Т1 и т2 изображения при мрт
Если мне нужно сделать фотографию, я достаю из кармана мобильник, выбираю фотоприложение, навожу объектив на понравившийся объект и… щёлк! В 99% случаев я получаю снимок, который сносно отображает необходимый фрагмент реальности.
А ведь ещё несколько десятилетий назад фотографы вручную выставляли выдержку и диафрагму, выбирали фотоплёнку, устраивали проявочную лабораторию в ванной комнате. А снимки получались… ну, такие себе.
Магнитно резонансная томография — потрясающая методика. Для врача, который осознанно управляет параметрами сканирования, она предоставляет огромные возможности в визуализации тканей человеческого организма и патологических процессов.
В зависимости от настроек, одни и те же ткани могут совершенно по разному выглядеть на МР томограммах. Для относительной простоты интерпретации существует несколько более-менее стандартных «режимов» сканирования. Это сделано для того, чтобы МРТ, из категории методик, которыми владеют только одиночки-энтузиасты, пришла в широкую медицинскую практику. Как методика фотографии, которая упростилась настолько, что не только стала доступна каждому, но и порядком успела многим надоесть 😉
Здесь я расскажу о нескольких наиболее часто использующихся режимах сканирования. Поехали!
Т1 ВИ (читается «тэ один вэ и») — режим сканирования, который используется всегда и везде. Свободная безбелковая жидкость (например ликвор в желудочках мозга) на таких изображениях выглядит тёмной, мягкие ткани имеют различные по яркости оттенки серого, а вот жир ярок настолько, что кажется белым. Также на Т1 ВИ очень яркими выглядят парамагнитные контрастные вещества, что и позволяет использовать их для визуализации различных патологических процессов.
Слева — Т1 ВИ, а справа — Т1 ВИ после введения контраста. Опухоль накопила парамагнитный контраст. Просто и красиво!
А ещё на Т1 яркой будет выглядеть гематома на определённых стадиях деградации гемаглобина.
В МРТ «яркий» обозначается термином «гиперинтенсивный»,а «тёмный» — термином «гипоинтенсивный».
Т2 ВИ (читается «тэ два вэ и») — также используется повсеместно. Этот режим наиболее чувствителен к регистрации патологических процессов. Это значит, что большинство патологических очагов, например в головном мозге, будут гиперинтенсивными на Т2 ВИ. А вот определение какой именно патологический процесс мы видим требует применения других режимов сканирования. Помимо патологических процессов и тканей, яркой на Т2 будет свободная жидкость (тот же ликвор в желудочках).
Т2 ВИ — классика в визуализации головного мозга. И вообще, любимая картинка всех МРТшников.
Аббревиатура «ВИ» расшифровывается как «взвешенные изображения». Но боюсь, мне не удастся объяснить смысл этого заклинания без углубления в физику метода.
Pd ВИ (читается «пэ дэ вэ и») — изображения взвешенные по протонной плотности. Что-то среднее между Т1 и Т2 ВИ. Применяется достаточно редко, в связи с появлением более прогрессивных режимов сканирования. Контрастность между разными тканями и жидкостями на таких изображениях довольно низкая. Однако, при исследовании суставов этот режим продолжает пользоваться популярностью, особенно в комплексе с жироподавлением, о котором разговор отдельный.
Слева — Pd ВИ, справа — Т2 ВИ. Одному мне понятно, почему Pd теперь редко используют ?
Словосочетание «режим сканирования» конечно можно использовать, но правильнее использовать словосочетание «импульсная последовательность». Речь про набор радиочастотных и градиентных импульсов, которые используются во время сканирования.
FLAIR (произносится как «флаир» или «флэир») — это Т2 ВИ с ослаблением сигнала от свободной жидкости, например, спинномозговой жидкости. Очень полезная импульсная последовательность, применяется в основном при сканировании головного мозга. На таких изображениях многие патологические очаги видны лучше чем на Т2 ВИ, особенно если они прилежат к пространствам, которые содержат ликвор.
Здесь FLAIR — крайняя картинка справа. Именно на ней лучше всего видны патологические очаги, которые прилежат к желудочкам мозга и субарахноидальному пространству.
Это режимы сканирования или импульсные последовательности, которые наиболее часто используются в ежедневной практике. Но есть ещё много других, которые применяются реже и дают более специфическую информацию.
P.S. Если вам интересно узнать, что такое жиродав и каим он бывает — обязательно поставьте лайк статье, подпишитесь на мой канал в ЯндексДзен или в telegram — так я буду знать, что вы требуете продолжения 😉
Т2 SE/T2 TSE/T2 FSE
Т2-взвешенные изображения.
