Kortfattad beskrivning av kontrast och viktningar för några olika MR sekvenser och hur de används vid skiftande undersökningar.

Transkript

1 Kortfattad beskrivning av kontrast och viktningar för några olika MR sekvenser och hur de används vid skiftande undersökningar. Drena Vracar, öl PG Björklund, civ ing

2 Innehåll Viktningar, Allmän signal T1/T2, Leverlesioner Sida 3 Cerebral ischemi Sida 4 Cerebral blödning Sida 5 Begrepp och förkortningar Sida 6 Inledning MR Sida 7 T1 viktning Sida 9 T2 viktning Sida 10 Pd viktning Sida 11 Kontrastmedel Sida 12 Spinn eko Sida 13 Gradient eko Sida 14 Inversion Recovery Sida 15 STIR, FLAIR Sida 16 FatSat, Dixon, STIR Sida 17 3D VIBE/SPACE/MPRAGE Sida 18 TrueFISP, CISS, DESS Sida 19 MRCP Sida 20 I/O Fas Sida 21 Diffusion Sida 22 SWI Sida 23 Angio Sida 24 Flöde Sida 25 Kontrastförhållanden Orbita Melanom, Sella Sida 26 Rygg Metastas, Trauma Sida 27 Hemangiom Sida 28 Cerebral Blödning Sida 29 Cerebral Infarkt Sida 30 Prostata Sida 31 Protokoll Hjärna Sida 32 Rygg Sida 33 Buk Sida 34 MSK Sida 35 pgb@bjopg.se

3 Viktningar: Spinn Eko/Turbo Spinn Eko Kort TE ~10ms Kort TR ~500ms T1 Lång TR >2000ms Pd Lång TE ~100ms T2 Allmänt signal på T1 och T2 exkl kontrastmedel T1 T2 LJUST LJUST Extracellulärt methemoglobin Fett (TSE) Långsamt blodflöde MÖRKT Fett (SE) Intracellulärt methemoglobin Melanin MÖRKT Abscess CSF Cysta*/Vätska Encephalomalaci Nekros Ödem Hemosiderin Järn Kalk Kortikalt ben Luft Snabbt blodflöde (SE) * Cysta med lågt proteininnehåll Fritt efter Hemant Parmar, MD, Jonathan D. Trobe, MD Journal of Neuro Ophthalmology 2010;30:91 93 Diffusion Leverlesioner b0 Högt b värde ADC Benign Malign lägre celltäthet högre celltäthet 'T2 Shine through' Signalförändring i relation till omgivande vävnad Sida 3

4 Cerebral ischemi Ödem Cytotoxiskt ödem Interstitiellt ödem 30min 2 4timmar ~10dagar Signal DWI ADC 30min 2 4dagar ~10dagar > 2veckor Fritt efter: Sida 4

5 Cerebral blödning Tid Stadium T1 T2 <6h Oxyhemoglobin 6-72h Deoxyhemoglobin 3-7d Intracellulärt methemoglobin v >4v Mån-År Extracellulärt methemoglobin Extracellulärt methemoglobin med hemosiderin rand Hemosidering T1 MR 3 4 T2 Intracell MetHb (2 7 dagar) T1 T2 Extracell MetHb (7 28 dagar) 90 HU (färskt blod) CT T1 T1 T2 DeOxy Hb (1 2 dagar) Hemosiderin T1 T T2 T1 T2 Oxy Hb T1 T2 5 jfr 40 HU (GM) 30 HU (WM) 0 HU (CSF) iso 3 15 dagar Fritt efter radiopaedia.org Sida 5

6 Begrepp och förkortningar TR : TE : TI : FA : Pd : T1 : T2 : Repetitionstid,tiden mellan upprepade excitationer av ett snitt. Ekotid,tiden mellan excitationen av ett snitt och mätning av signalen. Inversionstid,tiden mellan kontrastskapande inversionspuls och efterföljande mätning Flippvinkel, styrkan på RF pulsen, 0 90 vid excitation, vid refokusering av ekon i turbo/fast spinn eko eller 180 vid inversion av magnetiseringen. Protontäthet, mängden mobila protoner som ger signal. tiden för magnetiseringens återgång till 63% av jämviktsläget läng z axeln pga stark växelverkan med omgivningen. Fett 200ms, GM/WM 920/780ms, CSF ~3500ms tiden för minskning till 37% av magnetiseringen i xy planet genom förlust av faskoherens pga svag växelverkan. Fett 100ms, GM/WM 100/90ms, CSF ~1000ms Sekvens Siemens GE Philips Spin Echo SE SE SE Gradient Echo GRE GRE FFE Spoiled Gradient Echo FLASH SPGR T1 FFE Coherent Gradient Echo FISP GRASS FFE Steady State Free Precession PSIF SSFP T2 FFE True FISP TrueFISP FIESTA Balanced FFE True FISP/Dual Excitation CISS FIESTA C Double Echo Steady State DESS Multi Echo Data Image Combination MEDIC MERGE M FFE Ultrafast Gradient Echo TurboFLASH Fast GRE/Fast SPGR TFE Ultrafast Gradient Echo 3D MPRAGE 3D FGRE/Fast SPGR 3D TFE Volume Interpolated GRE VIBE LAVA XV THRIVE Body Diffusion REVEAL DWIBS Susceptibility Weighted Imaging SWI (SWAN) (Venous BOLD) Turbo/Fast Spin Echo TSE FSE TSE Single Shot TSE/FSE HASTE Single Shot FSE Single Shot TSE FSE/TSE with 90 Flip Back Pulse RESTORE Fast Recovery FSE DRIVE 3D TSE with Variable Flip Angle SPACE CUBE VISTA Diffusion Weighted Imaging DWI DWI DWI Motion Correction with Radial Blades BLADE PROPELLER MultiVane Acceleration: Image based Algorithm msense ASSET PAT: SENSE k space based Algorithm GRAPPA ARC Sida 6

