Dr. Faysal Ekici Dicle Üniversitesi Tıp Fakültesi

... konulu sunumlar: "Dr. Faysal Ekici Dicle Üniversitesi Tıp Fakültesi"— Sunum transkripti:

1 Dr. Faysal Ekici Dicle Üniversitesi Tıp Fakültesi
TEMEL MR FİZİĞİ Dr. Faysal Ekici Dicle Üniversitesi Tıp Fakültesi

2 wL= γBo f = 1/T = ¼ = .25

3

4 Magnet MR sisteminin ana bölümüdür. Güçlü; Homojen;
Sabit bir manyetik alan oluşturur

5 Magnet Birçok MRG sisteminde manyetik alan gücü 0.2-3T arasında değişmektedir. Sinyal Tesla gücü ile orantılı artar.

6 Magnet Tipleri Manyetik Alan Gücüne Göre *Düşük Tesla’lı: 0.2T altı
*Orta Tesla’lı:0.2-1T *Yüksek Tesla’lı:1.5T üstü

7 Manyetik alan oluşturulma şekline göre
*sabit (Permanent) magnet *Rezistif magnet *Süperiletken magnet—günümüzdeki MR’ların çoğu

8 Gradient Koiller Manyetik alan gücünü 3 değişik düzlemde değiştiren koillerdir. Kesit belirleme, frekans kodlama ve faz kodlama işlemlerini gerçekleştirir.

9 RF Koiller Dokulardaki protonları uyarmak için RF pulsu gönderen ve dokulardan gelen sinyalleri saptayan koillerdir.

10

11

12 MRG’de sinyal oluşumu Doku içindeki protonlar normalde dağınık dizilime sahiptir. Ancak manyetik alan içinde ise bu protonlar paralel ve antiparalel dizilim göstrerirler. Pararlel dizilim gösterenlerin sayısı biraz daha fazladır.

13 Bu durumda ana manyetik alana dik bir vektör elde edilir
Bu durumda ana manyetik alana dik bir vektör elde edilir. Buna longitudinal manyetizasyon denir Bu aşamada sinyal yoktur. Buna dışarıdan 90 derecelik RF pulsu uygulandığında transvers manyetizasyon gelişecektir. RF pulsu kesildiğinde protonlar

14 Eski konumlarına geri dönmeye başlar ve sinyal bu aşamada elde edilir
Eski konumlarına geri dönmeye başlar ve sinyal bu aşamada elde edilir. Zaman içinde sürekli azalarak değişen bu manyetizasyon alıcı sargılar ile alınır ve görüntüye çevrilir.

15 T1 Relaksasyon Zamanı 90 derecelik RF pulsu verildikten sonra longitudinal manyetizasyonun %63’nün yeniden kazanılması için gereken süredir. T1 relaksasyon süresi, ana manyetik alanın gücüne ve dokuların iç yapı özelliklerine bağlı olarak değişir. Bu süre yağ dokusu için ms iken, BOS için ms’dir

16 T2 Relaksasyon Zamanı 90 derecelik RF pulsu protonlardaki spin hareketini de aynı faza getirir (in phase). RF pulsu kesilince protonlarda faz kaybı (out of phase) oluşur. RF pulsu kesildikten sonra maksimumda olan transvers manyetizasyonun %37 seviyesine inmesi için geçen süreye T2 relaksasyon zamanı denir. T1 ve T2 aynı zamanda başlar ancak devam süreleri farklıdır.

17 MRG’de Kullanılan Sekanslar
**Spin Eko (SE) Sekansı En yaygın kullanılan sekanstır. TR görüntünün T1 ağırlığından, TE ise T2 ağırlığından sorumludur. Düşük TR (T1) değerinde anatomik detay çok yüksek iken, T2 ağırlığı doku karakterizasyonu açısından önemlidir.

18 **Invertion Recovery (IR)
Bu sekansta T1 ağırlık artırılarak daha iyi anatomik detay ortaya konulur. Özellikle yumuşak dokular ve yağlı dokular arasındaki patolojik sinyali belirlemede kısa T1’li IR kullanılırken, gri-beyaz cevher ayırımının iyi yapılması istendiğinde T1 değeri uzun tutulmaldır.

19 **Short Time IR (STIR) Yağdan gelen parlak sinyallerin baskılanarak altta yatabilecek patolojik doku sinyallerinin ortaya çıkarılması amaçlanır. TI değeri 300 ms’nin altında tutulması amaçlanır. Görüntülerin sinyal intensitesi T2 ağırlıklı imajlara benzemektedir.