На T2-взвешенном изображении, ткани с длинными значениями T2, выглядят яркими. Импульсные последовательности используемые для получения T2-взвешенных изображений минимизируют вклад параметра T1. Это обычно достигается за счет использования длинного времени повторения TR (2000-6000ms), чтобы максимизировать разницу в поперечной релаксации во время возвращения к равновесию, и длинного TE Echo Time (100-150ms), чтобы минимизировать вклад параметра T2 во время получения сигнала.
Особенности Т2-взвешенных изображений.
На T2-взвешенных изображениях, заполненные жидкостью пространства в организме (например, спинномозговая жидкости в желудочках мозга и позвоночном канале, свободная жидкости в брюшной полости, жидкость в желчном пузыре и желчном протоке, синовиальной жидкости в суставах, жидкость в мочевом канале и мочевом пузыре, отек или любое другое патологическое образование жидкости в организме). Жидкость обычно выглядит яркой на Т2-взвешенных изображениях.
Ткани и их вид на Т2-взвешенных изображениях.
Костный мозг: такой же или более светлый чем мышцы (жир в костном мозге, как правило, светлый)
Мышцы: серые (темнее, чем мышцы на T1-взвешенных изображениях)
Жир: яркий (темнее, чем жир на T1-взвешенных изображениях)
Белое вещество: темно серое
Кровь: темная
Серое вещество: серое
Жидкости: яркие
Кости: темные
Воздух: темный
Патологическое проявление.
Патологические процессы, как правило, увеличивают содержание воды в тканях. Это приводит к потере сигнала на Т1-взвешенных изображениях и увеличению сигнала на Т2-взвешенных изображениях. Следовательно патологические процессы, как правило, яркие на T2-взвешенных изображениях и темные на Т1-взвешенных изображениях.
Использование:
Исследования брюшной полости (на задержке дыхания) (!)
Исследования органов малого таза (матки, предстательной железы, мочевого пузыря и прямой кишки) (!)
Исследования груди (на задержке дыхания) (!)
Исследования плечевого и поясничного сплетений
Исследования гортани, орбит и лица
Исследования опорно-двигательного аппарата (!)
Исследования конечностей (!)
Исследования головного мозга (!)
Исследования позвоночника (!)
Т2-взвешенное изображение мозга, аксиальная проекция (TSE)
Когда пациент находится в магнитном поле, магнитные моменты атомов водорода, находящихся в воде тканей его тела выстраиваются вдоль магнитного поля. В результате действия радиочастотного импульса магнитные моменты атомов водорода меняют свое направление (отклоняются от первоначального направления “по полю” на некоторый угол а), при выключении радиочастотного импульса происходит восстановление первоначального направления “по полю”. Этот процесс восстановления называется — релаксацией. Это самое время релаксации или другими словами — быстрота восстановления направления магнитных моментов атомов водорода к первоначальному направления “по полю” изменяется от одного типа ткани к другому. Это различие времен релаксации используется в МРТ, чтобы отличить нормальные и патологические ткани. Каждая ткань характеризуется двумя временами релаксации:
- T1 — время продольной релаксации и
- Т2 — время поперечной релаксации
Большинство изображений получаемых в результате МРТ исследования пациента отражают распределение в срезе одного из этих двух параметров, являющихся основным источником контраста. Это означает, когда изображение описывается как Т1-взвешенное изображений, Т1 является основным источником контраста. Когда изображение описывается как Т2-взвешенное изображений, Т2 является основным источником контраста.
Т1-взвешенные изображения.
На T1-взвешенном изображении, ткани с коротким значений T1, выглядят яркими. Импульсные последовательности используемые для получения T1-взвешенных изображений минимизируют вклад параметра T2. Это обычно достигается за счет использования короткого времяни повторения TR (300-600ms), чтобы максимизировать разницу в продольной релаксации во время возвращения к равновесию, и короткого TE Echo Time (10-15ms), чтобы минимизировать вклад параметра T2 во время получения сигнала.
Особенности Т1-взвешенных изображений.
На T1-взвешенных изображениях, заполненные жидкостью пространства в организме (например, спинномозговая жидкости в желудочках мозга и позвоночном канале, свободная жидкости в брюшной полости, жидкость в желчном пузыре и желчном протоке, синовиальной жидкости в суставах, жидкость в мочевом канале и мочевом пузыре, отек или любое другое патологическое образование жидкости в организме). Жидкость обычно выглядит темной на Т1-взвешенных изображениях.
Ткани и их вид на Т1-взвешенных изображениях.
Костный мозг: темный
Мышцы: серые
Кровь: темная
Белое вещество: светлое
Серое вещество: серое
Жидкости: темно
Кости: темные
Жир: яркий
Воздух: темный
Патологическое проявление.
