چهارشنبه, 29 ارديبهشت 1395 ساعت 05:30

نحوه کارکرد دستگاه ام آر آی ، کاربردها و مزایای آن

نوشته شده توسط
MRI MRI

ام آرآی (به انگلیسی: MRI)‏ که مخفف عبارت (به انگلیسی: Magnetic Resonance Imaging)‏ است و تصویرسازی تشدید مغناطیسی نامیده می شود.
MRI روشی است که می توان با کمک گرفتن از آن تصاویر بسیار دقیق و واضحی از اندامهای درون بدن بدست آورد .

ام آر آی و کاربرد آن


پدیده تشدید مغناطیسی اولین بار تو سط دو فیزیکدان بنامهای فلیکس بلاچ و ادوارد پارکل بطور جداگانه کشف گردید با این کشف انها در سال 1952 مفتخر به دریافت جایزه نوبل گردیدند.
سرانجام در سال 1970 دکترریموند دامادین به این فکر افتاد که از فراوانی اب در بدن برای تصویر برداری به روش تشدید مغناطیسی استفاده کند.
بطور عمده بدن انسان از آب و چربی تشکیل شده است. آب 3/2 وزن بدن را شامل می شود و دارای دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن در هر مولکول است.

ام آر آی (MRI) و کاربردهای آن + عکس ، طرز کار ام آر آی ، دانستنی های قبل از انجام ام آر ای

نحوه کار ام آر آی

مولکولهای چربی نیز به مقدار زیادی هیدروژن دارند. به طور کلی مقدار اتم هیدروژن بدن تقریبا 63 درصد است. و این اتم که مقدارش بیشتر از دیگر عناصر است، دارای سیگنال MRI می باشد. از آنجایی که بین محتوای آب اندامها و بافتها تفاوت وجود دارد، و همچنین در خیلی از بیماریها روند آسیب رسانی منجر به تغییر در محتوای آب می شود، این روش تصویر برداری بطور وسیع در پزشکی بکار برده می شود.
امواج مورد استفاده در ام آر آی از جنس امواج رادیویی و مغناطیسی هستند که ضرری برای بدن ندارد. این روش تصویر برداری دردناک نیست.

ام آر آی (MRI) و کاربردهای آن + عکس ، دانستنی های قبل از انجام ام آر ای ، ام آر آی

طرز عکسبرداری ام آر ای


در ام آر آی ابتدا بیمار در یک میدان مغناطیسی قوی قرار گرفته و سپس امواج رادیویی به سوی او تابیده میشود. بافت های بدن در جواب به این موقعیت امواج رادیویی دیگری را از خود ساطع میکنند. با دریافت این امواج رادیویی که از بدن بیمار ساطع میشود و تحلیل این امواج توسط یک کامپیوتر پرقدرت، تصاویری بر روی مانیتور دستگاه ایجاد میشوند که سطع مقاطعی از اندام مورد نظر را نشان میدهند.
پزشکان با استفاده از این تکنیک ارزشمند توانستند از بافتهای مختلفی مانند مغز تصاویر واضحی بدست اورند در شکل زیر یک اسکن از سر انسان بروش MRIرا میبینیداگرتوموری در ان باشد ان تومور به صورت لکه ای در تصویر ظاهر خواهد شدکه رنگش با سایر نقاط سر متفاوت است زیرا میزان هیدرژن تومور با میزان هیدرژنهای اطراف فرق میکند بنابراین پس از تابش امواج رادیویی سیگنالها ودر نتیجه تصویر مربوط به ان ایجاد می شود امروزه پزشکان با استفاده از این فناوری می توانند با تشخیص محل لخته شدن خون در قلب و یا مغز از وقوع سکته در انسان جلوگیری کنند.
بزرگ ترین تولید کننده های سیستمهای ام آر آی امروزه شرکت های زیمنس (آلمان)، جی ای (آمریکا)، توشیبا (ژاپن)، و فیلیپس (هلند) می باشند.
 

