مهندسی تجهیزات پزشکی

خبرهای ویژه

» ام آر آی » آشنایی با کویل RF در ام آر آی

تاریخ انتشار : ۱۳۹۶/۰۳/۱۸ - ۲۲:۱۰

آشنایی با کویل RF در ام آر آی

آشنایی با کویل RF در ام آر آی همانطور که میدانید در دستگاه ام ار آی مبنای تصویر برداری بر اساس تشدید میدان مغناطیسی می باشد. اما این میدان های مغناطیسی به تنهایی نمیتوانند تصویری را برای ما فراهم سازند، در واقع این امواج RF هستند که به ما این امکان را می دهند تا […]

آشنایی با کویل RF در ام آر آی

آشنایی با کویل RF در ام آر آی

همانطور که میدانید در دستگاه ام ار آی مبنای تصویر برداری بر اساس تشدید میدان مغناطیسی می باشد. اما این میدان های مغناطیسی به تنهایی نمیتوانند تصویری را برای ما فراهم سازند، در واقع این امواج RF هستند که به ما این امکان را می دهند تا بتوانیم به کمک امواج الکترومغناطیسی، تصویری را از بافت مورد نظر داشته باشیم. امواج Rf به وسیله ی قسمتی به نام کویل RF تولید می شود.

کویل RF و پارامترهای آن

کویل

 برخورد میدانهای مغناطیسی و امواج رادیویی اساس تصویربرداری MRI را تشکیل می دهد . با عبور مغناطیس از یکسری حلقه های سیم پیچ که در صفحه xy قرار دارد سیگنال بوجود می آید . این در واقع همان کویلهای RF می باشند . در تصویربرداری MRI مولد سیگنال در واقع همان بافتی است که مورد تصویربرداری قرار می گیرد در اینجا بردار مغناطیسی عرضی به جای اینکه به صورت خطی نوسان کند در صفحه xy می چرخد . هنگامی که این بردار مغناطیسی از میان کویل گیرنده گذشته و شروع به چرخش می کند .
الکترونهای موجود در هادی ( سیم پیچ های موجود در کویل گیرنده ) حرکت کرده و شدت جریانی را در کویل گیرنده بوجود می آورند . به این پدیده اصل القای فاراده می گویند . طبق این اصل ، هنگامی که میدان مغناطیسی از درون یک حلقه سیم پیچ عبور می کند شدت جریانی در آن سیم ایجاد می شود .
قدرت این جریان الکتریکی ( دامنه سیگنال ) بستگی به قابلیت هدایت سیم پیچ و قدرت میدان مغناطیسی دارد . هر چقدر که بردار مغناطیسی قویتر باشد دامنه سیگنال نیز بیشتر می شود . چون میدان مغناطیسی در حال چرخش از درون و بیرون صفحه کویل گیرنده عبور می کند ، سیگنال موجود در کویل نیز با فرکانسی برابر فرکانس حرکت فرفره ای میدان مغناطیسی شروع به نوسان می کند .
شکلهای مختلف کویل – کویلهای تنظیم کننده shim coils با توجه به محدودیت طراحی و ساخت مگنت ها بوجود آوردن یک مگنت که توانایی ایجاد یک میدان مغناطیسی کاملاً یکنواخت را داشته باشد تقریباً غیر ممکن است . جهت تصحیح و کمک به این غیر یکنواختی استفاده از یکسری حلقه های سیم پیچ در اطراف هسته مرکزی و عبور جریان الکتریسیته از آن بسیار مفید است این روند را اصطلاحاً یکنواخت نمودن shim ming نامند برای مقاصد تصویربرداری میزان این یکنواختی باید بیش از PPM 10 باشد . در تصویربرداری جهت اسکپتروسکوپی یکنواختی بیشتری تا حدود PPM 1 مورد نیاز است . این سیستم به یک جریان برق جداری از برق اصلی نیاز دارد و این نکته مهم است چون هر گونه تداخل و در کار فوق موجب کاهش کیفیت تصویر می شود . – کویل های گرادیان قدرت میدان مغناطیسی متناسب است با مقدار جریان عبوری از سیم پیچ ها ، تعداد سیم پیچ ها ، اندازه حلقه های سیم پیچ و میزان نزدیکی این حلقه ها به هم. چنانچه تناسب لازم در ابتدا و انتهای مگنت از نظر طرز قرارگیری سیم پیچها وجود نداشته باشد . میدان مغناطیسی حاصل در ابتدا و انتهای میدان متفاوت خواهد بود . این حالت را گرادیان مغناطیسی Field Gradient ، Magnetic گویند . کویل های گرادیان شیب خطی لازم را در میدان مغناطیسی فراهم می نمایند . دامنه این گرادیان بستگی به میزان جریان عبوری از سیم پیچ ها داشته و در جهت و مسیر خاصی بوجود می آید .
با تغییر میدان مغناطیسی ، گرادیان ها سیگنال با فرکانس متفاوت ایجاد نموده و در نتیجه می توان کدگذاری فرکانس و فاز و انتخاب برش را انجام داد . هر گونه اختلال در کار گرادیانها موجب بهم ریختگی تصویری در تصاویر MR می شود . – کویلهای رادیوئی ( فرستنده ) همانطوری که میدانیم جهت تشدید اسپین های هسته از یک فرکانس خاص استفاده می شود در یک میدان مغناطیسی مورد استفاده در MRI انرژی مورد نیاز از باند موج رادیوئی در طیف الکترومغناطیسی فراهم می گردد .

