Nowy 1 3

sygnałem leczenia wielu chorób. Sygnał MR jąder wodoru 'H tkanki mózgowej, pochodzący od jąder wodoru asparaginianu (NAA), jest użytecznym markerem uszkodzeń neuronów.

25.4. Od spektroskopii do tomografii NMR

Przejście od spektroskopii NMR do tomografii NMR (obrazowania magnetyczno--rezonansowego) Istalo się możliwe dzidki powstaniu impulsowych metod badania rezonansu, wprowadzeniu gradientów pola magnetycznego i zastosowania do rozwiązania tego problemu komputerów, j

Tomografia umożliwia tr/.ySkamesygnalów NMR z dowolnie wybranych elementów badanego obiektu. Kluczem do rozwiązania tego problemu są gradienty pola magnetycznego. Prosta relacja W= yB gwarantuje, że jeżeli elementom składowym badanego obiektu zapewni się różne wartości B (gradient pola), to sygnały NMR z poipi^gólnych elementów badanego obiektu będą różnić si^^ęstością rc---zunansowąuaJCaie to możliwość ich różnicowania i przedstawienia w postaci przestrzennego rozkładu.

W jaki sposób wytwarza się gradienty pola magnetycznego? Ustawiamy dwie cewki w płaszczyźnie x,y w pewnej odległości wzdłuż osi z• Przepuszczamy przez nic stały prąd elektryczny, jednakowy co do wartości, a przeciwny co do kierunku. Wytworzy się wtedy rozkład indukcji pola B jak pokazano na rycinie 25.10a. Taki rozkład pola nakładamy na główne stale pole magnetyczne B_n. W rezultacie uzyskuje się pole B, którego indukcja wzrasta liniowo ze wzrostem współrzędnej z (ryc. 25.1 Ob). Mówimy wtedy o obecności gradientu pola G..

W ramach określonej wartości z, w płaszczyźnie x,y pole jest stale. Działamy teraz falą elektromagnetyczną RF o częstości fc)_n. W płaszczyźnie Z, indukcja wynosi akurat B₀ i tylko dla jąder z tej płaszczyzny (warstwy Az o grubości kilku mm) wystąpi rezonans, bezy wiście na czystości fci„ = yB_n (np. 10 MHz). Płaszczyzna Z, będzie w polu magnetycznym większym od rezonansowego, płaszczyzna Z, zaś w mniejszym. Jeżeli w jednej cewce zwiększymy natężenie prądu elektrycznego, a w drugiej zmniejszymy - nastąpi zmiana rozkładu gradientu, czuła na rezonans płaszczyzna będzie przemieszczać się wzdłuż osi z. W ten sposób możemy ustalić warstwę, z której chcemy uzyskać obraz NMR* nazywany często obrazem MR. Stosując silniejszy gradient G, oraz szerszy (dłużej trwający) impuls RF (słabsze pole B,) uzyskuje się obrazy warstw o mniejszej grubości.

W ramach jednej, wybranej gradientem G. płaszczyzny, przykładając w kierunku osi y gradient pola G_y (cewki położone są w płaszczyźnie zj), uzyskamy czulą na rezonans jedną linię (pasek o szerokości Ay i grubości Az) położony wzdłuż osi x. Sygnały z poszczególnych elementów objętości paska (wokseli) wzdłuż osi x uzyskamy przykładając trzeci gradient pola G _x. tym razem zastosowany wzdłuż osi .r^cewki położone są w płaszczyźnie z,y). Zatem system trzech gradientów G _r, G_y, G. wytworzony przez trzy pary cewek umieszczonych w płaszczyznach do siebie prostopadłych, pozwala na uzyskanie sygnału NMR z jednego woksela o roz-

8 MHz

f f    | B₀

♦ ♦ ♦ + ,

*y i i i p

-H-f-H

d⁰

W-ifK

v*^

MHz

z₂S 10 MHz

17'

Ryc. 25.10. Wytwarzanie gradientu pola magnetycznego wzdłuż osi z (G,). Częstotliwość rezonansowa /„ = (Ąjln= 10 MHz.

miarach AtAyAz. Zmieniając gradienty (w odpowiedniej sekwencji) G_x i G_v możemy uzyskać sygnały MR z poszczególnych wokseli, wybranej gradientem G. płaszczyzny.

25.4.1. Skanowanie i rekonstrukcja obrazów

Stosuje się odpowiednie metody skanowania w celu uzyskania sygnałów NMR z poszczególnych wokseli i metody rekonstrukcji obrazów z uzyskanych wyników. Liczba wokseli (n) w ramach jednego paska wynosi zwykle 256 lub 512, a płaszczyznę obrazowania dzieli się na 256 lub 512 pasków, co zapewnia matrycę 256 x 256 lub 512 x 512 (n²) wokseli, z których otrzymuje się oddzielne informacje rezonansowe. Sygnały NMR z każdego woksela są wykorzystane do narysowania obrazu na ekranie monitora. Każdemu wokselowi obiektu odpowiada teraz określony element na płaszczyźnie obrazu - piksel. Informacja o gęstości rezonujących jąder i(lub) czasach relaksacji wyrażona jest w każdym pikselu przez 16 (najczęściej) odcieni jasności świecenia lub barwy.

Aby uwidocznić dwuwymiarowy obraz MR wybranej warstwy obiektu trzeba najpierw uzyskać oddzielne sygnały FID z każdego elementu jej objętości (woksela). Do tego celu służą różne procedury. Najprostsza polegałaby na tym, że dla

817