7 Inledning Den bildmässiga informationen kallas i MR sammanhang för signal (motsvarande attenuering, ekogenicitet etc). Signalens ursprung är oscillerande magnetisk induktion från väteatomkärnor, protoner. Protonerna har en egenskap som kallas spinn som uppfattas som om den roterar runt en axel. Spinnet ger upphov till ett sk magnetiskt moment som är en magnetisk egenskap. Protonen utgör alltså en liten magnet som roterar. Rotationsaxelns riktning cirkulerar runt magnetfältets riktning i en rörelse som kallas precession. I 1,5T (Tesla) magneter är precessionsfrekvensen ca 63 MHz. Frekvensen är mycket noggrant kopplad till magnetfältets styrka och kallas också resonansfrekvens. Om magnetfältet ändras om än aldrig så lite följer resonansfrekvensen slaviskt med. Väte finns i de flesta vävnader, men de som genererar signal som kan detekteras med vanlig bildgivande MR är i huvudsak i extracellulärt vatten och i kolvätekedjor i fett. Den för ett volymselement samlade magnetiska resultanten, magnetiseringen, pekar i vilotillståndet i huvudsak i magnetfältets riktning. Ju större magnetiseringen är desto högre signal kan erhållas. Signalen beror naturligtvis på tätheten av väteatomer (densiteten). Ingen signal från luft, mycket låg signal från lungvävnad och kompakt ben. Ofta hög signal från fett och/eller CSF. Signalenberorförutomtäthetenävenpåandra inneboende vävnadsegenskaper såsom T1 och T2 samt mätprocedurparametrar. För att få mätbar signal tippas magnetiseringen, med hjälp av en RF puls, till att precessera tvärs magnetfältet, kallas excitation. I de flesta sekvenser upprepas excitation och mätningen många gånger, typiskt lika många gånger som det finns rader i den färdiga bilden. Den induktiva signalen detekteras av spolar som omger patienten. Ofta används ytspolar som placeras direkt på patienten för att få bättre bildkvalitet genom främst förbättrad signal/brus förhållande, SNR. Sida 7

8 Efter excitation och mätning byggs magnetiseringen åter upp i magnetfältets riktning igen. Det sker genom stark växelverkan med omgivningen och kallas T1 relaxation. Det är T1 relaxation som är orsaken till att magnetiseringen byggs upp när vävnaden placeras i ett magnetfält. Olika vävnader har olika snabb T1 relaxation. Stora molekyler och ordnade strukturer har kort T1. Små molekyler och oordnade strukturer har lång T1. T1 avser en tidskonstant då vävnadens magnetisering återuppbyggts till 63% från ca 0,2s för fett och mer än 3s för CSF vid 1,5T. T1 tiden ökar med ökande fältstyrka. Bilder där skillnader i vävnaders olika T1 relaxation får utgöra grunden för kontrast kallas T1 viktade. Ju kortare T1 värde desto högre signal. Repetitionstiden TR skall då vara kort. Mz Parenkym T1 relaxation CSF TR T1 viktad bild. Grafen visar magnetiseringens återuppbyggnad efter excitation med 90 puls. TR anger tiden mellan excitationspulserna. Bilden visar kontrasten vid markerad TR och kort TE. tid s Vävnaders olika förmåga att under tid avge signal kallas T2 relaxation och beskrivs med T2 tid. Ju längre tid vävnaden kan avge signal desto längre är T2. T2 relaxationen sker genom svag växelverkan vilken åstdkommer en slumpmässig fasändring. Små molekyler t ex vattenhar långt2, stora molekyler kort T2. Ordnade strukturer tex ligament har mycket kort T2. T2 avser en tidskonstant då signalen från vävnaden sjunkit till 37%. T2 är i stort sett oberoende av fältstyrka. Bilder där skillnader i vävnaders olika T2 relaxation får utgöra grunden för kontrast kallas T2 viktade. Ju längre T2 värdedestohögre signal. Repetitionstiden TR skall vara lång. Mxy CSF T2 relaxation Parenkym 50 TE 100 tid ms T2 viktad bild. Grafen visar magnetiseringen i xy planet excitation med 90 puls. TE anger tiden mellan excitation och mätning. Bilden visar kontrasten vid markerad TE och lång TR. De vanligaste iv kontrastmedlen är T1 sänkande, dvsde förkortar T1 tiden och åstadkommer en höjning av signalen på T1 viktad bild. Vid höga koncentrationer kan kontrastmedlen vara T2 sänkande vilket ger en sänkning av signalen på T2 viktad bild. T1 viktad bild m. kontrastupptag. Sida 8

