سمسون

بار دیگر به این مسئله دقت داشته باشید که این دو فرایند به‌طور کاملاً جدا گانه از یکدیگر رخ خواهند داد؛ یعنی با دانستن T2 برای بافت مشخصی در بدن، T1 آن بافت را نمی‌توانیم به‌راحتی به‌دست آوریم، چون این دو کمیت به‌طور کامل از یکدیگر جدا گانه می باشند. این مسئله را فراموش نکنید که ما تنها می‌توانیم سیگنالِ عمود بر میدان مغناطیسی مهم، B0 را اندازه بگیریم؛ به این علت، برای اندازه‌گیری مغناطش باید آن را بر B0 عمود کنیم.

اکنون به مرحله‌ای رسیده‌ایم که می‌توانیم تصویربرداری MRI را انجام دهیم. برای انجام این کار به دو پارامتر جدا نیاز داریم که از تفاوت‌های T2 و T1 منفعت گیری می‌کنند؛ این دو پارامتر «زمان پژواک یا اکو» (Time of Echo یا TE) و «زمان تکرار» (Time of Repetition یا TR)‌ نام دارند. دو بافت جداگانه را در بدن در نظر بگیرید که پروتون‌ها در هر یک از آن‌ها در راستای محور z قرار گرفته‌اند. اکنون پالس RF را به دو بافت می‌تابانیم. پروتون‌های داخل هر یک از بافت‌ها در صفحه‌ی عمود بر میدان مهم B0 حرکت تقدیمی انجام خواهند داد. در ادامه و با غیرهم‌فاز شدن اتم‌های هیدروژن، مغناطش در صفحه‌ی xy در زمان‌زمان *T2 افت می‌یابد.

به فاصله‌ی وقتی بین پالس رادیویی اعمال‌شده برای برانگیختن اتم‌های هیدروژن و اندازه‌گیری سیگنال حاصل از اسپین آن‌ها، زمان پژواک می‌گوییم. به گفتن دیگر، TE زمان‌وقتی را که طول می‌کشد تا سیگنال MRI بعد از برانگیختگی اولیه اندازه‌گیری بشود، مشخص می کند. با دادن زمان زیاد تر، ناهمدوسی فاز و تفاوت بین دو بافت زیاد تر می‌بشود. همزمان، دو بافت مغناطش طولی یا مغناطش در راستای محور z را با آهنگ‌های متفاوت به‌دست می‌آورند. در نهایت، بردار مغناطش دو بافت در راستای محور z قرار می‌گیرد. با تابش پالس دوم RF می‌توانیم بار دیگر پروتون‌های دو بافت را در صفحه‌ی xy قرار دهیم. زمان بین پالس RF اول و پالس RF دوم، زمان تکرار یا TR نام دارد.

بیایید نقش دو زمان TR و TE را در تصویربرداری MRI با ذکر مثالی ساده، روشن‌تر کنیم. فکر کنید در مهمانی هستید و می‌خواهید با آدم‌های گوناگون آشنا شوید و سخن بگویید کنید. زمان TE همانند زمان‌وقتی است که صبر می‌کنید تا هر فرد، سخن‌ خود را بزند. اگر TE مختصر باشد، فقط سخن‌های ابتدایی هر فرد را می‌شنوید، اما اگر بلند و طویل باشد، سخن‌های فرد را کامل‌تر و با جزئیات بیشتری خواهید شنید. اکنون سخن بگویید خود را با فرد مورد نظر قطع و بعد از مدتی مجدد با او سخن بگویید می‌کنید، زمان زمان بین دو او گفت‌وگوی اول و دوم، همان TR است. بافت‌های گوناگون بدن همانند آدم‌های گوناگون در مهمانی می باشند؛ همان گونه که هر شخص لحن کلام متغیری دارد، هر بافت نیز سیگنال مشخصی تشکیل می‌کند که با سیگنال‌هایی که بافت‌های دیگر تشکیل می‌کنند، تقاوت دارد.

