جهاز MRI الرنين المغنطيسى الجزء الثانى قابل للتحميل.DOC

2
الجزء الثانى من جهاز MRI
من اخوكم المهندس حمدي وداعه
فكرة الرنين المغناطيسي
تعتمد فكرة الرنين المغناطيسي على تحفيز البروتونات في ذرات العناصر الموجودة في الجسم على إطلاق إشارة، ومن ثم إلتقاطها وتحديد موقعها في الجسم وعرضها على تدرج من الألوان الرمادية يشير إلى قوة الأشارة، والتدرج يكون بإختلاف الأنسجة الموجودة بالجسم. أكثر هذه العناصر تحفيزاً هو الهيدروجين وذلك لتواجده بكثرة في الأجسام الحية ووجد بروتون واحد فقط مما يعطية قوة أكثر من بقية العناصر على إنتاج الإشارات المستخدمة في الرنين المغناطيسي.
جهاز الرنين المغناطيسي
يوجد أنواع مختلفة ومتعددة اليوم بأفكار كثيرة لأجهزة الرنين المغناطيسي، بشكل عام يوجد ثلاثة أنواع رئيسية لأجهزة الرنين المغناطيسي:
• دائم
• مقاوم
• ومانع للمقاومة
أجزاء الرنين المغناطيسي: يتكون جهاز الرنين المغناطيسي من الأجزاء التالية:
1- مغناطيس كبير : تستخدم أجهزة الرنين الحديثة مغناطيسا يسمى المغناطيس الممتاز التوصيلية (Superconducting Magnet) ويستخدم هذا النوع من المغناطيس التيار المتدفق من خلال ملفات دائرية (Circulated Coils) لتوليد المجال المغناطيسي الساكن حيث تصنع الملفات من سبيكة من النايوبيوم – تيتانيوم والتي عند تبريدها إلى نفس درجة حرارة الهليوم السائل (-296 C) سوف تسمح بمرور التيار بدون مقاومة وبالتالي لا تتولد أي حرارة لذلك فأن هذه الملفات تغمر بالهليوم السائل وقد يكلف تبريد المغناطيس بالهليوم ما يقارب 25000 دولار سنويا. أن هذا النوع من المغناطيس العالي التوصيلية يعطي مغناطيسية لا تتجاوز 3 تسلا (ما يعادل 90 ألف مرة بقدر الجاذبية الأرضية) وهو الحد الأعلى من المغناطيسية الذي تسمح به منظمة الصحة العالمية حيث يستخدم جهاز الرنين الأكثر من 3 تسلا في البحوث الدراسية فقط.