9 T1 viktning Beroende på repetitionstid, TR, kan olika mycket av magnetiseringen hinna relaxera mellan excitationerna sk T1 relaxation. Små molekyler/oordnade strukturer har i regel lång T1, stora molekyler/ordnade strukturer har i regel kort T1. Vävnad med kort T1 (fett) hinner relaxera fullständigt även vid kort TR. Vävnad med lång T1 (CSF) kräver lång TR för att relaxera fullständigt och hinner endast delvis relaxera vid kort TR. T1 värdet är ett mått på hur mycket magentisering det finns att hämta signal ur vid given repetitionstid. Det är den i magnetfältets riktning uppbyggda magnetiseringen som ger signal vid efterföljande excitation. Genom val av repetitionstid TR kan kontrast skapas som återspeglar vävnadens T1. Vävnad med kort T1 ger då högre signal än vävnad med lång T1. Oftast används TR på ca ms för T1 viktning. Ekotiden, TE, dvs tiden mellan excitation och mätning måste vara kort för att få hög signal och inte blanda in T2 relaxation. T1 viktade turbospineko bilder TR = 600ms, TE = 9/14ms Fett har kort T1 ~220ms som ger hög signal på T1 viktad bild. Muskel har T1~850ms som ger medelhög signal. Medulla har T1~700ms som ger medelhög signal. Disk har T1 ~880ms som ger låg signal. Kompakt Ben ger ingen signal men Benmärg har kort T1 ~ ms vilket ger förhållandevis hög signal. Brosk har T1 ~700ms som ger medelhög signal. Menisk och ligament ger ingen eller låg signal pga att det är ordnade fiberstrukturer. Likvor har T1 ~3500ms som ger låg signal på T1 viktad bild. Vit hjärnsubstans ha T1 ~780ms som ger medelhög signal. Grå hjärnsubstans ha T1 ~920ms som ger något lägre signal. Ödem har förlängd T1 i förhållande till parenkym och ger svag sänkning av signal. Blod har T1 ~1250ms som ger låg* signal. *Snabbt resp långsamt flöde ger olika signal. Sida 9

10 T2 viktning Efter excitation erhålls en radiofrekvent signal orsakad av magnetisk induktion av den samlade magnetiseringen. T2 relaxation anger vävnadens förmåga att avge signal över tid. Signalens tidsförlopp är beroende på hur väl de olika protonernas spinn håller ihop under precessionen. Genom påverkan från omgivningen påverkas fasläget för de enskilda spinnen. Ju större spridning av fasläget är inom volymelementet desto lägre blir den samlade magnetiseringen och därmed signalen. Den med tiden irreversibla ökande spridningen i fas kallas T2 relaxation. Tiden för hur snabbt fasläget sprids beskrivs med tidskonstant T2. Vävnad med lång T2 behåller fasläget samlat och avger signal lång tid efter excitation. I vävnad med kort T2 sprids fasen snabbt och signalen går förlorad på kort tid. Små molekyler (vatten) har i regel lång T2. Stora molekyler (fett) har i regel kort T2. Oordnad vävnad (vätska) har lång T2. Ordnad vävnad (fibrer) har kort T2. T2 viktning erhålles med lång ekotid,te. Repetitionstiden, TR, dvs tiden mellan excitationerna måste vara lång för att inte blanda in T1 relaxation. Urfasning pga lokala variationer i magnetfältet kallas T2*. Denna dominerande i många gradienteko sekvenser. T2* är beroende på vävnadens susceptibilitet. T2 viktade turbospineko bilder med TR = 3700/5470ms, TE = 90ms Fett har T2 ~100ms som ger hög signal på T2 viktad turbospineko bild. Muskel har T2~50ms som ger låg signal. Likvor / Ledvätska har T2 >1000ms som ger hög signal. Medulla har T2~90ms som ger medelhög signal. Kompakt Ben ger ingen signal men Benmärg har T2 ~80ms vilket ger förhållandevis hög signal. Disk nukleus har T2 ~90ms som ger högre signal än kotor. Degenererad disk T2 ~50 låg signal. Brosk har kort T2 ~50ms ger låg signal. Ödem har i förhållande till parenkym förlängd T2 >100ms ger hög signal Vit substans har T2~90ms som ger medelhög signal. Grå substans har T2~100ms som ger något högre signal. Menisk och ligament ger ingen signal pga att det är ordnade fibrösa strukturer. Sida 10

11 Pd viktning Protondensitet, Pd utgör en bild med begränsad inverkan av T1 och T2. Repetitionstiden, TR, måste vara lång för att inte blanda in T1 relaxation. Egentligen minst 5 ggr längre än den längsta T1 tiden. Ekotiden, TE, måste vara kort för att inte blanda in T2 relaxation. Det finns ingen nedre gräns där TE är acceptabel då urfasningen i ordnade strukturer sker mycket fort. Praktiskt användbar Pd viktning har TR>3500ms och TE så kort som möjligt ~10ms. Pd viktningen kan i flera sammanhang anses vara en T1 viktad bild för längre T1 tider. Lång TR och kort TE gör att Pd bilden får bra SNR vilket är gynnsamt för att se skador i tex ligament och menisk. Vid undersökning av hjärnan ger Pd viktade bilder begränsad diagnostisk information då varken ödem eller de flesta tumörer har nämnvärt avvikande protontäthet. Relaxationstider Vävnadernas olika T1 och T2 värden är den huvudsakliga källan till kontrast. Ungefärliga relaxationstider för olika vävnadstyper vid fältstyrkan 1.5 T. Vävnad T1 T2 Fett Grå hjärnsubst Vit hjärnsubst CSF Lever Njure Mjälte Blod deoxy/oxy /200 Benmärg Disk Skelettmuskel Brosk Sida 11

