MR-spektroskopi. Øystein Bech Gadmar. Seksjon for diagnostisk fysikk, IVS OUS

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "MR-spektroskopi. Øystein Bech Gadmar. Seksjon for diagnostisk fysikk, IVS OUS"

Wenche Dahlen
4 år siden
Visninger:

1 MR-spektroskopi Øystein Bech Gadmar Seksjon for diagnostisk fysikk, IVS OUS

MRI på 1 2 3 4 1) 1) Magnetfeltet opplinjerer

3) Transvers nettomagnetisering preseserer og gir

2 MRI på ) 1) Magnetfeltet opplinjerer kjernespinn ( 1 H). 2) RF ved resonansfrekvensen flipper spinnene (i fase). 3) Transvers nettomagnetisering preseserer og gir signal ved res.frekv. 4) 1 3 kan manipuleres (tider, RF, gradienter) for posisjonskoding og signalkontrast! figurer fra simplyphysics.com

1) Posisjonskoding på 1 2 3 1) Snitt kan selekteres med gradient og RF under eksitasjon.

3 1) Posisjonskoding på ) Snitt kan selekteres med gradient og RF under eksitasjon. 2) Fasesteg kodes med ulik gradientstyrke for hvert av mange opptak i et bilde. 3) Frekvensretning kodes med gradient under utlesning av signalet.

4 1) Bildekontrast på ) T1-kontrast: Ulike vev mister RF-energien til omgivelsene med ulik hastighet. 2) T2(*)-kontrast: Tap av fasekoherens. T2* < T2 < T1. 3) Avansert vekting: Diffusjon; flyt Magnetisk (blod; spektra) osv. osv. osv.!

5 MR-scannerens anatomi Elektronikk Magnet Gradienter RF-spole Mottakerspole Jody Culham; Joe Gati

6 Resonans for 1 H (MHz) MR er en spektral teknikk Larmorligningen: f = B 0 for 1 H er = MHz/T NRK P Feltstyrke (T)

7 Variasjoner i B 0 : Skjerming Elektronene skjermer for magnetfeltet: B lokal = (1- σ)b 0 σ B 0 Dette muliggjør MRspektroskopi! B 0

8 Skjerming og elektroner H 2 O H C TMS Si TMS 1 H har kjemisk skift 0 ppm (std. i NMR) (lite polare bindinger stor skjerming) H 2 O 1 H har 4.7 ppm (måles i MRS) (elektronegativt O drar e - fra 1 H lite skjerming)

9 (N)MR-spektrum Dette måles best i et NMR-spektrometer MR-skanneren kan det også: MRS! Vi ser p + -spinn i molekylene, påvirket av e Spekteret forteller om omgivelsene til ulike p + ( 1 H)

10 MRS en annen modalitet? MRI MRS Skannerens rolle Radiometer Spektrometer Kontrast T1/T2/diff etc Areal/amplityde Partikkel p + p + e Vekselvirkning WFS (p + e ) J (p + e p + ) Frekvens Koding 1 retn Spektrum Fase Koding 1 2 retn Koding 0 3 retn Seleksjon Snitt/slab 3D-voksel (PRESS/STEAM)

11 Kreatin Cr/P-Cr er i ATP-metabolismen Ofte er Cr tot konstant (Livsmarkør) MS-plakk: Cho/Cr tot (Kan bli borte i tumor) Borte i abscess (3.03 ppm) Skille Cr og P-Cr: 31 P-MRS Timo Schirmer, GE

12 Timo Schirmer, GE Cholin P-idyl Cho I lipidmetabolismen: P-Cho, GlycOH-P-Cho... I Acetyl-Cho (nevrotransmitter) Tumor: Ofte Kreftterapi: Epilepsi:? Betennelse (3.23 ppm) Acetyl-Cho

13 Timo Schirmer, GE N-acetyl-aspartat (NAA) Finnes i nevroner; nevronalmarkør(?) Infarkt/inflammasjon: (temp.) Alzheimer: MS: Tumor: Ofte (2.03 ppm) Cho/NAA!

