285. Zależność nmr od czasu. (nie wiem czy na pewno tak należy odpowiedzieć ale nic innego nie wymysle. może chodzi o czasy T1 i T2 ale to jest w innych pytaniach, osłabienie sygnału też jest w osobnym pytaniu. najwyraźniej niektóre pytania się w jakimś stopniu pokrywają)

Po wyłączeniu impulsu fali radiowej RF zaburzony układ recesujących jąder wraca do stanu równowagi - rośnie wartość namagnesowania podłużnego Mz a maleje do 0 namagnesowanie poprzeczne Mxy i indukuje ono na cewce odbiorczej napiecie - sygnał FID/prąd indukcyjny SEM/.

Sygnał ma malejącą w czasie amplitudę. Spowodowane to jest przez sąsiednie jądra. wytwarzają one pola magnetyczne które są różne gdyż jądra te precesują z różnymi czestotliwościami, z różnymi prędkościami i następuje rozfazowanie które osłabia sygnał.
Sygnał bezpośrednio odbierany jest jako widmo w domenie czasu (U=f(t)) i następnie komputer dokonuje przekształcenia Fouriera i otrzymuje się sygnał NMR jako widmo w domenie częstości (A=f(f)) który dopiero teraz jest użyteczny w diagnostyce medycznej.

286

Pole radiowe NMR

Po umieszczeniu pacjenta w magnesie, generowana jest  fala radiowa o częstotliwości radiowej, takiej samej jak częstotliwość precesji. Działanie impulsu RF jest krótkotrwałe. Fala radiowa zwana impulsem RF (RF - ang. Radio Frequency) ma na celu wywołanie zakłócenia w precesji protonów. Tylko wówczas będzie możliwa wymiana energii impulsu RF z protonami. Wymiana energii między protonami i impulsem RF to właśnie zjawisko rezonansu. W najprostszym ujęciu - rezonans zachodzi wówczas, gdy protony wirują z częstotliwością podawaną przez impuls RF.

Przez odpowiedni wybór częstotliwości radiowych możemy zmusić do precesji tylko jeden, wybrany rodzaj jądra.

Moment magnetyczności można obrócić o dowolny kąt α radiowym sygnałem α-stopniowym. Jeżeli wektor M obróci się o 90®, to znaczy, że do próbki został podłączony sygnał radiowy 90®

Wektor magnetyczności wykonuje ruch precesyjny wokół kierunku pola radiowego - pole radiowe wyznacza kierunek, wokół którego wektor magnetyzacji wykonuje ruch precesyjny.

Precesja pola radiowego: f_l,r=(1/2π)γB₁=1/T_r (B₁ - pole radiowe, γ - czynnik giromagnetyczny)

W czasie 1/T_r wektor magnetyzacji wykona ruch o kąt 180®

360®/T_r=α/t

Gdzie: t - czas pola radiowego

α=(t*360®)/T_r=(360®/2π)γB₁t

Regulując czas pola radiowego, możemy regulować α

Wirujące (precesujące) jądra wytwarzają pole magnetyczne. W cewce odbiorczej (cienki drucik miedziany o maleńkim oporze) powstanie prąd indukcyjny. Ta powstająca siła elektromotoryczna nazywa się sygnałem Enemerowskim.

287. Fala Radiowa NMR

Gdy umieścimy obiekt w magnesie, generowana jest  fala radiowa o częstotliwości radiowej, takiej samej jak częstotliwość precesji.
Fale radiowe są falami niejonizującymi. Ich częstotliwość jest znacznie mniejsza od częstotliwości fal rentgenowskich, o energiach mniejszych od fal światła widzialnego. Jest to promieniowanie o niskiej energii, dlatego też bezpieczne.



(na pionowej osi w górę M₀, poziomej M₁ a w dół M₂)
Przez odpowiedni dobór fal radiowych możemy zmusić do precesji tylko jeden wybrany rodzaj jądra atomowego. Po włączeniu pola radiowego wektor M dchyla się od osi Z' wokół osi Y'(na wykresie lina okrągła ) Podłączony impuls może być dowolny np. 90 albo 180 stopni.

289.Zjawisko Zeemana -

rozszczepienie poziomów energetycznych atomu (cząsteczki) pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, w wyniku którego obserwuje się rozszczepienie linii widmowych emitowanego przez ten atom (cząsteczkę) promieniowania; odkryte zostało w widmie promieniowania sodu przez Petera Zeemana.

Zjawisko Zeemana normalne występuje dla linii singletowych; przy obserwacji w kierunku prostopadłym do linii sił pola magnetycznego każda linia widmowa rozszczepia się na 3 linie składowe (zjawisko Zeemana poprzeczne- wówczas światło tych linii jest spolaryzowane pionowo), a przy obserwacji w kierunku równoległego do linii sił pola — na 2 składowe (światło linii spolaryzowane pionowo).

gdzie:

m_J - liczba kwantowa rzutu momentu magnetycznego,

B - indukcja magnetyczna,

- magneton Bohra.

Zjawisko Zeemana anormalne występuje dla linii multipletowych i polega na rozszczepieniu każdej linii widmowej na wiele składowych. Rozszczepienie jest niewielkie i nawet w silnych polach magnetycznychjego obserwacja wymaga stosowania spektrometrów interferencyjnych jak na przykład interferometr. Wyjaśnienie tego zjawiska daje kwantowa teoria atomu (skwantowanieenergii oddziaływania momentów magnetycznych elektronów na zewnętrzne pole magnetyczne)

290- 291.