12 iv Kontrastmedel Gadoliniumbaserade kontrastmedel förkortar T1 vid låg koncentration, förkortart2 vid hög koncentration. Genom förkortning av T1 i blod från ca 1250ms till ca 250ms ökar signalen på en T1 viktad bild.kontrastmedel syns ej utan verkar endast indirekt genom att ändra T1 och T2 relaxationen för vattnet i den omgivande vävnaden. De flesta kontrastmedel är extracellulära. De indikerar kärlförsörjning, diffunderar ut i interstitiet och tillbaka, passerar ej intakt blod/hjärn barriär, utsöndras via njurar. Några leverspecifika kontrastmedel tas upp av hepatocyter och utsöndras även via gallvägar. Höga koncentrationer med förkortad T2 som ger sänkt signal på T2 viktad bild kan ses i infartsven och i njurar, uretärer och urinblåsa. Meningit Abscess Tumör Vid höga koncentrationer kan gadoliniumbaserade kontrastmedel vara T2* sänkande vilket ger en sänkning av signalen på T2* viktad bild. Perfusionsundersökning med bolusinjektion sänker signalen på T2* viktad bild i områden med god blodförsörjning. Områden med dålig blodförsörjning är mindre påverkade eller har fördröjd påverkan av kontrastmedlet. De får därför förhöjd signal jämfört med vävnad med god blodförsörjning. Sida 12

13 Spinn eko Spin eko sekvensen utgör MR diagnostikens 'Golden Standard'. Omedelbart efter excitation är spinnen i fas men de förlorar faskoherensen av flera orsaker. En av dem är T2 relaxation orsakad av svag växelverkan med omgivningen. En annan orsak som är mycket snabbare än T2 relaxation är urfasning pga susceptibilitetsvariationer i vävnaden. Susceptibilitet är ett mått på hur mycket ett ämne förstärker eller försvagar magnetfältet. Susceptibilitetsvariationer orsakar lokala variationer i magnetfältet som lokalt ändrar resonansfrekvensen. Variation i resonansfrekvens i ett volymselement medför en med tiden ökande spridning av spinnens fasläge och därigenom gradvis snabbt minskande signal. Orsaker förutom T2 relaxation som leder till gradvis minskande signal efter excitation brukar sammanfattas i begreppet T2* relaxation. Det vanliga sättet att undvika effekten av T2* relaxation är att använda sk Spinn eko sekvenser som genom en extra 180 RF puls som med refokusering kompenserar för statiska variationer i magnetfältet. Den extra RF pulsen tar tid och belastar patienten med extra uppvärmning. Spinn eko sekvensen förekommer i två olika varianter, vanligt spinneko (SE) och turbospinneko (TSE). Vanligtvis märks ingen skillnad men fettsignal i T2 viktade bilder blir olika för SE och TSE. Fett har normalt kort T2 pga av intern växelverkan mellan spinn. Upprepade 180 pulser i TSE sekvenser bryter växelverkan och förlänger därmed T2 vilket ger hög signal i fett. Turbo spinneko används som bildinsamlingsmodul efter den kontrastskapande inversionspulsen i STIR och FLAIR Sida 13

14 Gradient eko Sekvenser som inte använder 180 refokuseringspulser samlas under begreppet Gradienteko sekvenser (GRE). De är generellt mer känsliga för susceptibilitetsskillnader och kemiskt skift i form av i fas/ur fas effekter. Fördelen är snabbheten och i vissa fall den unika kontrast som de kan skapa. FLASH/SPGR/T1 FFE, truefisp/fiesta/balanced FFE, CISS/FIESTA C, DESS, VIBE/LAVA/THRIVE, SPACE/CUBE/VISTA, MPRAGE/3D FGR/3D TFE, SWIoch EPI är exempel på sådana sekvenser. FLASH, VIBE, MPRAGE är exempel på sekvenser som efter mätning förstör den transversella magnetiseringen. Jämvikt endast i longitudinell riktning. truefisp, CISS, DESS är olika varianter av SSFP sekvenser som upprätthåller jämvikt för magnetiseringen i både transversell och longitudinell riktning. EPI, Echo Planar Imaging, är en typ av insamlingsmönster där signalen för hela bilden samlas i efter oftast en enda excitation. SWI utnyttjar både bild och fasinformation till en sammalagd bild där fasinformationen utnyttjas för att markera blodkärl och blodansamlingar. CISS / FIESTA C SWI TOF GRE Ur fas GRE I fas Sida 14

15 Inversion Recovery Alla Inversion Recovery, IR, sekvenser börjar med att magnetiseringen inverteras, till att peka mot magnetfältet. Det åstadkommes med en sk inversionspuls, en 180 RF puls. Det får till följd att T1 kontrasten förstärks. Tiden mellan inversionspulsen och den efterföljande bildtagningen kallas inversionstid, TI. Dessutom ger IRsekvensen möjlighet undertrycka signal från vävnad med särskild T1 relaxation. Efter inverteringen relaxerar magnetiseringen tillbaka i magnetfältets riktning. För vävnad med visst T1 värde finns det vid en viss tidpunkt under relaxationen lika mycket magnetisering med magnetfältet som mot. Magnetiseringen har då relaxerat till 0 linjen. Om bildtagning sker vid den tidpunkten kommer den aktuella vävnaden inte att ge någon signal. Realbild Magnitudbild Tv sk real bild med TR=7000, TE=10 och TI=350 där bakgrunden =0 i signalvärde är medelgrå. Ljusare delar har relaxerat förbi 0 linjen och ger positiv signal. Mörkare delar har ännu ej hunnit relaxera förbi 0 linjen och ger därför negativ signal. Bilden framhäver kontrastskillnader mellan grå och vit hjärnsubstans. Th en sk magnitudbild med TR=4000, TE=40 och TI=160 där bakgrunden med 0 signal har satts till svart. Negativa värden har bytt tecken och återges som positiva. Vävnad med magnetisering som relaxerat till 0 linjen blir svart. Bilden framhäver vätska och undertrycker fett. T1 Relaxation z Mz Mz Fett y 180 x 0 WM Ödem GM CSF tid Mz Sida 15