14 Timo Schirmer, GE Laktat Fra anaerob glykolyse Ikke normalt målbart Ischemi: Tumor: Iblant Abscess: Akutt migrene: Mitokondriesykdom: (1.30 ppm) J-kopling (dublett); TE 144 ms for 180

15 J-kopling 1 H merker hverandres B-felt: ΔB Δν (frekvens) Effekten av p + på effekten av e på effekten av p + Binomialfordelt finsplitt (1:1 1:3:3:1 1:4:6:4:1 etc) Faseutvikling (Δν Δφ) B0-uavhengig! Svak kopling ved Δν >> J (enklere høyt felt er bra!)

16 J-kopling i laktat CH 3 CH De 3 metylprotonene v 1.3 ppm blir dublett pga CH-p + I CHOH vises ikke OH-p + (for rask utskiftning) CH-p + i CHOH blir tetraplett (1:3:3:1) pga 3 CH 3 -p + Trodde J lac-h3 = 7.3 Hz 270 ms periode (Siemens!) Nye målinger: J lac-h3 = 6.9 Hz 288 ms ( 0.16 µt)

17 Ekkotider for Lac Kort TE gir best SNR, men mye andre metab. (+lipid!) TE = 144 ms for -180 Lac; iblant problematisk v 3 T (pga destruktiv faseinterferens fra dårlig PRESS-seleksjon) TE = 288 ms tydelig Lac (lang T2) men også støyete Anbefalt: 144 ms eller 288 ms for klinikk test ut! 30 ms 144 ms 288 ms MRS: Wibeke Nordhøy, OUS 2011, UUS NMR3 (GE Signa HDxt 3T)

18 T2 og TE i MRS T2-kontrast er ofte uønsket i MRS Forholdet mellom topper endres med TE og B0! ( OBS ved sammenligning av skannere/sekvenser!) TE : Kontrast for langlivede metabolitter TE : Dårlig SNR; faseartefakt m.m. TE : Ser flere metabolitter; lite fasegang TE : Kan være forvirrende; mer fettsignal

19 Vannsignal Vann gir ca S metabolitter Må derfor supprimeres, f.eks. spektral inversjon Restsignal kan prosesseres bort

20 Baselinjekorreksjon Imperfekt vannsuppresjon m.m. Korrigeres automatisk Vi ser dermed ferdig punkterte spektra som ikke rir flanken av vanntoppen LCModel

21 Blodsignal Arterier i eller nær voksel kan forstyrre MRS Gir dårlig vannsuppresjon og andre artefakter Bruk sat-bånd hvor det trengs!

22 Fettsignal Fett gir lett ~100 S metabolitter og mer Supprimeres ikke vanligvis for hjerne Problem v lipidansamlinger Problem nær meninges Kan maskere Lac Variabel frekvens og J-kopling (fasing) ( ppm) Bruk sat-bånd hvor det trengs!

Single Volume Selection CSI: Chem Shift Imaging CSI bruker 2D/3D

23 PRESS-sekvensen Vi har ikke 3D-gradienter for 3D-seleksjon Må bruke multi-snittseleksjon ( PRESS-boks ) PRESS pulssekvens: SVS: Single Volume Selection CSI: Chem Shift Imaging CSI bruker 2D/3D fasekoding Alternativ: STEAM (3 90 ) ½ SNR, men TE min Vanligvis ikke verdt det

24 Unøyaktig PRESS-boks Ulik eksitasjon kan gi utflytende spektra m.m. Løses vanligvis ved en litt stor PRESS-boks og så auto-saturering rundt kanten De ytterste vokslene i et 2D-bilde blir dårligere Konsekvenser for Lac-måling, særlig v 144 ms

25 Satureringsbånd Alle våre scannere legger auto-sat-bånd inntil (vanligvis usynlig under planlegging) Til høyre sees manuelt lagte tilleggsbånd Hold voksel 5 mm fra kalvariet! (Mer v 3 T?)