2- مغانط الشمنك (Shimming Magnets): للحصول على تصوير رنين مغناطيسي عالي الدقة ينبغي أن يكون المجال المغناطيسي الساكن منتظما، هذا الانتظام يتم من خلال عمل تجانس للمجال من خلال استخدام أحد أنواع الشمنك (Passive or Active Shimming) كما أن هناك نظام ملف الشمنك والذي يسمح بتنغيم المغناطيس وضبطه وفقا للمحيط الذي ينصب فيه الجهاز حيث أن وجود أي مادة في مكان نصب الجهاز يمكن أن يجذبها المغناطيس تسبب عدم انتظام المجال المغناطيسي وبالتالي أنخفاض في دقة صورة الرنين المغناطيسي.
3- نظام الإشارة الراديوية(RF System) : يتم إرسال واستقبال الإشارات الراديوية الى المريض من خلال هوائي (Antenna) أو ملف (Coil) يحيط الجزء المراد فحصه وهناك أنواع متعددة من الملفات حيث لكل مجموعة أجزاء في الجسم الملف الخاص بها للحصول على كفاءة عالية للجزء المراد فحصه بمعنى الحصول على صورة رنين مغناطيسي عالية الدقة فمثلا هناك ملفات تسمى الملفات السطحية (Surface Coils) تستخدم بصورة خاصة لفحص العمود الفقري،الوجه،الركبة،الكتف .
4- نظام التدريج (Gradient System) يحتوي الأجزاء التي تولد المجالات المغناطيسية المؤقتة أثناء عملية الفحص ويتكون من جزأين رئيسيين مضخمات التدريج والتي ترسل التيار خلال ملفات التدريج أثناء عملية الفحص وملفات التدريج التي تولد المجال المغناطيسي في ثلاث اتجاهات أثناء مرور التيار من خلالها.
5- أجهزة غرفة المشغل Operator Room Equipment :
اولا : كابينة المشغل Operator Cabinet :وتحتوي على
أ- الكومبيوتر المركزي Host Computer :الذي يسيطر على الماسح (Scanner) ويربط الماسح (Scanner) مع الشبكة الداخلية للمستشفى كما ترتبط به الشاشة الفيزيولوجية الموجودة على المغناطيس الرئيسي ، مسجل الفيديو والطابعة.
ب- صندوق متنوع (Miscellaneous Box) يحتوي على مفتاح سمعي ولوحة ألكترونية للأتصال مع الأجهزة الموجودة في غرفة الفحص.
ثانيا : كابينة خزن خدمية (Service Storage Cabinet) تحتوي على مجهز قدرة ومقابس لإعطاء القدرة لأجهزة غرفة المشغل
ثالثا : شاشة المشغل
رابعا : الوحدة السمعية
خامسا : مفتاح طوارئ
6- أجهزة دعم المريض Patient Support System : وتتمثل بمنضدة المريض التي تحركه أفقيا وعموديا والى داخل وخارج المغناطيس. وهناك وحدة تسمى بالوحدة الوظيفية على منضدة المريض والتي تحتوي على المسيطرات على عرض تخطيط القلب الكهربائي ، والنبض والتنفس وتوجد أيضا لوحة السيطرة على منضدة المريض.
7- نظام الاتصال Communication system والذي يمثل نظام الاتصال الداخلي (Intercom).
جهاز الرنين المغناطيسي بشكل عام يحتوي على جزء يعطي الحقل المغناطيسي القوي جزء يصدر موجات الراديو لتحفيز البروتونات ويلتقط الإشارات القادمة منها وجزء النظام المتدرج.
المسح الذي يستخدم في المجالات الطبية يتكلف مليون دولار لكل تسلا وعدة مئات الألاف من الدولارات تنفق سنويا في الصيانة. - تستخدم أجهزة الحاسب الألي بشكل أساسي في فحوصات الرنين المغناطيسي وبرامجها المتقدمة تساعد بشكل فعال على إعطاء أفضل النتائج.
فيزياء الرنين المغناطيسي
يتكون الجهاز من مغناطيس كهربائي لولبي ضخم للقيام بتشكيل مجال مغناطيسي حول المريض ينتج مجال مغناطيسي 2 تسلا أي ما يعادل 20000 جاوس. هذا المجال يجعل ذرات الهيدروجين تتمغنط وتتجه جميعها إلى جزئها المغناطيسي الشمالي فتتوحد بإتجاه واحد. بعد ذالك يعرض الجسم لأشعة مذياعية تؤدي إلى زيادة طاقة هذه الذرات ولذالك سوف تغير إتجاهها بدرجة معينة ليتبقي لنا ذرة من كل مليون ذره يتم بها عملية التصوير بالرنين المغناطيسي وهو عدد كبير من الذرات يكفي لظهور صورة واضحة للجزي المراد تصويره وتبعث بمقدار من الطاقة عكسي. هذه الطاقة العكسية تستقبل من الجهاز وتحسب وتتكون على شكل صورة هذه الصورة توضح شدة الهيدروجين في كل منطقة من مناطق الجسم. عن طريق هذه الصورة يتمكن الأطباء اكتشاف الكثير من الأمراض.عند إستثارت الذرات في الجسم تقوم البروتونات بالحركة مع & ضد إتجاه الحقل المغناطيسي الرئيسي، تزداد البروتونات الموافقه للإتجاه الرئيسي عن البروتونات المضادة بكمية قليله ولكنها مهمه جدا في الحصول على الصورة لاحقا، وتستثار هذه البروتونات خصوصا بموجات الراديو فتغير من وضعها من العامودي إلى الأفقي ولكنها ما تلبث أن تعود لوضع الإتزان ولكن لعودتها لوضع الإتزان يوجد توقيتان مهمان:

التوقيت الأفقي
التوقيت الأفقي وهو التوقيت الأسرع وهو لدى تشتت البروتونات على المحور الأفقي

التوقيت الرأسي
التوقيت الرأسي وهو التوقيت لدى عودة البروتونات إلى وضع الإتزان

يجدر الإشارة إلى أن التوقيتين يحدثان متلازمين لبعضهما. وتقاس طاقة المغناطيس المستخدم في الرنين المغناطيسي بوحدة التسلا وتساوي 10000 غاوس، بقياس متوسط مغناطيسية الأرض وجد أنها تساوي نصف غاوس. اما كثافة البروتون هي عدد البروتونات النشطة في وحدة الحجم من النسيج، وتختلف الكثافة من نسيج إلى نسيج أخر.