قدرت میدان مغناطیسی متناسب است با فرکانس رادیویی البته انرژی آن بطور قابل ملاحظه ای کمتر از اشعه x است . جهت ایجاد یک تصویر MRI امواج RF باید ابتدا در فرکانس تشدید هسته هیدروژن ، تابش گردد تا پدیده تشدید اتفاق بیفتد سپس جز مغناطیسی عرضی حاصل از این پدیده توسط کویل گیرنده خوانده شود .
منابع تولید امواج RF شامل : ۱- کویل بدن body coil که در اغلب سیستم ها از این طریق امواج RF تولید و تابش می گردند و در داخل خود مگنت قرار دارد
. ۲- کویل های حجمی volume coil که خود هر دو کار را انجام می دهند . هم تولید امواج RF هم دریافت آن . – کویل های گیرنده همانطور که قبلاً نیز گفته شد ، در اثر عبور جریان برق از یک سیم ، میدان مغناطیسی بوجود می آید و بالعکس چنانچه یک حلقه از سیم در کنار یک میدان نوسان ساز قرار گیرد جریان به این حلقه انتقال می یابد . این جریان اتصالی موجب ایجاد یک ولتاژ یا سیگنال می گردد . این کویل باید در جای مناسب قرار گیرد تا سیگنال را بخوبی دریافت نماید .
این کویلها در اندازه ها و شکلهای مختلف ساخته میشوند . کویلهایی که برای قرار گرفتن حول یک ناحیه و یا منطقه خاص طراحی شده اند بنام کویلهای سطحی Surface coil معرفند . بطور معمول از این کویلها در مناطقی که آناتومی مورد نظر به سطح بدن نزدیک تر است استفاده می شود . ( مثل ناحیه کمر ) این کار بدان علت صورت می گیرد که SNR بالایی حاصل شود . کویل سطحی در واقع آنتن گیرنده ای است که در نزدیک منبع سیگنال قرار می گیرد . کویلهای سطحی در مقایسه با کویلهای بزرگتر مانند کویلهای بدن تنها به منطقه محدودتری پاسخ می دهند و بنابراین سیگنالهای ناخواسته را کاهش داده و بدین ترتیب باعث افزایش SNR می شوند .
در مواقعی که حجم وکسل کوچک است می توان با افزایش SNR قدرت تفکیک فضایی را افزایش داد و یا برای کاهش زمان کلی اسکن می توان با افزایش SNR میانگین سیگنال کمتری بدست آورد . همانطور که در کویل فرستنده امواج رادیویی باید فاصله معینی را جهت ارسال سیگنالها در نظر گرفت در کویل گیرنده هم منطقه حساسی وجود دارد که در آن سیگنالها می توانند به راحتی دریافت شوند اما در خارج این منطقه تنها تعداد کمی از سیگنالها دریافت می شوند . این منطقه حساس به قطر کویل بستگی دارد .
بطوریکه افزایش اندازه کویل موجب افزایش ناحیه حساس می شود اما بدست آوردن هر مزیتی در MR مستلزم پرداخت بهایی میباشد . در اینجا با افزایش ناحیه حساس نه تنها مقدار سیگنالهای MR دریافت شده افزایش می یابد بلکه مقدار نویز هم به همان میزان بیشتر می شود .
در مورد نحوه انتخاب کویلهای سطحی چند قاعده اساسی وجود دارد که به آنها اشاره می شود :
۱- اندازه کویل باید متناسب با آناتومی و ناحیه مورد تصویربرداری انتخاب شود . اگر اندازه کویل بزرگتر از ناحیه مورد درخواست باشد تاثیر منفی شدیدی روی SNR می گذارد
. ۲- FOV باید متناسب با اندازه کویل باشد . در این صورت قدرت تفکیک تصاویر بهینه شده و ضرورت استفاده از تکنیکهای ضدآرتیفکت aliasing کاهش پیدا می کند . برخی کویلها برای قرارگرفتن در قسمتهای درونی بدن طراحی شده اند مانند کویلهای داخل رکتوم که برای تصویربرداری از پروستات مورد استفاده قرار می گیرند . اینگونه کویلهای خاص در سه شکل مختلف ساخته می شوند که هر کدام برای تصویربرداری از قسمت خاصی بکار می رود .