20 **Gradiyent Eko (GE) Bu sekansta 180 puls yerine gradiyent çeviriciler konmuştur. Transvers manyetizasyon FA ile daha küçük açılar ile gerçekleşir. GE’da sinyal özelliği TR, TE ve FA değerleri ile belirlenir. FA 45’den fazla ve TE 30 ms’nin altında ise T1, TE>60 ms, FA<20 ise T2* ağırlıklı görüntüler elde edilir.

21 **Hızlı Spin Eko (FSE, TSE)
Bu sekansta konvansiyonel SE sekansına göre belirgin sinyal kaybı olmadan, hızlı görüntüler alınmaktadır. SE’dan temel farkı 90 derecelik RF pulsundan sonra K-alanının birden fazla faz çizgisi ile doldurulmasıdır.

22 **Turbo IR Konvansiyonel STIR imajlar zaman açısından efektif değildir. Bu da klinik kullanımı etkilemektedir. Bu handikabı ortadan kaldıran hızlı STIR sekansı kas-iskelet görüntülemesinde önemlidir. Bu sekansta BOS parlak izlenir. Uzun TI değeri kullanılarak FLAIR sekansı oluşturulmuştur.

23 DİFÜZYON MR

24 Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile dokular T1 ve T2 sinyal özelliklerine dayanarak birbirinden ayırt edilmektedir. Ancak bazı durumlarda T1 ve T2 özellikleri anormal dokuları ayırmada yetersiz kalır, örneğin araknoid kistin epidermoidden ayırımı, akut infarktın normal beyinden, eski infarktın yeni infarkttan ayırımı. Difüzyon MRG, T1 ve T2 dışındaki

25 Mekanizmalar kullanılarak dokuların mikroskopik düzeyde incelendiği bir yöntemdir.
Bu yöntemde görüntü kontrastı suyun moleküler hareketine bağlıdır. Klinik uygulamada en büyük yararı inmenin görüntülenmesi oluştursada, kullanım alanları gittikçe artma göstermektedir.

26 Difüzyon Ağırlıklı Görüntüleme
Dokudaki serbest su moleküllerinin yaptığı görünür difüzyonun etkisi ilk kez 1959’da Torrey tarafından, elde edilen MR sinyalinde artışa neden olan bir MR artefaktı olarak tanımlanmıştır. Oysa MR görüntüleme, uygun manyetik alan gradyentleri uygulandığında, su moleküllerinin uygulanan gradyent yönündeki ısıbağımlı serbest hareketlerine

27 (Brownian hareket) duyarlı hale gelebilir
(Brownian hareket) duyarlı hale gelebilir. İlk kez 1965’te Stejskal ve Tanner serbest difüzyonun etkisini normal spin ekodan ayırmış ve bunun ayrı bir sekans olarak uygulanabileceğini göstermişlerdir. Bu sekansta 180 derecelik geri çevirme pulsu öncesi ve sonrası her üç gradyent boyunca aynı güç ve yöde uygulanan iki difüzyon gradyenti ile dokudaki serbest su protonları, gradyentlerin uygulama süresince difüzyon yapmaya zorlanır.

28 Birinci gradyent protonlarda faz dağılımına (dephase) yol açar
Birinci gradyent protonlarda faz dağılımına (dephase) yol açar. Ters yöndeki ikinci gradyent hareketsiz protonlarda faz odaklanmasını (rephase) sağlar. Böylece hareketsiz protonlar için T2 sinyalinde bir değişiklik olmaz.

29 DAG’de elde edilen sinyal temel olarak ‘’görünür difüzyon katsayısı’’ (ADC) ve ‘’difüzyon duyarlılık faktörüne’’ (b) bağlıdır. DAG sekansı temel olarak T2 ağırlıklı bir sekanstır. b=0 s/mm2 değeri ile alınan T2 ağırlıklı görüntü ile b= s/mm2 değeri ile alınan difüzyon ağırlıklı görüntü serisinden oluşur. Dolayısıyla T2 ağırlıklı görüntüde hiperintens olarak izlenen bir lezyon, DAG’de de hiperintens izlenebilirki buna ‘‘T2 parlama etkisi’’ denir. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için her voksel bazında

30 Alttaki T2 sinyali temizlenir. Bunu yapmanın birkaç yolu var
Alttaki T2 sinyali temizlenir. Bunu yapmanın birkaç yolu var. Önce b değeri 0 olan (difüzyon gradyanları kapalı) tarama ile b değeri 800’den fazla olan bir tarama (difüzyon gradyanları açık ) yapılır; ikincisi birincisine bölünerek exponansiyel görüntü elde edilir. DAG temel olarak fizyolojik bir fonksiyonda yararlanarak elde edilen bir anatomik görüntüdür. DAG, suyun ne kadar kolaylıkla difüzyon gösterebileceğini belirlemek amacıyla

31 hücrenin içinde bulunduğu ortamı değerlendirme temeline dayanır
hücrenin içinde bulunduğu ortamı değerlendirme temeline dayanır. Örneğin sitotoksik olduğu gibi hücreler şiştiğinde su protonlarının hücre dışındaki difüzyonu kısıtlanır. Su difüzyonundaki kısıtlanma DAG’de yüksek sinyale, görünüşteki difüzyon katsayısında (apparent diffusion coefficient=ADC) ise azalmaya yol açar.