ام آر آی (MRI) و کاربردهای آن + عکس ، ام آر آی ، کاربرد ام آر آی

نحوه تصویربرداری
فردی که قرار است با این روش مورد تصویربرداری قرار گیرد نباید هیچ شی فلزی مانند ساعت ، انگشتر ، مفصل مصنوعی و .... داشته باشد. و یا شی فلزی در نزدیکی دستگاه MRI قرار گیرد ، زیرا میدان مغناطیسی روی این مواد فرومغناطیسی اثر گذاشته و نه تنها باعث تداخل در امر تصویربرداری می شود،
بلکه می تواند به خود فرد نیز آسیب برساند به همین دلیل است که دستگاه MRI را در اتاق های ویژه ای قرار می دهند. این اتاقها نسبت به امواج الکترومغناطیسی نفوذناپذبرند. در نتیجه امکان ورود یا خروج برای این امواج وجود ندارد. به علاوه لباس مخصوصی را تن بیمار می کنند که هیچ قسمت فلزی نداشته باشد.
در حین عمل تصویربرداری فرد باید آرام باشد. به این منظور می توان یک آرام بخش ملایم به وی داد. سپس او را روی تخت خوابانده و از وی می خواهند که به طور عادی نفس بکشد. بعد از اینکه فرد در دستگاه قرار گرفت، محل مورد تصویربرداری را با نور مشخص می کنند و اسکن کردن شروع می شود. در فواصل زمانی که اسکن کردن قطع می شود وی می تواند قدری حرکت کند ، ولی نه آنقدر که از محل مورد نظر جابجا شود. شخص در طول اسکن می تواند از طریق دکمه ای که در اختیار او قرار داده اند به مسئولین اطلاع دهد، و اسکن کردن متوقف شود. بعد از اتمام کار اطلاعات تصویری به رایانه ای داده می شود و رایانه با بررسی اطلاعات ، تصویری ایجاد می کند که روی فیلم منعکس می شود.

ام آر آی (MRI) و کاربردهای آن + عکس ، ام آر آی ، کاربرد ام آر آی

موارد کاربرد ام آر آی

موارد کاربرد
 امروزه M.R.I در تشخیص بسیاری از بیماریها و ضایعات اعضاء مختلف بدن به کار می رود .
از این روش می توان برای تشخیص ، درمان و دنبال کردن مسیر بیماری استفاده نمود. مثلا تمام ناهنجاریهای مغز و نخاع به وسیله MRI نشان داده می شود.
با این روش می توان تشخیص داد که درد کمر به علت درد عضله است و یا به علت فشار روی عصب می باشد. همچنین در درمان و تشخیص و روند توسعه سرطان از این روش استفاده می شود. موارد کاربرد MRI بسیار زیاد است که در این جا فقط چند نمونه ذکر می شود:

ام آر آی (MRI) و کاربردهای آن + عکس ، ام آر آی ، کاربرد ام آر آی



MRI-1 مغز: M.R.I در بررسی مغز و نخاع و چشم ، گوش و بسیاری از دیگر اعضاء موجود در ناحیه سر و گردن به کار می رود . باید یادآور گردید که نخستین بار از این روش در برررسی مغز و نخاع استفاده شد و M.R.I به میزان زیادی به یاری متخصصین و جراحان مغز و اعصاب آمد . از این روش در تشخیص پارگی و جابجایی دیسک های بین مهره های ستون فقرات ، صدمات و تومورهای نخاع ، تومورهای مغز ، خونریزی ها و به خصوص سکته های مغزی استفاده می شود . در برخی موارد خاص که تشخیص آن برعهده پزشک معالج شماست ، ممکن است نیاز به استفاده از ماده گادولینیوم جهت تصویربرداری در روش M.R.I باشد .
در این نوع تصویربرداری، تصاویر کاملا تفکیک شده ای از بخش های مختلف مغز گرفته می شود. وضعیت بیماران مبتلا به سردرد حمله ای و ناگهانی؛ ضعف و دوبینی، با MRI مغز قابل بررسی است. MRI مغز برای تکمیل تصویربرداری به وسیله سی تی اسکن و در مواردی نامشخص بودن تصاویر دریافتی به وسیله سی تی اسکن نیز استفاده می شود.

ام آر آی (MRI) و کاربردهای آن + عکس ، ام آر آی ، کاربرد ام آر آی

 


2- MRI ستون مهره ها: معمولا برای بررسی بیرون زدگی یا تورم غیرعادی دیسک، تنگ شدن و ناراحتی کانال میانی ستون مهره ها کاربرد دارد. علاوه بر این، این نوع تصویربرداری بهترین شیوه برای بررسی وضعیت آسیب ها و مشکلات عودکننده (بازگشت کننده) ستون مهره ها در بیمارانی است که مورد عمل جراحی ستون مهره ها قرار گرفته اند.

MRI-3 استخوان و مفصل ها: در این نوع تصویربرداری، وضعیت تمام استخوان ها و مفصل ها، حتی بافت های نرم به ویژه بخش های متصل به آن ها قابل بررسی است. وضعیت تاندون ها، رباط ها، عضلات، غضروف ها و آسیب های احتمالی استخوان ها نیز با این تصویربرداری مورد بررسی قرار گیرد.