16 STIR STIR, Short TI Inversion Recovery, har kort inversionstid, TI~150ms vid 1,5T, som anpassats till att undertrycka signal från fettvävnad. Pga lång TR erhålls hög signal från vätska. Relativt lång TE framhäver signal från vätska och undertrycker signal från omgivande vävnad TR=4000, TE=41, TI=160 TR=5000, TE=30, TI=160 FLAIR FLAIR, Fluid Attenuated Inversion Recovery, har lång inversionstid, TI~2200ms vid 1,5T, som anpassats till att undertrycka signal från "fritt" vatten, CSF. Vatten i ödem är inlagrat i en strukturerad omgivning vilket sänker T1 relaxationstiden. Magnetiseringen i ödem har då hunnit relaxera förbi 0 linjen. Pga lång TR erhålls hög signal från ödem. Lång TE sänker signal från omgivande vävnad. Ger bra möjlighet att sklija ödem från "fritt" vatten i fissurer och ventriklar. TR=9000, TE=99, TI=2500 Sida 16

17 FatSat T1 viktad T1 viktad med FatSat Frekvensselektiv fettsläckning åstadkommes genom möjligheten att enbart excitera protoner i fett. Med en extra RF puls med frekvens 220 Hz lägre än resonansfrekvensen för protoner i vatten exciteras enbart protoner i fett. Omedelbart efter den fettselektiva excitationen fasas fett signalen ur med kraftiga gradienter. Innan magnetiseringen i fett hunnit relaxera sker bildtagning som nu endast omfattar protoner i vatten. Tekniken är beroende av ytterst homogent magnetfält. Kan användastillsammansmedt1 sänkande kontrastmedel. DIXON Vatten och fett i fas Vatten och fett ur fas Vattenbild Fettbild Med gradientekosekvens med två olika ekotider kan man få bilder där signalen för vatten och fett är i fas resp 180 ur fas. Ur rådata för dessa kan 'rena' vatten och fettbilder skapas. STIR STIR med TI=150ms Relaxationstidsmässig fettsläckning som utnyttjar den specifika T1 relaxationstiden i fett, ca 220ms. En inversionspuls föregår bildtagningen. När relaxationen för fett passerar 0 linjen (150ms) sker bildinsamling. Ska EJ användas tillsammans med T1 sänkande kontrastmedel. Det finns risk att lesioner med upptag av kontrastmedel får T1 värde i närheten av 220ms. Dessa kommer då liksom fett att få låg signal. Sida 17

18 3D 3D sekvenser exciterar en hel volym och skapar de enskilda snitten med en extra faskodning i snittvalsriktning. På så sätt kan man få snitttjocklekar under 1mm med i det närmaste perfekt snittprofil. VIBE / LAVA / THRIVE VIBE, Volume Interpolated Breathold Examination,är en T1 viktad 3D gradientekosekvens som ursprungligen utvecklades för bukundersökningar med andhållning. Insamlingstiden är kort, från ca 15 s vilket gör att den kan användas för dynamiska undersökningar för att följa uppladdningsmönster vid kontrastundersökningar. Används även vid kontrastförstärkt angio. SPACE / CUBE / VISTA SPACE är en T2 viktad 3D turbospinnekosekvens. Isotrop upplösnng möjliggör rekonstruktion av vinklade snitt. Lång TR och lång effektiv TE medför T2 viktning. MPRAGE / 3D FGRE / 3D TFE MPRAGE, Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo, är en 3D gradientekosekvens med IR preparering för att öka T1 kontrasten. Isotrop upplösnng möjliggör rekonstruktion av vinklade snitt. Används mest på barn för att få ökad kontrastskillnad mellan grå och vit hjärnsubstans. Sida 18

19 TrueFISP / FIESTA / Balanced FFE Efter excitation med RF puls relaxerar magnetiseringen tillbaka i fältets riktning. Om inte T1 är mycket kortare än TR hinner inte all magnetisering relaxera. Efter ett antal excitationer kommer magnetiseringen i ett jämviktstillstånd i longitudinell riktning. Magnetiseringen hinner relaxera till en viss nivå mellan excitationerna. I truefisp sekvensen skapas jämvikt även för den transversella magnetiseringen genom refokusering med RF pulser och gradienter. Om TR är mycket kortare än T2 kommer magnetiseringen att pendla mellan transversellt och longitudinellt i ett jämviktsläge. Kontrasten i truefisp blir T2/T1 viktad. Det innebär att fett och vätska blir ljusa då dessa har T1 och T2 värden som är i samma storleksordning. Övrig vävnad blir medelgrå eller mörk då T2 är mycket lägre än T1. truefisp, Fast Imaging Steady state Precession, ger anatomiskt intressant information men ger dålig information om patologi. CISS / FIESTA C truefisp 2D Constructive Interference Steady State, CISS, är en sekvens liknande truefisp men med dubbel insamling. Bilden utgör en MIP av de två insamlingarna. Signalen är kraftigt T2 viktad med hög kontrast mellan CSF och parenkym. Används i huvudsak för att avbilda kranialnerverna. DESS Double Echo Steady State, DESS, är en sekvens liknande truefisp där både en gradienteko signal och en spinneko signal skapas. Signalerna läggs ihop till en bild där gradienteko signalen framhäver vävnad med kort TE och spinneko signalen framhäver vävnad med lång TE (ledvätska). Största användningsområdet är avbildninga av ledbrosk. Sida 19

