Комбинации рч-импульсов - имульсные последовательности. Последовательность se - спин-эхо.

Вернемся к забытому пациенту. Для изучения характеристик свойств вектора продольной намагниченности в срезах образца (что и есть получение МР-томограмм) применяют импульсные последовательности. Это комбинации 90 и 180 гадусных (или обеспечавающих меньший наклон) радиочастотных импульсов, подаваемые в определенной последовательности.

Наиболее простая, но самая употребительная импульсная последовательность называется Спин-эхо - SE (spin-echo mode or spin-echo sequence). Более 90% обследований пациентов проводятся в данной программе или ее модификациях. Схематически последовательность спин-эхо изображена на рисунке 16.

и.т.дEMBED MSDraw \* MERGEFORMAT EMBED MSDraw \* MERGEFORMAT EMBED MSDraw \* MERGEFORMAT Импульсная последовательность спин-эхо. Вверху- последовательность импульсов. Внизу -вызываемые ими сигналы (намагниченность в плоскости (X,Y). Рис.16

В общем последовательность спин-эхо составлена из повторяющихся через определенный интервал (TR) 90-градусного и следующего за ним 180-гадусного импульса. Сигнал регистрируется после 180 градусного импульса через интервал ТЕ (считается от 90-градусного импульса).

Сначала подается 90-градусный импульс, разворачивающий вектор суммарной намагничености в плоскость (X,Y). При этом сразу после отключения ВЧ-импульса вектор Мxy начинает уменьшаться благодаря расфазировке спиновой системы (Т2 релаксации). Однако, реальное уменьшение сигнала значительно превышает скорость Т2 релаксации. Это быстрое уменьшение Мxy сразу после 90-градусного импульса называется FID - free induction decay - спад свободной индукции. Спад намагниченности во время FID - экспоненциальный, с константой Т2*, см. рис.16. В идеальных условиях профиль FID должен совпадать с кривой Т2 релаксации, однако FID происходит значитльно быстрее, то есть всегда Т2*<<Т2. Причина - наличие неоднородностей в основном поле Во. Из-за этого протоны расфазируются быстрее, чем это им "положено" неднородностями в локальных магнитных полях, связанных со структурой материи. К счастью, эти трудности преодолимы.

Для этого и была изобретена последовательность спин-эхо, а именно, после 90-градусного добавлен 180-градусный импульс. Его задача - фокусировка спиновой системы (см.рис. 17).

Рис. 17 а	б
в	г

На рисунке 17 а) показано положение дел в протонной системе после подачи 90-градусного импульса. Вектор суммарной намагниченности развернулся на 90 градусов и вращается в плоскости (X,Y).

б) Сразу начинается процесс поперечной релаксации, что приводит к расфазировке спиновой системы. Однако, существующие неоднородности основного поля Во маскируют этот процесс, существенно ускоряя "разбегание" протонов, что условно обозначено жирными стрелками. При этом мы можем зафиксировать сигнал в приемной катушке, FID, однако, этот сигнал не оцифровывается и в построении изображения не учавствует.

в) Вдоль направления Y' прикладывается дополнительный 180 градусный РЧ-импульс. Вокруг оси ОY' и происходит поворот спинов. Они попадают в плотивоположною полуплоскость и... начинают сходиться! На схеме - спин 1 находится в более сильном локальном магнитном поле, скорость его вращения выше чем у спина 2. До подачи 180-градусного импульса 1-й спин "убегал" вперед, спин 2 отставал. После 180 -гр. имульса спины остались в тех же условиях неоднородоного поля однако теперь они начинают сходиться. Спин 1 начинает "догонять" спин 2.

г) Через интервал TE - время эхо спины сойдутся, останется только некомпенсируемая расфазированность, которая и обусловлена истинной Т2 релаксацией.

На рисунке 16 в это время регистрируется сигнал. Сигнал - это наведенный ток в радиочастотной катушке вращающимся в поперечной плоскости вектором суммарной намагниченности.

Еще раз отметим, в последовательности спин-эхо не записывается сигнал во время FID (спада поперечной намагниченности). Хотя в других импульсных последовательностях, например, насыщение-восстановление, 180-градусный импульс отсутствует а сигнал регистрируется во время FID.

Мы уже разобрали один важный параметр импульсной последовательности SE - время повторения -ТЕ (time-echo). Это время между подачей 90-градусным импульсом в регистрацией сигнала (см. рис 16). Сигнал (спиновое эхо) вызывается 180 градусным импульсом, который подается через интервал ТЕ/2 после 90 градусного импульса. Другой важный параметр имульсной последовательности спин-эхо - это время повторения TR, время между 90-градусными импульсами (см. рис. 16). Если параметры ТЕ и TR специфичны для импульсной последовательности спин-эхо, существуют еще такие параметры импульсных последовательностей как матрица и число повторений (см. рис 18)

Рис. 18

Матрица (точнее, одна из ее сторон)- Ма -это количество следующих друг за другом 90 градусных импульсов в одном исследовании. От этой величины зависит разрешение изображения по одной оси. По другой оси изображение выбирается стандартным - 128, 256 или 512 точек. Таким образом если мы запустим подряд 256 90-градусных импульсов, а другую сторону выберем также 256, мы получим матрицу 256*256. Одну из самых распространных в МР-томографии. В сущности каждая новая пара импульсов (90-180 ) генерируют сигнал, который после компьютерной обработки формирует одну строку МР-томограммы. Таким образом постепенно из строк выстраивается МР изображение, рис. 18. Более подробно к простанственное кодирование рассмотрим позже, поскольку технология получения двухмерных изображений опирается на понятие градиентных полей, которые мы еще не изучали. Но для общего взгляда предложенное объяснения вполне годится.

Параметр Aq - число повторов (aquesitions) это число повторов импульсной последовательности. В принципе достаточно одного набора данных. Но для улучшения качества изображения используют несколько повторов (Aq). При этом сигналы от соответствующих эхо суммируются, а вклад неизбежного при любом исследовании шума аппаратуры становится все меньше, поскольку является величиной случайной. Происходит накопление сигнала, кторое можно сравнить с тем, как если бы Вы разговаривали с кем-либо в шумном месте, по многу раз время переспрашивая друг друга. В итоге возрастает отношение сигнал/шум.

Время МР-исследования - рассчитывается как:

Т=TR*Ma*Aq

TR- время повторения

Ma- матрица (имеется в виду одна из сторон, от которой зависит количество TR интервалов).

Aq- число повторов.

Aq- чило повторов

К примеру последовательность спин-эхо, в ходе которой получаются Т1-взвешенные томограммы имеет следующие величины (вполне реальные) -

TR=600мс, Ma=256*256, Aq=3,

Время исследования=600мс*256*3= 7.6 минуты, что немало. МР-томография длительная процедура. Как правило каждого пациента исследуют по нескольким программам. За один день МР-томограф может пропустить не более 15-20 пациентов.

Итак, мы разобрали такие важные понятия как импульсная последовательность, ее параметры на примере конкретной импульсной последовательности спин-эхо. Однако, пока еще не ясен вопрос как с помощью последовательности спин-эхо удается получаль МР-изображения той или иной взвешенности, которые позволят оценить распределение параметров Т1, Т2 и протонной плотности в наборе срезов. Какой тип сканирования нужно применять при той или иной патологии и как разные патологии визуализируются в разных режимах.