضعيف الإشارة باللون الأسود.

القاعدة الثامنة عشرة: تعتمد ظاهرة إسترخاء الزمن الثاني على تلاشي أو نقصان المغنطة العرضية. في ظاهرة إسترخاء الزمن الثاني T2-Relaxation بعد إيقاف موجات تردد الراديو RF تفقد البروتونات أولاً خاصية الدوران في نفس الطور in-phase  ويصبح لها dephasing. يكون زمن خسارة البروتونات للطاقة بالنسبة للدهون قصير. أما بالنسبة للماء فيكون الزمن طويل. تكون خسارة الطاقة هنا للبروتونات المجاورة spin-spin relaxation.

القاعدة التاسعة عشرة: زمن الصدى TE هو المتحكم الأساسي في صورة الزمن الثاني الموزونة T2-weighted image. لا بد أن يكون زمن التكرار TR وزمن الصدى TE طويلان للحصول على صورة الزمن الثاني الموزونة. يكون فيها الماء عالي الإشارة باللون الأبيض، أما الدهن فيكون ضعيف الإشارة باللون الأسود. 

القاعدة العشرين: صورة كثافة البروتون الموزونة PD-weighted image  تعطي الفرق في الخواص بين كثافة (تركيز أو أعداد) البروتونات في الأنسجة. للحصول على  هذه الصورة لا بد من إختيار زمن التكرار TR وزمن الصدى TE المناسب لكي نقلل من تأثير ظاهرة الزمن الأول وظاهرة الزمن الثاني في الصورة. تكون الصورة معتمدة بشكل كبير على كثافة البروتونات في الأنسجة. للحصول على ذلك نختار وقت تكرار TR طويل، ووقت صدى قصير. الأول لتقليل تأثير ظاهرة الزمن الأول والثاني لتقليل تأثير ظاهرة الزمن الثاني. تكون الأنسجة قليلة الكثافة في البروتونات غامقة أو سوداء. أما الأنسجة كثيرة البروتونات فتكون بلون فاتح أو بيضاء.


ملخص الصور:

فيزياء الرنين المغناطيسي

ملخص لكيفية أخذ إشارة الرنين المغناطيسي


a6


ملخص التحكم في العوامل:

3310360_orig


ولمن يريدون الدقة ويسألون كم يكون وقت العوامل بالتحديد؟ بدلاً عن القول بـ زمن قصير و زمن طويل

b9780323084956000026_f002-010-9780323084956


العودة إلى الموضوع الرئيسي الرنين المغناطيسي اضغط هنا

الإعلانات

2 replies »

التعليقات