20 MRCP MRCP, Magnetic Resonance CholangioPancreatography. Galla har lång T2 > 1s vilket gör att gallvägar kan visualiseras med starkt T2 viktade sekvenser medlångekotid TE. Turbo spinneko baserade sekvenser lämpar sig utmärkt för MRCP då dessa kan ge generera många ekon. SPACE / CUBE / VISTA Space 3D T2 viktad andningsstyrd sekvens med isotrop upplösning 1x1x1mm Data från Space sekvensen kan rekonstrueras med MIP i olika projektioner HASTE / Single Shot FSE HASTE, Half Fourier Acquisition Single Shot Turbo Spin Echo, är en sekvens som efter en excitation samlar in data för hela bilden i ett långt eko tåg. Snittjocklek ~70mm. Fatsat för att ytterligare undertrycka signal från omgivande vävnad. Tas ofta i tre projektioner för att täcka gallvägar i lever, pankreas och ductus. Används i huvudsak om Space inte ger bra bild. Sida 20

21 In phase /Out of phase Protoner i fett har vid 1,5T ca 220 Hz lägre resonansfrekvens än protoner i vatten. Det innebär att protoner i fett precesserar 1 varv mindre varje 4,5ms och ett halvt varv mindre 2,25ms innan dess. Om ett volymselement innehåller både fett och vatten kommer magnetiseringen i fett att peka i motsatt riktning mot magnetiseringen i vatten vid 2,25ms. Signalen erhållen med en gradienteko sekvens utgör vid 2.25 ms skillnaden mellan fett och vattensignal,"out of Phase". Vid 4,5 ms erhålls summan av signalerna, "In Phase". Volymselement med enbart fett eller enbart vatten påverkas inte. Spinnekosekvenser är inte känsliga för I/O phase. Jämför med DIXON. Lever med fettinlagring Out of Phase TE=2,25ms In Phase TE= 4,5ms Gradientekosekvenser är känsliga för susceptibilitetsskillnader i vävnaden som orsakar magnetfältsvariationer. Susceptibilitetsskillnader medför snabb urfasning av signalen sk T2* relaxation. Järninlagring ger lägre signal på andra ekot som har 2,25ms längre ekotid. Lever med järninlagring Out of Phase TE=2,25ms In Phase TE= 4,5ms Sida 21

22 Diffusion När protoner rör sig utmed en gradient får magnetiseringen ändrat fasläge pga att resonansfrekvensen ändras i det varierande magnetfältet. Fasläget för stillastående protoner kan återskapas med en gradient med omvänt tecken. Urfasningen och därmed signalminskningen blir ett mått protonernas rörlighet. Vid diffusionsmätning anger b värdet graden av diffusionskodning, vilket i huvudsak är styrkan på diffusionsgradienten. Med två bilder med olika b värde kan diffusionen mätas. En ADC bild, Apparent Diffusion Coefficient,beräknasavdetvåmätningarna. Vätska och ödem ger låg signal på bild med högt b värde och hög signal på ADC. Cellulär svullnad ger ökad mängd intracellulärt vatten vilket har begränsad diffusion som ger hög signal på bild med högt b värde och låg signal på ADC. Ökad celltäthet orsakar minskad mängd extracellulärt vatten vilket ger hög signal på bild med högt b värde och låg signal på ADC. ADC bilden används som kontroll att det inte är lång T2 som ger hög signal sk 'T2 shine throu'. Den ger också ett kvantitativt värde på diffusionen. b50 b800 ADC Flair b1000 ADC Sida 22

23 SWI SWI magnitud SWI fas SWI original SWI mip SWI, Susceptibilty Weighted Imaging, utnyttjar gradienteko sekvensens känslighet för variationer i magnetfältet. Venöst blod innehåller deoxyhemoglobin som är paramagnetiskt, dvs förstärker magnetfältet något. Det ger upphov till susceptibilitetsskillnader mellan vener och omgivande vävnad vilket detekteras som fasskillnader i signalen. SWI sekvensen använder fasinformationen (SWI fas) för att skapa en karta över blodkärlen. Kartan läggs på den anatomiska gradient eko bilden (SWI magnitud). Arteriellt blod är rikt på syre i form av oxy hemoglobin. Oxy hemoglobin är svagt diamagnetiskt liksom det mesta av omgivande vävnad. Det ger inga susceptibilitetsskillnader och syns därför inte på SWI bilden. SWI sekvensen presenterar två bildserier, SWI original och SWI mip, där den andra är en mip över 5 8 snitt för att framhäva kärl och anomalier. mip står för 'minimum Intensity Projection'. Observera att den anatomiska bakgrunden kommer av en gradienteko sekvens med kort TR. Ämnen med kort T1 som inte är paramagnetiska kan ge hög signal på SWI bilder. Likaså inflödesförstärkning i kärl. SWI sekvensen är speciellt framtagen och optimerad för undersökningar av kärl och blödningar i hjärnan. Dess känslighet för susceptibiltetsvariationer gör att den även har börjat användas för att visualisera paramagnetiska järninlagringar i tex MS plackochdiamagnetiskakalkinlagringaritexcalcifierandetumörer. SWI av 'mikro' blödningar Sida 23

