Różnice w obrazowaniu T1 i T2 zależnym w rezonansie magnetycznym

Aby lepiej zrozumieć poniższą notatkę warto zapoznać się z pojęciami:

TR - rezonans magnetyczny działa na zasadzie wytwarzania pola magnetycznego, które nie jest ciągłe, lecz zmienne (pulsacyjne). TR to czas odstępu między kolejnymi pobudzeniami.

TE - po pobudzeniu jąder atomów wodoru urządzenia odbierają fale emitowane przez dany atom. TE jest czasem pomiędzy pobudzeniem, a odebraniem fali.

T1 - po zadziałaniu pola magnetycznego cząstka „dostaje” energię, która wykorzystuje na emitowanie promieniowania, po którym wraca do stanu podstawowego (korzystnego energetycznie). T1 to czas relaksacji potrzebny do powrotu jądra do stany równowagi.

T2 - to czas zanikania jednego z wektorów magnetycznych (poprzecznego). Jego zanikanie powoduje powstanie sygnału mającego znaczący wpływ na różnicowanie tkanek. T2 to czas zanikania wektora poprzecznego.

Rezonans magnetyczny w większości przypadków wykorzystuje jądra atomów wodoru, który występuje w organizmach żywych w dużych i zróżnicowanych stężeniach. Dla zrozumienia możliwości tomografii MR duże znaczenie ma fakt, że intensywność fali rezonansowej nie zależy wyłącznie od tkankowego (lokalnego) stężenia atomów wodoru. Modulowana jest ona przez czynniki fizyczne: temperaturę, lepkość, ruch, stopień upłynnienia, oraz chemicznie: budowa cząsteczki, rodzaj wiązań atomowych, obecność związków paramagnetycznych. Czynniki te wpływają inaczej na czas relaksacji podłużnej T1, a inaczej na czas relaksacji poprzecznej T2. Czasy T1 i T2 są wartościami stałymi, różnymi dla różnych tkanek. Przykładem mogą być płyny ustrojowe charakteryzujące się niskimi wartościami T1 i wysokimi wartościami czasu T2, co jest przeciwne w wypadku białek lub tkanki tłuszczowej.

Istnieją jednak trzy podstawowe sekwencje obrazowania:

- T1-zależna - na obrazie tkanka tłuszczowa jest biała, a płyn (np. mózgowo-rdzeniowy) ciemny,

- T2-zależna - na obrazie płyn (np. obrzękowy w zmienionych zapalnie tkankach) jest biały, a pozostałe tkanki (lite) są ciemne,

- PD-zależna - jasność punktów obrazu zależy głównie od stężenia atomów wodoru.

Przechwytywanie danych prowadzone jest sekwencyjnie, tzn. po pobudzeniu następuje rejestracja danych z wybranych punktów obiektu, a następnie kolejne pobudzenie innych punktów i ponownie rejestracja danych. Zmiany odstępów czasu między kolejnymi pobudzeniami (TR) wpływają na intensywność fali rezonansowej (intensywność sygnału) tkanek o wysokich wartościach T1. Im krótszy odstęp między pobudzeniami (im mniejsza wartość TR), tym większa jest przewaga intensywności sygnału tych tkanek nad tkankami o niskich wartościach T1. Z kolei zmiany czasu między pobudzeniem, a odczytem natężenia fali rezonansowej (TE) wpływają na intensywność sygnału tkanek o wysokich wartościach T2. Wydłużenie TE wzmacnia przewagę intensywności sygnału tych tkanek. Sekwencje obrazowania o krótkim TR i TE zwane są T1-zależnymi, natomiast o długim TR i TE - T2-zależnymi. Jeżeli zastosuje się duże wartości TR i małe TE uzyska się obrazy PD-zależne.

W zależności od otrzymanych wartości TE i TR otrzymujemy obrazy T1 oraz T2 - zależne.

W badaniach magnetycznego rezonansu używane są związki kontrastowe - powodujące skrócenie czasów relaksacji T1 i T2 protonów. Tkanka kumulująca środek kontrastowy w zależności od stosowanej sekwencji pomiarowej może wykazywać hiperintensywność sygnału (obrazy T1 zależne) lub hipointensywność (obrazy T2 zależne). Umożliwia to uzyskanie obrazu z lepszym kontrastem między tkankami, szczególnie pomiędzy tkankami patologicznymi i prawidłowymi. Na podstawie właściwości magnetycznych stosowanych środków kontrastowych dzieli się je na pozytywne i negatywne.

Pozytywne - paramagnetyki skracające czas relaksacji T1.

Negatywne - skracają czas relaksacji T2, obniżając intensywność sygnału w tkance wzmocnionej preparatem. Obraz tkanki wzmocnionej jest wówczas ciemniejszy. Do tych związków należą superparamagnetyki i ferromagnetyki różniące się wielkością cząstek.

---