دورة الصدى
بعد تأثير البروتونات بموجات الراديو يتم بث الموجات مره أخرى فتعود 180°، وتقاس المدة الزمنية بين التأثير الأول 90° والتأثير الثاني 180° بتوقيت الصدى.
استخدامات الرنين المغناطيسي
استخدام الرنين المغناطيسي هو لغرض تشخيصي مثل تصوير الأوردة والشرايين، أو تصوير التغيرات العصبية في الدماغ, والرنين المغناطيسي يعتبر أفضل أنواع التصوير في توضيح الأنسجة وسوائل الجسم، وكذلك يستخدم لتخطيط الخطط العلاجية القائمة على العلاج الإشعاعي. قبل الفحص بالرنين المغناطيسي يجب مراجعة التاريخ المرضي والتأكد بشكل تام من عدم وجود جراحات سابقة أو حوادث أدت إلى تواجد معادن في الجسم مثل الشظايا، ويتم التأكد من ذلك عبر الفحص بالأشعة العامة الروتينية مرور المريض من خلال كاشف معادن. يعطي المريض في الغالب صبغة خاصة تحقن في الجسم وذلك لزيادة التباين وتوضيح الأجزاء المتقاربة.
صورة الرنين المغناطيسي
تتكون صورة الرنين المغناطيسي من عدة أعمدة وصفوف تدعى بالأنجليزي matrix ، كل عمود وصف يحتوي على مربعات تدعى pixel، توزع الأشارات الملتقطة من الجسم على هذه المربعات بحيث ترتب حسب ترتيبها في الجسم، وهذه الأليه تعتمد على جهاز متدرج يعطي كل شريحة من شرائح الجسم قوة إشارة معينة، وقوة الإشارة الملتقطة تعطي لون على التدرج الرمادي، فتتكون لنا صورة الرنين المغناطيسي صورة بتدرج رمادي. - معادلة الوضوح الخاص هي:
عدد المربعات لكل سم = 1/حجم المربع ، اما التباين في الصورة يعتمد على التوقيتات الأفقية والعمودية وكثافة البروتون وتدعى (المؤثرات الداخلية)، أما وقت الصدى وووقت الإعادة تعتبر (مؤثرات خارجية).
الوضوح
أكثر صور الرنين المغناطيسي تتكون من بعدين، كل بعد يقسم إلى شبكة تتكون من عناصر صورية مستطيلة تدعى (بكسل) pixels. وشدة الصورة في كل بكسل تعتمد على قوة موجة الرنين المغناطيسي التي تنبعث من المنطقة التي تحتويه. اما حجم الصورة يعتمد على عدد البكسالات، ومعضم الصور تتكون من 265 بكسالات عموديا و256 بكسالات أفقيا. وان تعريف الوضوح (image resolution): هو مقدرة النظام على التفرقة بين نقطتين منفصلتين.
تتحكم أحجام الفوكسلات (عناصر الصورة الحجمية)(voxels) في جلاء الصورة (image resolution) حيث أن الصور ذات الفوكسلات الصغيرة تكون جيدة الجلاء وبذلك يسهل على النظام التفريق بين مكونات الجسم الصغيرة.
العوامل المؤثرة على جلاء الصورة وحجم الفوكسل :
1. سمك الشريحة.
2. حقل العرض FOV.
3. عدد المصفوفة الصورية.
العوامل التي تتحكم في حقل العرض وأبعاد الفوكسل :
1. قوة الحقل المغناطيسي التدريجي .
2. وقت أخذ كل عينة (عرض النطاق الترددي) للحقل التدريجي.
ويمكن زيادة عدد المصفوفة الصورية بأخذ عدد عينات أكثر من (التشفير الترددي FREQUENCY ENCODING) وعدد مراحل أكثر للحقل المغناطيسي التدريجي في اتجاه (التشفير الطوري PHASE ENCODING).
التباين
كلما زادت قوة الإشارة من البكسل كلما زاد سطوع الصورة عند ذلك البكسل. وللتفرقة بين الأنسجة في الصورة، كل نسيج له سطوع مختلف هذه الظاهرة تدعى بالتباين. ويمكن تقسيم العوامل المؤثرة على التباين إلى مجموعتين :
العوامل الداخلية : وهي عوامل التغير للانسجة :
• الاسترخاء الطولي T1
• الاسترخاء العرضيT2
• كثافة البروتونPD
العوامل الخارجية : وهي العوامل التي يمكن تغييرها بواسطة المشغل :
• زمن التكرارTR
• زمن الاثارة TE
نسبة الإشارة إلى التشويش
هناك سببين رئيسيين مشتركين للتشويش في الصورة وهما:
1. الحركة العشوائية لمركبات الجسم المشحونة، والتي تنتج تشيوش كهرومغناطيسي.
2. المقاومة الكهربائية للملف المستقبل.
لذلك يمكن تحسين نسبة الإشارة للتشويش S/N بالاختيار المناسب للملف المستقبل. وتعتمد نسبة الإشارة للتشويش على كمية الإشارة من البكسل أو الفوكسل، وكلما زاد حجم الفوكسل كلما زادت نسبة الإشارة للتشويش.
السلامة في الرنين المغناطيسي
لا توجد كما هو الحال في تصوير الأشعة المقطعية والعامة خطر التأين الإشعاعي، ولكن الرنين المغناطيسي توجد به كما هو الحال في كل استخدام طبي أخطار معينة .

» جهاز MRI الجزء الثاثل قابل للتحميل.DOC
» جهاز MRI و مبدء عمله الجزء الاول يمكن تحميله.DOC
» الرنين المغنطيسى 1
» الجهاز الدورى والدوره الدمويه The Circulatory System and Blood Circulation الجزء الثانى
» جهاز غسيل الكلية و مبدء عمله الجزء الاول