32 İSKEMİK İNME Difüzyon MRG inmeyi dakikalar içinde gösterebilen bir sekanstır. Konvansiyonel MRG dahil tüm görüntüleme yöntemleri normal iken ADC değerlerinde azalma olduğu saptanmıştır. İskemi sonrası hücre içine masif iyon ve su geçişi ile birlikte (sitotoksik ödem)

33 İntraselüler kompartman artarken ekstraselüler hacim azalır.
Buna bağlı olarak su moleküllerinin bu alandaki hareketi zorlaşır. Bununla birlikte intraselüler yapıların fragmantasyonu, artmış tortüyozite ve vizkosite de difüzyonun kısıtlanmasına katkıda bulunur.

34 Dakikalar içinde azalmaya başlayan ADC değerleriilk 3-5 günde belirgin, yaklaşık 10. günde (7-11. günlerde) normale döner. Geç dönemde ADC değerleri yüksektir. DAG bulguları daha karışıktır. DAG’de görüntü kontrastı iki faktöre bağlıdır. T2 ve difüzyon etkisi

35 İlk 3 günde difüzyon katkısı yüksek iken 3-10
İlk 3 günde difüzyon katkısı yüksek iken günlerde T2 katkısı daha yüksektir günlerde ADC artmıştır. Difüzyon MRG hiperakut ve akut infarktların tanısında % arasında duyarlılık ve özgüllük gösterir.

36 İskemik hasar sonrası T2 sinyal artışı ilk 6 saatte ortaya çıkar.
Bu dönemde DAG’de ADC değerlerindeki azalma ile kolayca tanı konabilir.

37

38

39 Sol hipokampüste difüzyon kısıtlılığı gösteren akut enfarkt

40

41

42 İNTRAKRANİYAL KİTLELER
Difüzyon MRG ile epidermid tümör araknoid kistten ayrılır. Araknoid kistler difüzyon dahil tüm sekanslarda hiperintenstirler. Epidermoid tümör ise solid yapıda olup, konvansiyonel sekanslarda BOS ile benzer intensite olmasına rağmen DAG’de hiperintenstir

43

44

45 İNTRAKRANİYAL ENFEKSİYONLAR
Difüzyon MRG ile apseyi kistik ya da nekrotik tümör ayırımı %93 doğrulukla yapılabilir. Her iki lezyonun konvansiyonel sekanslardaki görünümleri ile kontrast tutma paternleri benzerdir. Pürülan apseler; inflamatuar hücreler, debri ve bakterilerden oluşan visköz

46 sıvı içerir. Bu nedenle apseler DAG’lerde difüzyon kısıtlılığı gösterirler.
Kistik/nekrotik tümörlerde ise difüzyon daha hızlıdır. ADC haritasında apseye göre belirgin hiperintenstir. Apse DAG’de çok hiperintens, ADC haritasında ise normal beyne göre

47 İzo-hipointenstir. Herpes ensefalitinde kısıtlanmış difüzyon odakları izlenebilir.

48 Resim 1

49

50

51 Verteks düzeyinde sol frontal subkortikal yerleşimli çevresinde vazojenik ödem bulunan periferik kontrast tutulumu gösteren kistik kitle

52

53

54

55 MR SPEKTROSKOPİ

56 Dokunun belli bir volümündeki metabolitlerin sayısı ve çeşidinin grafik olarak gösterilmesidir.
Dokunun kimyasal bileşimini gösteren non-invazif bir metoddur.

57 KLİNİK KULLANIM 1) Tümör, inme, apse, demiyelinizan hastalık, metaboloik hastalıklar gibideğişik intrakranyal patolojilerde izlenen metabolit değişikliklerini saptama ve bunların ayırıcı tanısında 2) tümörün greydini belirleme 3) Tedaviyi planlama 4) Tedaviye yanıt veya progresyonu izlemede 5) Rezidü/reküren tümörü radyasyon nekrozundan ayırmada yardımcıdır.