این کویلها عبارتند از کویلهای پروستات ، رکتوم و رحم . – کویهای حجمی این کویلها ، امواج RF را پس از تابش بلافاصله دریافت می کنند . مثل کویل بدن و مغز که به علت نزدیکی فواصل آناتومی باکویل ، SNR را بسیار بهبود می دهند . – کویلهای چند ردیفی این کویل کاربرد فراوان دارد . این کویلها در حقیقت متشکل از چندین کویل هستند ، لذا SNR بسیار بالایی دارند . در ضمن FOV آناتومی بیشتری را تحت پوشش قرار می دهد .
– مدلهای خطی و کوادراچر در ساخت کویلهای گیرنده و فرستنده و همچنین کویلهای سطحی معمولاً دو مدل اساسی مورد استفاده قرار می گیرد . یکی مدل خطی و دیگری quadricher در MRI فرستنده در واقع نمونه ای از بافت بدن بیمار می باشد به عبارت دیگر میدان مغناطیسی چرخشی موجود در نمونه عمل فرستادن سیگنال ها را به عهده دارد . و ماکزیمم سیگنال زمانی ایجاد می شود که مسیر پولاریزاسیون گیرنده بصورت خطی یا در امتداد پولاریزاسیون فرستنده باشد .
چون فرستنده در حال چرخش است بنابراین می توان گفت فرستنده بصورت دایره ای پولاریزه شده است . اگر می توانستیم گیرنده را طوری بچرخانیم که هماهنگ با فرستنده هم فاز شود آنگاه دریافت سیگنال ها به بهترین وجه انجام می گرفت . این گفته بدین معناست که در یک دستگاه ۵/۱ تسلا باید بتوان کویل را حول بدن بیمار با فرکانس ۶۳ مگا هرتز چرخاند و چون این مسئله امکانپذیر نیست باید کویل بصورت خطی باشد و بصورت خطی پولاریزه شود . در اینجا هنگامی که مغناطیسی عرضی در حال چرخش ، نسبت به کویل ، هم ردیف و تنظیم شود ( ۳۶۰ و ۱۸۰ درجه ) ، سیگنالها در قوی ترین حالت خود خواهند بود و هنگامی که بردار مغناطیسی در حالت ۹۰ و ۲۷۰ درجه قرار گیرد سیگنالها در ضعیفترین حالت خود خواهند بود .
در چنین حالتی مغناطیس را هم در مسیر x و هم در مسیر y خواهیم داشت اما عمل گیرندگی فقط در مسیر x صورت می گیرد . به عبارت دیگر ،‌ فرستنده بصورت دایره ای پولاریزه می شود در حالی که گیرنده بصورت خطی پولاریزه می گردد . کویلهای کوادراچر طوری طراحی شده اند که گیرندگی علاوه بر مسیر x در مسیر y هم صورت می گیرد در این وضعیت هنگامی که مغناطیسی در حال چرخش نسبت به کویل در حالت ۹۰ و ۲۷۰ درجه قرار می گیرد قدرت سیگنالها در بیشترین مقدار خود خواهد بود .