MRI-4 حفره شکم: معمولا زمانی که استفاده از سی تی اسکن و اولتراسون پاسخ گوی نیاز پزشک برایتشخیص بیماری نباشد، از MRI حفره شکم برای بررسی دقیق وضعیت اندام های درونی حفره شکم استفاده می کنند. شاخص ترین کاربرد MRI حفره شکم، بررسی وضعیت کبد، غدد فوق کلیه و پانکراس است.

MRI- 5ویژه دستگاه گردش خون: MRA  ، MRI ویژه دستگاه گردش خون و بررسی وضعیت قلب و رگ هاست. رگ های مرتبط با گردن (کاروتید) و مغز نیز با این نوع MRI بررسی می شوند. برای بررسی وضعیت رگ های محوطه شکم، به ویژه رگ های مرتبط به کلیه ها نیز از MRA استفاده می کنند. سام.آر.آی تصویربرداری به شیوه تشدید مغناطیسی با MRI ، شیوه دیگری برای تصویربرداری از اندام ها و بافت های درونی بدن با کمک امواج مغناطیسی و امواج رادیویی است

ام آر آی از یک میدان مغناطیسی بسیار پرقدرت استفاده میکند و اجسام فلزی در این میدان حرکت میکنند پس هیچ جسم فلزی نباید به همراه بیمار وارد اطاق ام ار آی شود. بهتر است بیمار ساعت و جواهرات خود را در منزل گذاشته و به همراه نیاورد. در بعضی موارد آرایشی مواد فلزی وجود دارد پس به بیمار توصیه میشود از موارد آرایشی استفاده نکند. لباسی که بیمار به تن دارد نباید هیچ قسمت فلزی داشته باشد. بعضی دکمه ها و گیره ها فلزی هستند.

اجسام زیر نیاید به داخل اطاق ام آر آی بیایند

  • پول یا کارت اعتباری
  • اجسام الکترونیک مانند تلفن همراه
  • سمعک
  • ساعت یا جواهرات
  • کلید، سکه و یا قلم
  • گیره های مو
  • لباس هایی که حاوی دکمه، گیره، قلاب، زیپ و یا نخ هایی باشند که در آنها فلز وجود داشته باشد
  • کفش و یا کمریند

برای اطمینان از وارد نشدن اجسام فلزی به اطاق ام آر آی معمولا از بیمار میخواهند تا تمام لباس های خود را خارج کرده و یک دست لباس طبی یک بار مصرف به وی داده تا بر تن کند. سپس بیمار بدون هیچ چیز دیگری وارد اطاق ام آر آی میشود. با این وجود ممکن است به هر دلیلی اشیاء فلزی درون بدن بیمار باشند. پس از هر بیماری که قصد انجام ام آر آی دارد در مورد وجود اجسام زیر در بدن وی از او سوال میشود

  • پیس میکر
  • دفیبریلاتور قلبی
  • نورواستیمولاتور کلیپ یا گیره آنوریسم
  • پیچ و پلاک یا دیگر اجسام فلزی که برای درمان شکستگی استخوان بکار رفته اند
  • وسایل تزریق اتوماتیک دارو
  • اجسام فلزی خارجی که قبلا در بدن وارد شده اند بخصوص در چشم
  • تیر یا ترکش در بدن
  • تاتو
  • گیره فلزی دندان
  • بعضی از انواع آی یو دی
  • پچ های دارویی حاوی فلز

جدیدترین کاربرد های تشخیصی MRI

در سال های اخیر استفاده ازMRI در زمینه های گوناگون پزشکی از تشخیص سرطان تا کشف زود هنگام بیماری MS به نحو چشم گیری گسترش یافته است. در ادامه به یکی از جدیدترین کاربردهای MRI اشاره می کنیم.