58 1H MRS’de beyin metabolitleri
MRS’de az miktardaki metabolitlerin sinyallerini ölçmek amaçlanmaktadır. Su konsantrasyonu diğer metabolitlerden kat fazladır, ‘‘chemical shift selective excitation’’(CHESS) kullanılarak su baskılanır

59 1H MRS’de beyin metabolitleri
PİK POZİSYONU LİPİT LAKTAT 1.33 ALANİN 1.48 NAA 2.02,2.60 Glx 2-2.4, Cr/PCr 3.02, 3.94 KOLİN 3.2 GLUKOZ 3.43, 3.80 MI 3.56, 4.06

60 Single Voksel MRS (SVS)
MR imajları kullanılarak lezyon 3 boyutlu lokalize edilir.En küçüğü 1 cm olmak üzere boyutları ayarlanabilen kutucuk olarak lezyon bölgesi seçilir. Voksel boyu yeterli sinyal/gürültü oranını sağlayabilmesi için 1-8 cm3 arasında olmalıdır. Voksel patolojiyi kapsarken normal doku içinde veya komşuluğunda kemik, hava, yağ ve hemoraji gibi manyetik hassasiyette yüksek farklılıklara neden olan dokuların varlığında MRS inceleme zorlaşır.

61

62 SVS diffüz ve soliter lezyonlarda faydalıdır.
MR görüntülemede olduğu gibi farklı sekanslar kullanılabilir. Bunlar STEAM (stimulated echo acqusition mode) ve PRES (point resolved spectroscopy) dir. Her ikiside klinik spektroskopik çalışmada kullanılabilen başarılı sekanslardır. STEAM tekniği T2 relaksasyon zamanı kısa olan metabolitleri ortaya koyabilmek için kullanılır.

63 SVS seçildiğinde patolojik verilerin kıyaslanması için kontrlateral, simetrik bir inceleme daha yapılması yanlış yorumu önler. Çünkü metabolit oranları kişiden kişiye ve yaş gruplarına gören farklılıklar göstermektedir.

64 Multivoksel MRS (CSI) Tek bir sekansta birbirine komşu multipl
volumetrik dokudan spektroskopik bilgi sağlanmasını sağlar.STEAM ya da PRES sekansları kullanılabilir. CSI ile hem lezyon bölgesinden hem de normal dokudan aynı incelemede bilgi elde edebilmek önemli bir avantajdır.

65 TE’nin spektraya etkisi
MRS’de kontrast mekanizması normal MR sekanslarına benzer. Kısa TE kullanıldığı zaman kısa relaksasyon zamanına sahip metabolitlerden sinyal alınır. Örneğin miyoinositol, lipitler, glutamat, glutamin gibi sadece kısa TE spektrada izlenir. Uzun TE seçildiğinde yukardaki metabolitler baskılanır. Uzun TE değerlerde avantaj temel beyin metabolitlerinin (NAA, Cholin, Creatin ve patolojik olarak mevcutsa laktatın görülmesidir

66 TE:288 ms ile elde edilen SV MRS

67 TE:35 ms ile elde edilen SV MRS

68 Uzun TE ? Kısa TE? Birkaç majör metabolitin incelenmesi gereken durumlarda (örneğin: CVTE) uzun TE bize daha yararlı bilgiler sağlacaktır. Ancak TE değeri kısa olan minör metabolitlerin incelenmesi gerekli olan (örneğin: metabolik hastalıklar) durumlarda kısa TE değeri içeren teknikler uygulanmalıdır.

69 Görsel değerlendirme esastır.
Bu durumda hasta yaşı, spektranın elde olunduğu lokalizasyon, spektranın TR ve TE değerleri önemli faktörlerdir. Patolojik spektra ile aynı parametrelerle elde olunmuş normal taraf spektrası ile mutlaka kıyaslanmalıdır. Bugün için yaygın kullanılan yöntem metabolit pik oranlarını hesaplamaktır.Creatin piki referans olarak kullanılarak oranlar hesaplanır.

70 Proton MRS’de Metabolitler
Beyin proton MRS’de spektrum NAA (N-acetylaspartate), Cr (Creatine/phosphocreatine) ,Cho (Choline), Lac (Lactate) gibi birçok metabolitten oluşmaktadır. Normal beyinde metabolitlerin konsantrasyonubeyinde yaş ile orantılı olarak varyasyon gösterir. Bu varyasyon hayatın ilk 3 yılında daha belirgin olup 16 yaş üzerinde bile görülebilmektedir. Neonatal beyninde dominant metabolit Choline, erişkin beyninde NAA’dir. Beyin

71 Maturasyonu geliştikçe NAA/Cr oranı yani nöron gelişimi artar, Cho/Cr oranı azalır. Cholin miktarı beyaz cevherde gri cevhere görehafif fazladır. Metabolit konsantrasyonları özellikle 3. ventrikül düzeyi ve altında önemli farklılıklar göstermektedir. Ör: temporal bölgede NAA düzeyi düşük, serebellar bölgede Cho ve Cr düzeyleri yüksektir.