24 Angio Kontrastförstärkt, CE Kontrastförstärkt angio utgör en subtraktionsbild av bild med och utan iv kontrast för att undertrycka omgivande vävnad. Kontrasmedlet ges som bolus och bildtagning sker när bolus passerar. Kontrastmedlet sänker T1 i blod från ca 1250ms till ca 60ms. En snabb T1 viktad 3D gradienteko sekvens, VIBE, ger undersökningstid på ca 20s per område. TOF TOF, Time Of Flight, utnyttjar inflödesförstärkning av signalen i blod som kommer in i volymen. Inkommande blod har inte utsatts för någon RF puls tidigare. Omgivande vävnad undertrycks genom kort TR. Metoden kräver ganska högt flöde och lämpar sig bäst för arteriell avbildning. Volymen bör ej vara för tjock då det medför att blod i volymen mättas av RFpulser. PC PC, Phase Contrast, utnyttjar fasändringen då protoner förflyttas utmed en gradient. Upp till +/ 180 fasskift beroende på gradientstyrka och flödeshastighet. Bilden genereras baserat på fasskiftet. VENC, Velocity Encoding, anger flödeshastighet. Sida 24

25 Flöde Flöde i blodkärl uppträder olika beroende på sekvens, flödesriktning och hastighet. Oftast är kärlen svarta på SE sekvenser då det krävs att blodet fått både 90 och 180 graders pulser för att ge signal. Ibland är 'timing' i förhållande till flödeshastighet sådan att hög signal erhålls från enstaka vener. Gradienteko sekvenser ger ofta hög signal i kärl. Venöst blod har T1~1250ms, T2~50ms vilket ger låg signal både på T1 och T2 viktade bilder. Kontrastmedel gör att T1 sänks till ca 250ms vilket ger ökad signal. Flödande blod uppträder olika på olika sekvenser. Notera skillnaden i sinus sagittalis. Tv SE T1, mitten TSE T2, th IR Flödesartefakt 'flow void' uppträder som signalbortfall vid turbulent flöde. Kan utnyttjas för att påvisa flöde. T2 viktad spinneko sekvens utan flödeskompensering. Pulserande flöde i akvedukten Cine gradienteko sekvens. Jet flöde vid klaffläckage. Pulserande flöde ger artefakter som utbreder sig i faskodningsriktning. Sida 25

26 Kontrastförhållanden Malignt Melanom Flair T1 T1 fs T2 Flair : Hög signal (enkel cystisk, lipom, blödning, ödem) T1 : Hög signal pga kort T1 relaxation. (lipom, blödning >3d <1mån, melanin, kalk). T1 fs : Hög signal (lipom, blödning, melanin). T2 : Låg signal pga kort T2 relaxation (lipom, blödning >6h <1v, melanin). Hypofysadenom T2 T1 T1 mk dyn direkt T1 mk dyn 1min T1 mk dyn 2min T2: Hypofys har normalt signal som grå substans. T1: Hypofys har normalt signal som grå substans. T1 mk dyn: Hypofys har normalt god genomblödning och får hög signal med kontrastmedel. Adenom har långsammare uppladdning än omgivande vävnad. Sida 26

27 Metastas T2 T1 T1 mk T2: Signal i benmärg är normalt lägre än likvor. Signal i metastas lågre jfr normal benmärg. T1: Signal i benmärg (fett) är normalt högre än disk. Signal i metastas låg pga undanträngt fett och ev kompakt vävnad T1 mk: Signal i metastas hög pga rik kärlväxt. Trauma Pd Stir T2 T1 Pd: Hög allmän signal men generellt låg kontrast i mjukdelar, avtecknar ligament utmärkt. STIR: Känsligt för ödem (fraktur/kontusion) och blödningar ex prevertebrala, intraspinala. Känsligare än T2 för benmärgs och mjukdelsödem/vätska/blödning = hög signal T2: Traumatiska diskbuktningar och ödem, kompletterar STIR. T1: Signal i benmärg är normalt högre än likvor jfr T2. benmärgs och mjukdelsödem/vätskag = låg signal Sida 27

28 Hemangiom i kotor atypiskt T1 T2 T1 T2 T1: hög signal. T2: hög signal. T1: låg signal. T2: hög signal. Hemangiom i lever T1 vibe uk T1 vibe mk direkt T1 vibe mk 30s T1 vibe mk 3min T1 vibe mk 10min b800 ADC T1 vibe mk dynamisk: Uppladdning från perifert mot centralt. b800: Hög signal. ADC: Hög signal. (Hög signal på både b800 och ADC = 'T2 Shine Through') Sida 28

29 Blödning Flair T1 T1 mk T2 SWI b1000 ADC CT 2dag Flair: Hög signal, kort T1 (ej enkel cysta) Förhöjd signal i omgivande vävnad > ödem T1: Hög signal, kort T1 (>3d <4v) T1 mk: Ej ökad signal med KM ( > ej centralt kärlförsörjd?) T2: Hög signal centralt med perifer lågsignalerande rand > troligen >4v. SWI: Centralt hög signal pga kort T1 och GRE sekv, perifert mörk rand pga susceptibilitetseffekt b1000: ADC: Låg signal > lägre diffusion (koagel?). Hög signal i omgivande vävnad > högre diffusion (interstitiellt ödem?) CT: Lågattenuerande i förhållande till omgivande parenkym > äldre än 14 dagar Sida 29