تشخیص و درمان سرطان پروستات

محققان مرکز جامع سرطان در دانشگاه میشیگان آمریکا، مطالعاتی را بر روی موش ها انجام دادند و طی آن موفق به ابداع روشی جدید به نام Functional Diffusion Map شدند. در این روش از MRI و نرم افزار مخصوصی استفاده می شود که هر گونه حرکت یا گسترش مایع درونی سلول های سرطانی را ردیابی می کند. به گفته یکی از محققان، روش FDM به عنوان یک بیومارکر زود هنگام عمل می کند و می تواند نشانگر میزان پاسخ تومور به درمان باشد که همین امر از اتلاف وقت نیز جلوگیری می کند. همچنین بر اساس مطالعه پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، می توان از روش های MRI و MRS به عنوان روشی کمکی در جراحی لاپاروسکوپی در خارج کردن غده پروستات استفاده کرد. جراحی لاپاروسکوپی در آوردن غده پروستات که موسوم به RALRP است، روشی رایج و رو به گسترش است که بر خلاف روش های قبلی که به صورت جراحی باز انجام می شد، به پزشک امکان لمس غده پروستات و ناحیه سرطانی را نمی دهد. با استفاده ازMRI می توان اطلاعات مفیدی را از جمله محل دقیق سرطان بر روی کیسه پروستات و بافت های عصبی عروقی و میزان گسترش سرطان در بدن در اختیار جراح قرار داد که قبل و در حین عمل جراحی کمک فراوانی خواهد کرد. بر اساس تحقیقی که در دانشگاه سانفرانسیسکو صورت گرفته است، با توجه به گسترش سرطان به بیرون از کپسول غده پروستات، می توان بازگشت مجدد سرطان را پیش بینی کرد. در این تحقیق که متشکل از ۷۴ بیمار مبتلا به سرطان پروستات بود، همه بیماران پیش از شروع درمان تحت تصویربرداری MRI اندورکتال قرار گرفتند. پس از گذشت حدود ۴۲ ماه، در ۴ بیمار عود مجدد سرطان مشاهده شد که تصاویر MRI همه آن ها قبل از شروع درمان، نشانگر گسترش سرطان به بیرون از کپسول غده پروستات بود.

Functional Magnetic Resonance Imaging )fMRI)

تکنیک جدید، fMRI در واقع نمایان کردن ساختارهایی است که در عملکردهای خاص مغز نقش دارند. تصاویر به دست آمده از این تکنیک، رزولوشن بالایی داشته و فعالیت های مغزی را با روش های غیر تهاجمی از طریق ثبت سیگنال های وابسته به سطح اکسیژن خون فراهم می کند و توانایی نمایش مستقیم عملکرد مغزی، برداشت و درک ما را از روند فعالیت های مغزی و وضعیت عصبی افزایش می دهد. fMRI بر پایه افزایش جریان خون عروق لوکال ( محل هایی که فعالیت های عصبی مغز را سازماندهی می کنند ) عمل می کند. از آنجا که فعالیت های عصبی در ترسیم صحیح ساختار و عملکرد مغزی بسیار مهم است، یکی از مهم ترین قابلیت های fMRI ، نقشه برداری عصبی است. نیاز به نقشه های مجزای مغزی هنگامی اهمیت خود را نشان می دهد که حضور یک تومور مغزی، محل مورد انتظار فعالیتی را تغییر دهد یا در یک ناحیه با فعالیت نامعلوم قرار گیرد. به دنبال به تصویر کشیدن سه بعدی مغز ، fMRI می تواند وقایع هماهنگ و همزمان مغز را مجزا کند. نمایش چند سطری فعالیت های مغز می تواند شامل عملکردهای ادراکی و کارهای شناختی همزمان باشد که از طریق تحریک بینایی و شنوایی حاصل شده است. برای انجامfMRI ، از روش های گوناگونی استفاده می شود که برخی از آن ها عبارتند از :

fMRI: تفاوتهای مکانی در میزان اکسیژنه بودن خون را بر مبنای تفاوت ویژگی های اکسی هموگلوبین و دی اکسی هموگلوبین و نیز تزویج فعالیت نرون و جریان خون اکسیژنه اندازه گیری می کند.

Perfusion fMRI :

گردش خون مخ را در مناطق مختلف بر مبنای تزریق وریدی متفاوت یک ترکیب مغناطیسی در نواحی گوناگون مخ و نیز تزویج فعالیت نرون و جریان خون اکسیژنه اندازه گیری می کند.

Diffusion Weighted fMRI :میزان حرکت تصادفی مولکول های آب را بررسی می کند.

عضو مورد نظر در fMRI باید کاملا بی حرکت باشد. البته امکان اصلاح حرکات خفیف به وسیله برنامه های پردازشی وجود دارد، اما حرکات شدید قابل اصلاح نیست. همواره مساله اصلی در fMRI این است که فعالیت های مغز در کدام قسمت اتفاق می افتند.

مزایا و معایب استفاده از fMRI

قدرت ایجاد تفکیک مکانی و زمانی بالا، کاهش ریسک بررسی افراد سالم ، قابلیت تکرار در شرایط مختلف و قابل اجرا بودن بر روی اسکنرهای MRI مدرن از جمله مزایای استفاده از fMRI است. در حالی که حساسیت زیاد نسبت به حرکت سر، شرایط محیطی سخت جهت تحریک حسی و ترس احتمالی بیمار از شرایط آزمایش از معایب آن است.