با تنظیم TE و TR می‌توانیم اطلاعات مختلفی از بافت‌ها به‌دست آوریم. فکر کنید می‌خواهیم از مغز تصویربرداری کنیم، اگر TE مختصر باشد، تصویری کلی از مغز داریم، اما اگر TE بلند باشد، عکس به‌دست‌آمده از مغز، جزئیات بیشتری را مشخص می کند. یا فکر کنید می‌‌خواهیم از تومور داخل بدن بیماری عکس بگیریم. TR مختصر به ما می‌گوید تومور چه مقدار فعال است، اما TR بلند به ما اطلاعاتی در رابطه رشد تومور و نفوذ آن به بافت‌های اطرافش می‌دهد.

گفتیم بافت‌ها سیگنال‌های متغیری به ما خواهند داد، علت این نوشته به تجمع متفاوت آب و چربی در بافت‌های گوناگون برمی‌گردد. اتم‌های داخل چربی مشخصات ذاتی و برهم‌کنش‌های متقاوتی در قیاس با اتم‌های هیدروژنِ داخل آب دارند. این تفاوت به تکنیسین‌های MRI اجازه می‌دهد تا کنتراست‌های متغیری را بین بافت‌های گوناگون بدن تشکیل کنند. با تنظیم زمان‌های T1 و *T2 و TE و TR می‌توانیم تصاویر مختلفی از تکه‌های گوناگون بدن تهیه کنیم.

در قسمت قبل گفتیم دستگاه MRI را می‌توانیم به‌گفتن آهن‌ربای بزرگی در نظر بگیریم؛ اما سوال مهم آن است که چطور می‌توان میدان مغناطیسی‌ای با بزرگی ۱٫۵ تا ۳ تسلا را در MRI تشکیل کنیم؟ با افزایش میدان مغناطیسی B0، سیگنال‌های دریافتی از بافت‌های گوناگون تحکیم خواهد شد، در نتیجه عکس به‌دست‌آمده کیفیت بهتری خواهد داشت. دستگاه MRI می‌تواند میدان مغناطیسی‌ای تا بزرگی ۲۰ تسلا تشکیل کند. فراموش نکنید که رسیدن به این مقدار، به‌راحتی به‌دست نیامده است.

MRIهای اولیه از آهن‌رباهای دائمی برای تشکیل میدان مغناطیسی منفعت گیری می‌کردند، اما این‌ آهن‌رباها تنها می‌توانستند میدان مغناطیسی‌ای تا بزرگی ۰٫۵ تسلا تشکیل کنند؛ به این علت، تصاویر ایجادشده کیفیت جالبی نداشتند. در ادامه، پژوهشگران برای دستیابی به میدان مغناطیسی نیرومندتر، به‌جای آهن‌رباهای دائمی از آهن‌رباهای الکتریکی منفعت گیری کردند؛ اما آهن‌رباهای الکتریکی نمی توانند میدان مغناطیسی‌ای به بزرگی ۱٫۵ تسلا تشکیل کنند؛ چون میدان‌های مغناطیسی بزرگ نیاز به جریان‌های بالا دارند که سیم‌های معمولی را ذوب می‌کنند.

برای حل این مشکل و داشتن جریان‌های بالا، پژوهشگران از سیم‌پیچ‌های ابررسانا منفعت گیری کردند. دما بر مواد رسانا تأثیر می‌گذارد، به‌طوری که مقاومت آن‌ها با افت دما، افت می‌یابد. اما ابررساناها ویژگی منحصربه‌فردی دارند؛ مقاومت آن‌ها در دمای نزدیک به ۲۷۳- درجه‌ی سلسیوس یا صفر مطلق برابر صفر می‌بشود. در این حالت، جریان الکتریکی در حلقه‌‌ای ساخته‌شده از ماده‌ی ابررسانا می‌تواند تا ابد جریان داشته باشد. در حقیقت، سیم‌پیچ ابررسانا در دستگاه MRI به‌طور مستقیم به هیچ توان الکتریکی خارجی‌ای نیاز ندارد؛ بلکه فقط باید سیم‌پیچ‌ها با صرف مقداری انرژی خنک نگه داشته شوند، در این صورت آهن‌ربای MRI به‌صورت دائمی روشن خواهد ماند.