در هر دو نوع کویل ، سیگنالهایی که در فاز ۹۰ درجه دریافت می شوند مانند یکدیگر می باشند این دو سیگنال به طریق الکترونیکی با یکدیگر جمع شده و می تواند SNR را به مقدار ۴۱ درصد افزایش دهد . – کویل Helm Holtz این کویل را می توان بصورت دو کویل به طور هماهنگ در ارتباط با یکدیگر کار می کنند در نظر گرفت . گاهی به این کویل کویل حجمی نیز گویند . فرق این کویل با کویل کوادراچر در این است که کویل هلمهولتز در واقع از دو کویل خطی تشکیل شده است و هدف آن بهبود سیگنالهایی است که در حجمی از بافت ایجاد می شوند . – مولتی کویل phased array جدیدترین شکل کویل می باشد در اولین مدل این نوع کویل که به صورت تجاری هم در دسترس می باشد هر کدام از کویلها به بورد یا کانال گیرنده خودش پیچیده شده است . در این نوع کویل ، هر کویل از کویلهای دیگر مجموعه جداست اگر دو کویل در نزدیک یکدیگر قرار گیرند با یکدیگر تلاقی نموده و SNR تصویر را کاهش می دهند . زیرا در این صورت هر کویل ، نویز ناشی از کویل دیگر را دریافت می کند . در کویلهای phased array ، هر کویل مشتمل از کویل دیگر بوده و دارای کانال گیرنده خاص خود می باشد . این مسئله باعث بهبود SNR کویل شده و پوشش کل مجموعه نیز افزایش می یابد .
اگر کویلها به صورت خطی با یکدیگر ترکیب شوند می توان آناتومی قسمتهای بلند مانند مهره ها را مورد تصویربرداری قرار داد بدون آنکه سیگنال حاصل از قسمتهای عمیق تر بدن دریافت شود . نوع دیگری مولتی کویل وجود دارد به نام array حجمی که برای تصویربرداری از لگن مورد استفاده قرار می گیرد . بدین ترتیب که دو کویل در قسمت خلفی و دو کویل در قسمت قدامی بدن قرار می گیرد . در این نوع کویل ، عمق کل بافتهایی که می تواند مورد تصویربرداری قرار گیرد در واقع جمع قسمتهای خلفی و قدامی است . کاربرد این نوع کویل در تصویربرداری از اندامهای فوقانی و تحتانی ، شکم و قفسه صدری است .

– ایمنی کویل جهت عملکرد صحیح کویل چند اصل باید رعایت شود . ۱- کویلها توسط کابلهای خود به سیستم اتصال می یابند . لذا به میزان ناچیزی گرما از این طریق تولید می شود که به صورت افزایش زمان ممکن است بیمار را اذیت نماید . برای جلوگیری از این کار باید مطمئن بود که کابل کویل بشکل حلقه ای روی بدن بیمار قرار نگیرد
. ۲- کابل کویلهایی که صدمه ندیده اند به هیچ وجه نباید مورد استفاده قرار گیرند . ۳- برای دریافت سیگنال خوب و صحیح ، کویلها ، باید بطور مناسب تنظیم گردند که این کار توسط سیستم مطابق با روش کارخانه سازنده انجام می شود



دسته بندی : ام آر آی , تصویر برداری پزشکی
دیدگاه کاربران کل نظرات :1
  • ABritiob bighip

    تاریخ : ۱ - شهریور - ۱۳۹۶

    By dealing together, the two of you can address problems of self-esteem and mutual trust. Thus, if your muscles in the penile area are relaxed, more blood will enter in the penis and a harder erection will occur.


    پاسخ

ارسال دیدگاه

سفر به مشگین شهر
تبلیغات