پردازش تصویر و جداسازی بافت ها

مزیت MRI نسبت به سایر روش های تصویربرداری تشخیصی ، قابلیت تفکیک فضایی بالا و تشخیص بسیار خوب بافت های نرم است. عمل جداسازی یا بخش بندی تصاویر، تقسیم یک تصویر چند بعدی به گروهی از پیکسل های مرتبط است که یک مرحله ضروری در بعضی از کاربردهای پیشرفته تصویر برداری است.

بخش بندی دقیق بافت های مغزی جهت نمایش و اندازه گیری های سه بعدی نظیر تعیین حجم و عملیات کلینیکی مانند طراحی جراحی، بررسی عملکرد بافت های مغزی، پرتو درمانی و طرح درمان مورد نیاز است. در بخش بندی تصاویر پزشکی، اجرای دقیق، سریع و حتی المقدور خودکار الگوریتم ها مدنظر است. گرچه تکنیک های بخش بندی زیادی تاکنون در مقالات آورده شده اند، اما بخش بندی تمام خودکار تصاویر MRI همچنان به عنوان یک مشکل باقی مانده است که معمولا به دلیل نویز موجود در تصاویر MRI است و در اثر محدودیت های زمانی و امکانات تصویربرداری ایجاد شده است. مشکل دیگر وجود ناهماهنگی های فضایی موجود در سیگنال MRI است. الگوریتم های امید بخشی در این زمینه وجود دارند، اما اغلب آن ها به تصاویر Multi echo و عملیات پیش و پس پردازش جهت بهبود بخش بندی نیازمند هستند. برای رسیدن به این هدف، روش هایی چون فیلترهای غیر خطی، عملیات مورفولوژی و اتصال ارائه شده اند. برخی روش های موجود جهت حل مساله نویز تصاویر MRI و همچنین ناهماهنگی های موجود، از مدل های میدان های تصادفی مارکوف استفاده کرده اند. به کار بردن این مدل ها نتایج مطلوبی را در بردارد، اما از مشکلات آن می توان به حجم محاسبات بالا و پیچیدگی مفاهیم ریاضی اشاره کرد. ۴ پارامتر در کیفیت تصاویر MRI تاثیر دارند:

  SNR نسبت دامنه سیگنال به دامنه متوسط نویز 

 CNR نسبت کنتراست تصویر به دامنه متوسط نویز

 رزولوشن فضایی

 مدت زمان اسکن

دستیابی به روش های خودکار که بتوانند عمل جداسازی بافت ها را در کمترین زمان ممکن و با دقت بالا انجام دهند، از اهمیت خاصی برخوردار است. تا کنون روش هایی چون عملیات مورفولوژی باینری، الگوریتم Watershed ، الگوریتم K means ، مدل MRF و مدل کانتور فعال جهت جداسازی بافت های مغزی از یکدیگر و سایر بافت ها ارائه شده اند.

ایمنی در MRI

در سیستم های MRI ، جهت اعمال میدان مغناطیسی خارجی، یکی از انواع مغناطیس های دائمی، مقاومتی یا ابر رسانا به کار می رود. تا کنون مطالعات زیادی بر روی تاثیرات احتمالی میدان های ناشی از این مغناطیس ها صورت گرفته است که در هیچ یک از آن ها آثار زیان بار بیولوژیک دراز مدتی در اثر قرار گرفتن در معرض MRI گزارش نشده است. البته در برخی مطالعات، آثار کم اهمیت و برگشت پذیر ناشی از میدان های مغناطیسی مشاهده شده است. ایمپلنت های فلزی اثر جدی که شامل گشتاور، گرما و آرتیفکت در تصاویر MRI است، ایجاد می کنند، بنابراین بایستی هرگونه سابقه جراحی در بیماران پیش از انجام MRI مشخص شود. نکته مهم در مورد بیمارانی است که از پیس میکر قلبی استفاده می کنند.این بیماران مطلقا نباید تحت تصویربرداری MRI قرار بگیرند. زیرا انجام آن ممکن است باعث شود پیس میکر در حالت غیر همزمان کار کند. حتی بیمارانی که پیس میکر خود را خارج کرده اند، به دلیل آنکه ممکن است سیم های آن درون بدنشان باقی مانده باشد و با عمل کردن آن ها مانند یک آنتن و القای جریان، سبب فیبریلاسیون شود، نباید از روش MRI استفاده کنند.