26 Satureringsbånd Manuelt lagte bånd for å slå ut skalle, samt venøs/arteriell flow Bør uansett ha avstand til membraner Bruk sat-bånd på skalle og arterier hvis nær voksel!

27 Signal-til-støy (SNR) Lengre opptakstid hjelper noe (~NSA 1/2 ) Trenger også godt signal (spole) Bedre oppløsning er farlig for SNR!!! (~FOV -3/2 ) Oppløsning har mer å si enn opptakstid...

28 CSI og SVS Singel voksel (SVS) gir mye bedre signal, men ingen romoppløsning som i CSI Lettere å shimme/plassere SVS (linjebredde++)

29 3T MRS vs. 1.5T MRS CITIUS EXILIUS FORTIUS (raskere) (smalere) (sterkere) Enkel teori sier 2x SNR og bedre spektraloppløsning. Men er det så enkelt? Artefakter...!

30 Shimming Unøyaktig frekvens påvirker toppbredden mye Størst problem i store voksler (f eks CSI) Vanskelige lokasjoner (f eks nede i hodet) Pass også på shimvolum! ~Voksel best; unngå problemområder?! Anbefaler HOS for store/vanskelige voksler!

31 Shim ved vanskelig MRS I dette opptaket hadde høyere ordens shim (HOS) mye å si for signalstyrke og -kvalitet Uten HOS Med HOS

32 Enklere opptak Periventrikulært f.eks., er enklere å få til (trenger sjelden ekstra shim)

33 Oblike snitt Dette er en mulighet på Siemens-maskinen Kan være svært hendig ved vanskelig anatomi!

34 PRESS-midler BW ex PRESS 180 o 90 o ( slice ) 90 -puls kan ha større BW ex enn 180 kjemisk shift får mindre å si mer nøyaktig Kan styre slice direction ved planlegging

35 PRESS-midler skiftretning Fat Shift Direction påvirker retningen av shift! ( Frequency/phase encoding direction ) Kan styre 1 3 retninger på ulike skannere Metode: Prøving og feiling erfaring?!

36 Et hjertesukk Postprosessering har ubrukt potensiale (jmrui+) Sammen med avanserte opptak Bør bli bedre! (Over- vs. underforenkling...) Samtidig mer brukervennlig!!!

37 Siemens Sonata MRS UUS, 2006

38 GE3T - tumor Merk Cho/NAA Mer artefakt i tumor (bl.a. dårlig vannsuppresjon) NB: Forskjellig skalering!

39 GE3T - tumor Sammenligning av voksler NAA, Cho og Lip/Lac i lesjon

40 GE3T metabolittbilder

41 CSI av hjerne vs. prostata Begge steder ser vi Cholin I normal prostata ser vi Citrat fra seminalvæsken Problem: Fett (dobbel suppr.!), bevegelse! Siemens

42 Prostata Før behandl. citrat Etter 6 uker UUS (T. Storås et al) jmrui - AMARES

43 MRS Mamma Ikke helt lett ennå (oppløsning; fett m.m.) Kan være bra ved store lesjoner Cho : Malignitet (invasivt duktalcarcinom) Hyun-Kyung Chung, GE

MRS Mamma Ingen Cho sees: Benign fibrocystisk endring 85 100% spesifikt

44 MRS Mamma Ingen Cho sees: Benign fibrocystisk endring % spesifikt (med T E-teknikk)? MRS mamma gjøres ikke ved UUS?! Hyun-Kyung Chung, GE

45 31 P MRS

Like dokumenter

3-point Dixon feittsuppresjon

3-point Dixon feittsuppresjon (på høg IDEAL-tid?) Øystein Bech Gadmar Kompetansesenteret for diagnostisk fysikk, UUS Siemens Feittsuppresjon Feittsignalet kan være i vegen, t.d. via feittskift i frekv.-retn.,