Патологические процессы, как правило, увеличивают содержание воды в тканях. Это приводит к потере сигнала на Т1-взвешенных изображениях и увеличению сигнала на Т2-взвешенных изображениях. Следовательно патологические процессы, как правило, яркие на T2-взвешенных изображениях и темные на Т1-взвешенных изображениях.
Использование:
Исследования малого таза (используется для выявления инфекций органов малого таза, с применением контраста)
Исследования брюшной полости (на задержке дыхания)
Исследования грудной клетки (на задержке дыхания)
Исследования плечевого и поясничного сплетений (!)
Исследования гортани, орбит и лица (!)
Исследования опорно-двигательного аппарата (!)
Исследования конечностей (!)
Исследования головного мозга (!)
Исследования позвоночника (!)
Т1-взвешенное изображение мозга, аксиальная проекция (TSE)
Время спин-решеточной релаксации (Г1), время спин-спиновой релаксации (Г2), и протонная плотность (Р) являются свойствами спинов тканей. Значения этих величин меняются от одной нормальной ткани к другой и от одной больной ткани к другой. Поэтому они создают контрастность между тканями в различных типах изображений, описанных в главе 7 и главе 8.
Здесь будут представлены несколько методов расчетов значений Т1, Т2, и Р. Эти методы применяются к конкретным пикселам для получения вычисленных ^, T2, или Р изображений. Чем меньше размер воксела соответствующего пикселу, тем с
Вычисление Т1, Т2, или Р начинается со сбора серий изображений. Например, если необходимо получить T2 изображение, используется спин-эхо последовательность и серии изображений собираются при изменении TE.
Сигнал для заданного пиксела может быть выражен для каждого значения и лучше всего подходящего графика уравнения спин-эхо, построенного на основании данных для нахождения T2.
Т1 изображение может быть создано из той же импульсной последовательности с использованием серий изображений с изменяющимся TR.
Сигнал для заданного может быть выражен для каждого значения TR и лучше всего подходящего графика уравнения спин-эхо, построенного на основании данных для нахождения ^.
Протонная плотность может быть вычислена после того как найдены ^ и T2 с использованием уравнения сигнала спин-эхо и любого сигнала спин-эхо.
Хотя описанные операции и создают Т1, Т2, или Р изображения, но они не являются наиболее эффективными или точными. Читателю предлагается обратиться к научной литературе с описаниями более подходящих методов.
Классификация тканей
Классификацией тканей или, как она еще называется, сегментацией изображений, является определение тканей в магнитно-резонансной томографии. Классификация
изображение
, где цереброспинальная жидкость (CSF) и серое
основывается на свойствах тканей на изображении. Например, спин-эхо
вещество более яркие по сравнению с другими тканями, интенсивность пиксела может быть использовано для классификации цереброспинальной жидкости, серого вещества и других тканей. Гистограмма и таблица для этого изображения выглядит следующим образом.
Обычно, используется линейная зависимость между значением и интенсивностью пиксела. В дальнейшем, компоненты красного, зеленого и синего цветов каждого пикселя будут всегда одинаковыми, для отображения градаций серого. Можно отличить цереброспинальную жидкость и серое вещество от других тканей если преобразовать цветовую таблицу так, чтобы для каждого значения больше, чем 865 компоненты зеленого и синего цветов были выключены.
Эта процедура создаст изображение красных пикселей цереброспинальной жидкости и серого вещества.
Таким образом, изображение разделяется на два класса тканей: (1) серой вещество и цереброспинальная жидкость; и (2) ткани, не являющиеся серым веществом и цереброспинальной жидкостью.
Процесс сегментации проводится при помощи компьютерных алгоритмов. Эти алгоритмы могут сегментировать с более совершенной логикой, чем простая «больше чем заданное значение данного». Множество различных видов изображений или участков спектра могут быть использованы для разделения тканей. Некоторыми из возможных спектральных областей являются: Т1-, Т2- и Р -взвешенные; чистые Т1, Т2, и Р; ангиографические, диффузионные, химического сдвига и функциональные изображения. С некоторыми из этих изображений работать намного сложнее. Изображения, которые показывают изменения в чувствительности отображающей катушки не могут использоваться, потому что алгоритмы сегментации не могут делать различий между изменениями интенсивности, вызванными чувствительностью отображающей катушки и самой тканью. С расчетными Т1, Т2 и Ризображениями работать проще, так как они не показывают различий в интенсивности, вызванных изменениями в чувствительности отображающей катушки.