30 Infarkt aktuell ca 3d Flair b1000 ADC Flair: Hög signal = ödem b1000: Hög signal tyder på begränsad diffusion. Låg signal (här fläckvis) tyder på ökad diffusion, ev pga interstitiellt ödem. ADC: Låg signal innebär begränsad diffusion, tyder på cytotoxiskt ödem Ökad signal tyder på ökad diffusion, ev pga interstitiellt ödem Abscess Flair T2 T1 mk b1000 ADC T2 / Flair: Hög signal (Flair högre än CSF) Omgivande ödem hög signal Kapsel ev som mörk rand T1: Centralt låg signal (högre än CSF) Omgivande ödem låg signal Ringformigt hög signal med CM DWI b1000: Hög signal, begränsad diffusion ADC: Låg signal, begränsad diffusion Omgivande ödem hög signal, ökad diffusion (Hög signal på både b1000 och ADC = 'T2 Shine Through') Sida 30

31 Prostata T2 T2 b800 ADC T2: avgränsning mot omgivande fettvävnad, kapsel struktur och omfång. normalt heterogen signal centralt och hög homogen signal i perifera zonen (PZ). låg signal PZ ger misstanke om prostatit/cancer. DWI b800: hög signal indikerar begränsad diffusion pga ökad celltäthet. ADC: ADC värde signifikant lägre än omgivningen ger misstanke om cancer DCE 1 2 b800 ADC 1 2 vibe uk vibe mk direkt vibe mk 15s vibe mk 30s vibe mk 90s DCE: Snabb signalökning följd av snabb signalminskning ger misstanke om malignitet. Normal vävnad uppvisar långsamt ökande signal. Sida 31

32 Hjärna Standardprotokoll: T1 SAG T2 TRA FLAIR TRA T2 COR DIFF TRA Blödning + SWI, ev TOF Tumör: Standard + Kontrast T1 TRA mk T1 COR mk T1 SAG mk MS Standard FLAIR SAG Om kontrast T1 TRA + Kontrast T1 TRA mk T1 COR mk Accust Hjärna T2 TRA hela Accust T2 CI3D TRA T1 SE TRA + Kontrast T1 SE TRA mk T1 SE COR mk Sella Hjärna 5mm T2 TRA Sella 3mm T1 SAG T2 SAG T1 COR + Kontrast T1 COR Dyn x 3 mk T1 COR mk T1 SAG mk Sida 32

33 Rygg Halsrygg: T2 SAG T2 ME2D TRA T1 SAG T2 FORAM VINKL vid märgförändring STIR SAG Bröstrygg: Koträkning T2 SAG T1 SAG Vid märgförändring STIR SAG Ländrygg: T2 SAG T1 SAG T2 TRA OP T1 TRA + kontrast T2 TRA mk T1 TRA mk SI leder STIR COR T1 COR STIR TRA Helrygg tumör/ms/inf T1 SAG nedre T2 SAG nedre STIR SAG nedre T1 SAG övre T2 SAG övre STIR SAG övre vid patologi: T2 ME2D TRA H RYGG T1 TRA H RYGG T2 TRA B/L RYGG T1 TRA B/L RYGG + Kontrast T1 SAG mk övre T1 SAG mk nedre T1 TRA mk över ev patologi Sida 33

34 BUK Lever Standardprotkoll truefisp COR T2 Haste SAG T1 FL IN_OPP_PH TRA MBH T2 TRA FS T2 3D COR DIFF TRA + Kontrast T1 VIBE TRA BH FS mk DYN X 5 T1 VIBE COR BH FS mk 5 min T1 VIBE TRA BH FS mk 10 min MRCP Standardprotkoll T2 TRUEFISP COR BH T2 HASTE SAG BH T2 TRA NAV FS T2 3D COR Alternativt: T2 HASTE COR FS X 3 BH T2 HASTE TRA BH Tunntarm Standardprotkoll T2 truefisp CINE COR + Glucgon / Buscopan T2 Haste FS COR T2 Haste FS TRA T1 VIBE COR FS BH + Kontrast T1 VIBE COR FS BH mk T1 VIBE TRA FS BH mk x3 T2 truefisp COR T2 truefisp TRA x2 Rectum Standardprotkoll T2 TSE SAG T2 TSE TRA T2 vinkelrätt mot tumör T2 parallellt med tumör T2 vinkelrätt mot sfinkter T2 parallellt med sfinkter T2 Space COR Retroperitoneum Standardprotkoll T2 TRUEFISP COR BH T2 HASTE SAG BH T2 TRA T1 TRA * övre + nedre DIFF TRA * FL BH i övre, TSE i nedre Sida 34

35 MSK Axel Standardprotokoll Pd TRA FS Pd COR FS T2 COR FS T1 COR Pd SAG FS Bäcken Standardprotokoll T1 COR STIR COR T1 TRA STIR TRA Knä Standardprotokoll Pd/T2 COR FS T1 SAG Pd SAG FS Pd TRA FS Femur Standardprotokoll T1 COR STIR COR T1 TRA T2 TRA Extra T2 SAG Fotled T1 SAG STIR SAG Pd TRA FS Pd vinkl FS Pd/T2 COR FS Hand Pd/T2 TRA STIR COR T1 COR Sida 35