Czas relaksacji T1

Relaksacja- bezpromieniste przekazanie nadmiaru energii spinów do otoczenia.

Czas relaksacji T1(podłużnej), to powrót składowej do stanu wyjściowego, wynika z oddziaływania spin-sieć. Stanowi czas, po którym wartości składowych osiągną zmiane 63% ich wartości maksymalnej.

Mz(f)= Moz (1-e^t/T1)

Gdzie:

Moz- poczatkowa wartość magnetyzacji

Mz-wektor magnetyzacji względem osi Z

t-czas

T1- czas relaksacji podłużnej

Jest to czas, po którym układ dochodzi do równowagi termicznej pomiedzy układem spinow a siecia-otoczeniem. ( ciecz- kilka sekund, ciala stale-kilka godzin)

Zjawisko to wykorzystuje się w tomografii NMR-owskiej, gdzie uzyskujemy obraz, podający rozklad czasu relaksacji (odpowiednim czasom przyporzadkowuje się określone kolory)

Czas relaksacji T2(poprzecznej)

Powrót składowej Mx,z do zera, wynikajaca z oddziaływania spin-spin. Stanowi czas, po którym wartości składowych osiągną zmiane 63% ich wartości maksymalnej.

Gdy do probki przyłożymy impuls 90º wektor M zacznie wirowac w płaszczyźnie XY . Od tych wirujących jader wytwarza się pole magnetyczne w płaszczyźnie XY. Cewka zbiorcza znajduje się w polu magnetycznym. Powstaje w nim prad indukcyjny SEM- sygnał NMR

SEM=μo e^-t/T2

Gdzie:

μo- poczatkowa wartość magnetyzacji

t-czas

T2- czas relaksacji poprzecznej

Dla cieczy (występują ruchy Browna)-pola magnetyczne sąsiednich jader sie zeruja. T2 kilka sekund

Ciała stałe( pola magnetyczne sąsiednich jader sie nie zeruja) T2 rzedu milisekund

Zjawisko to wykorzystuje się w tomografii NMR-owskiej, gdzie uzyskujemy obraz, podający rozklad czasu relaksacji (odpowiednim czasom przyporzadkowuje się określone kolory)

292. Generacje CAT

Tomografy I generacji

1. Mechanizm działania:

a ) Stosuje się matrycę 256×256 1 pixel = 1mm

1024×1024 1 pixel = 0,1mm

b) W zależności od ilości pól mamy różną rozdzielczość. W tomografii komputerowej przyjmujemy, że voxel jest strukturą niejednorodną, nie rozpatrujemy jego budowy.

c) Zdjęcie otrzymane w TK (tomogram) jest obrazem rozkładu współczynnika absorpcji dla różnych voxeli. Wartościom współczynnika absorpcji przyporządkowuje się różne odcienie szarości, czerni i bieli.

d) Czas wykonywania zdjęcia 5 min (ze wzgl na obroty i rotację przyrządów)

Tomografy II generacji

a) Czas wykonania zdjęcia ok. 20s

b) Źródła promieniowania wytwarzają wiązkę wachlarzowatą. Promieniowanie pada na układ detektorów. Przesunięcie liniowe układu źródło-detektory . Potem obrót układu o 10˚. Kolejne przesunięcia i obroty.

Tomografy III generacji

a) Czas wykonania zdjęcia ok. 3s

b) Likwidacja przesunięcia liniowego

c) Układ źródło-matryca obraca się o 360˚ wokół pacjenta.

Tomografy IV generacji

a) Czas wykonania zdjęcia 1s

Tomografia spiralna - jednostajne wsuwanie stolika z pacjentem do wnętrza tomografu - możliwe ciągłe wykonywanie zdjęć.

293. CAT - wady i zalety

ZALETY	WADY
duża czułość zdjęć - obserwujemy obszary różniące się absorpcją o 0,5% : widać np. istotę białą i szarą mózgu, skrzepy krwi, płyny ustrojowe	każda dawka promieniowania jonizującego jest niebezpieczna
możliwość rekonstrukcji przestrzennej obrazu	dąży się do skrócenia czasu naświetlania

294 Współczynnik osłabienia CAT

Współczynnik osłabienia CAT, zakładam że chodzi o wsół. Absorpcji, bo to chyba to samo.

W tomografii komputerowej, w której analiza ilościowa opiera się na pomiarze natężenia wykorzystuje się współ. osłabienia.

Nateżenie promieniowana po przejściu przez układ vokseli jest równe:

Wprowadza się tzw PREZENTACJE- P.

( wzory macie w wykladach)

Znajomosc tych prezentacji pozwala na obliczenie współczynnikow osłabiania.

W rzeczywistym obrazie, róznym współczynnikom osłabiania przyporządkowuje się rozne szarości. Stopień szarości określa liczba CT , czyli jednostka Hausfielda HV:

(wzor w wykladach)

Dla powietrza HV= - 1000 i obraz jest dokladnie czarny

Dla kosci HV= 3000 i wtedy mamy wszystkie odcienie kolorow.

W praktyce stosuje się obrazy o odnienieach od 0 do 256.

→

Mz

---