В приведенном выше примере было невозможно отличить (сегментировать) серое вещество от ЦСЖ, потому что эти две ткани имеют близкие интенсивности в спин-эхо изображениях. Чем с более независимыми спектральными областями проводится работа, тем легче сегментировать ткани. Например, сегментация тканей мозга может проводиться с расчетными Т1 , Т2, и Р изображениями головного мозга. Эти изображения используются для построения трехмерной гистограммы. Схожие типы тканей отображены кластерами на гистограмме.
Можно присвоить пикселу в заданном диапазоне значений ^, Т2 и Р определенный цвет. Получившееся изображение показывает сегментированные ткани.
Далее представлен еще один дополнительный пример сегментации, основанный на морфологии или строении в изображении. Магнитно-резонансные изображения высокого разрешения запястья получены с толщиной среза 0,7 мм, полем обзора 8 см и матрицей 256х256. Эти изображения показывают губчатую структуру костей запястья.
Эти изображения изображения используются для совершенствования алгоритма идентификации различных типов заболеваний костей путем сравнения их морфологии.
Полученный алгоритм охарактеризовывает губчатую структуру кости и классифицирует ее, основываясь на известных свойствах больной кости. Классифицированное
изображение показывает норму
(красным цветом), и те области, которые приобрели остеопоротические (зеленый цвет), кистозные (синий цвет) и склеротические (голубой цвет) свойства.
Т1 SE/T1 TSE
Когда пациент находится в магнитном поле, магнитные моменты атомов водорода, находящихся в воде тканей его тела выстраиваются вдоль магнитного поля. В результате действия радиочастотного импульса магнитные моменты атомов водорода меняют свое направление (отклоняются от первоначального направления “по полю” на некоторый угол а), при выключении радиочастотного импульса происходит восстановление первоначального направления “по полю”. Этот процесс восстановления называется — релаксацией. Это самое время релаксации или другими словами — быстрота восстановления направления магнитных моментов атомов водорода к первоначальному направления “по полю” изменяется от одного типа ткани к другому. Это различие времен релаксации используется в МРТ, чтобы отличить нормальные и патологические ткани. Каждая ткань характеризуется двумя временами релаксации:
- T1 — время продольной релаксации и
- Т2 — время поперечной релаксации
Большинство изображений получаемых в результате МРТ исследования пациента отражают распределение в срезе одного из этих двух параметров, являющихся основным источником контраста. Это означает, когда изображение описывается как Т1-взвешенное изображений, Т1 является основным источником контраста. Когда изображение описывается как Т2-взвешенное изображений, Т2 является основным источником контраста.
Т1-взвешенные изображения.
На T1-взвешенном изображении, ткани с коротким значений T1, выглядят яркими. Импульсные последовательности используемые для получения T1-взвешенных изображений минимизируют вклад параметра T2. Это обычно достигается за счет использования короткого времяни повторения TR (300-600ms), чтобы максимизировать разницу в продольной релаксации во время возвращения к равновесию, и короткого TE Echo Time (10-15ms), чтобы минимизировать вклад параметра T2 во время получения сигнала.
Особенности Т1-взвешенных изображений.
На T1-взвешенных изображениях, заполненные жидкостью пространства в организме (например, спинномозговая жидкости в желудочках мозга и позвоночном канале, свободная жидкости в брюшной полости, жидкость в желчном пузыре и желчном протоке, синовиальной жидкости в суставах, жидкость в мочевом канале и мочевом пузыре, отек или любое другое патологическое образование жидкости в организме). Жидкость обычно выглядит темной на Т1-взвешенных изображениях.
Ткани и их вид на Т1-взвешенных изображениях.
Костный мозг: темный
Мышцы: серые
Кровь: темная
Белое вещество: светлое
Серое вещество: серое
Жидкости: темно
Кости: темные
Жир: яркий
Воздух: темный
Патологическое проявление.
Патологические процессы, как правило, увеличивают содержание воды в тканях. Это приводит к потере сигнала на Т1-взвешенных изображениях и увеличению сигнала на Т2-взвешенных изображениях. Следовательно патологические процессы, как правило, яркие на T2-взвешенных изображениях и темные на Т1-взвешенных изображениях.
Использование:
Исследования малого таза (используется для выявления инфекций органов малого таза, с применением контраста)
Исследования брюшной полости (на задержке дыхания)
Исследования грудной клетки (на задержке дыхания)
Исследования плечевого и поясничного сплетений (!)
Исследования гортани, орбит и лица (!)
Исследования опорно-двигательного аппарата (!)
Исследования конечностей (!)
Исследования головного мозга (!)
Исследования позвоночника (!)
T1-взвешенное изображение мозга, аксиальная проекция (TSE)