72 1) NAA (N-acetylaspartate)
Rezonansı 2.02 ppm’dir. Bu pikte az miktarda NAA-glutamate (NAAG) ve bazı metabolitlerin de katkısı olduğundan bazen NAAG olarak tanımlanır. Daha küçük bir NAA piki 2.6 ppm’de görülebilir. Nöronal ve aksonal marker olarak tanımlanır. SSS dışında yoktur. Normal matur beyinde en yüksek piktir. Nöronal ve aksonal dejenerasyon, harabiyet yapan brçok patolojide (tm, infarkt, hipoksi, MS, birçok lökoensefalopati, epilepsi,

73 Demans…) azalır. Reversibl kayıp (travma, MS, AIDS, ALS) mümkündür
Demans…) azalır. Reversibl kayıp (travma, MS, AIDS, ALS) mümkündür. NAA kaybı her zaman irreversibl olarak yorumlanmamalı. MS, AIDS, ALS, mitokondriyal hastalıklar ve temporal lob epilepsisinde reversibl kayıp görülmektedir. Benign tümör normal beyin dokusuna göre normal veya düşük NAA piki gösterir.

74 Beyni infiltre etmeyen veya nöroglial doku içermeyen ekstraaksiyel lezyonlar NAA piki içermez.
Artması Canavan hastalığı için tipiktir.

75 2) (Cho) Choline Rezonansı ppm’dir. Hücre membranında fosfolipit metabolizmasında etkindir. Membran sentezi ve/veya hücre sayısı artışını, miyelin yıkımını gösterir. Glial tm, Alzheimer hastalığı, kronik hipoksi, epilepsi gibi birçok farklı patolojide artmaktadır. Hepatik ensefalopatide azalır. Kolin piki en fazla oligodendrigliom ve menenjiyom gibi benign patolojilerde artar.

76 Nekrotik tümörler yüksek kolin seviyesi ile apselerden ayrılır.
Rezidü tm lerde ve tm progresyonunda artar. Aktif MS plaklarında Cho artar. Serebral infarkt ve beyin apselerinde Cho azalır.

77 Sol frontalde çevresel ödem, periferik kontrast tutulumu ve diffüzyon kısıtlılığı gösteren apse ile uyumlu lezyonda tanıyı destekleyen lipid artışı, Cho pikinde azalma

78 3) Cr (Cretine/phosphocretine)
Rezonansı 3.02 ppm’dir pp’de ikinci bir pik yapar. Beyin hücrelerinde enerji bağımlı sistemlerde rolü olduğu, enerji rezervi sağladığı belirtilmektedir. Diğer metabolitlere göre nisbeten sabit değerdedir. Genellikle kontrol ve kıyaslama için kullanılır. Hipometabolik durumlarda (travma, hipoksi, tm…) artar, hipermetabolik durumlarda azalır.

79 4)Lac (Lactate) Rezonansı 1.33 ppm’dir. Normalde beyinde MRS ile saptanmaz. TE 135 ms’de ‘‘inverted doublet’’ şeklinde baseline altındadır. 270 ms’de baseline üstüne çıkar. Pik yakın rezonanstaki lipitlerle karışabilir, ayırım gerektiğinde farklı TE’lerdeki bu özelliği ile tanınabilir. İnfarkt, hipoksi, bazı glial tm’lerde (yüksek gradeli) mitokondrial ensefalopati, kistte artar. Laktat piki yüksek greydli tm lerde en belirgindir.

80 5)mI (myoinositol) 3.56 ppm’de rezonans yapar.
Aktif gliyal hücrelerde bulunduğu ve ozmoregülatör rol oynadığı sanılmaktadır. Bu nedenle gliyal markerdir. Alzheimer hst, frontotemporal demans, demiyelinizan hst’lar, renal yetmezlik, DM, bipolar hst Li kullanımında artar, kr hepatik ensefalopati, inme, tm, enf da azalabilir.

81 TE:35 ms ile elde edilen SV MRS’de minör metabolitler yanında 3
TE:35 ms ile elde edilen SV MRS’de minör metabolitler yanında 3.94 ppm’de 2. Cr piki var

82

83

84

85

86

87 SABRINIZ İÇİN TEŞEKKÜRLER……