De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Fysische principes van functioneel hersenonderzoek Prof. Dr. Jan Sijbers Universiteit Antwerpen (CDE) Universiteitsplein 1, N.1.13 2610 Wilrijk Tel: 03.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Fysische principes van functioneel hersenonderzoek Prof. Dr. Jan Sijbers Universiteit Antwerpen (CDE) Universiteitsplein 1, N.1.13 2610 Wilrijk Tel: 03."— Transcript van de presentatie:

1 Fysische principes van functioneel hersenonderzoek Prof. Dr. Jan Sijbers Universiteit Antwerpen (CDE) Universiteitsplein 1, N Wilrijk Tel:

2 1 1.Geschiedenis: van NMR naar MRI tot fMRI 2.NMR: fysica van de protonen 3.MRI: magnetische resonantie beeldvorming 4.fMRI: functionele magnetische resonantie beeldvorming Overzicht

3 Een beetje geschiedenis Van NMR naar MRI tot fMRI →→

4 3 BlochPurcell Geschiedenis: NMR → MRI → fMRI NMR = nuclear magnetic resonance Felix Bloch en Edward Purcell -1946: atoomkernen absorberen en emitteren RF straling -1952: nobel prijs Fysica NMR → MRI

5 4 Geschiedenis: NMR → MRI → fMRI MRI -1973: Lauterbur beschrijft hoe NMR gebruikt kan worden voor beeldvorming -1977: eerste clinische MRI scanner wordt gepatenteerd (Damadian) -1977: Mansfield beschrijft echo planar imaging EPI, een techniek om zeer snel beelden op te nemen Lauterbur: Nobel Prijs 2003

6 5 Geschiedenis: NMR → MRI → fMRI fMRI -1990: Ogawa observeert het BOLD effect met T2*; bloed wordt meer zichtbaar bij vermindering van zuurstof -1991: Belliveau observeert functionele beeldvorming met een contraststof -1992: Ogawa + Kwong: eerste fMRI beeld via BOLD effect oxyhaemoglobine deoxyhaemoglobine

7 6 fMRI activatie Time  Brain Activity Kwong et al., 1992 Flikkerend bord OFF (60 s) - ON (60 s) -OFF (60 s) - ON (60 s) - OFF (60 s)

8 Principes van NMR

9 8 Atomen en kernspin sommige atoomkernen hebben een magnetisch moment ( 1 H, 31 P, 13 C, 19 F) waterstofkern ( 1 H) H-atomen zijn veelvuldig aanwezig in het lichaam

10 9 Atomen en magnetische spins

11 10 Atomen in een magneetveld B 0 = 3 T = 30,000 gauss (Aard magneetveld = 0.5 gauss)

12 11 Open en gesloten MR systemen

13 12 Atomen en magnetische spins Resulterende magnetisatie Voor elke protonen bij 3T, zijn er 2 “extra” gericht volgens het aangelegd magneetveld

14 13 Precessie in een magneetveld Analogie: tol in gravitatieveld Magnetische dipool in een magneetveld Larmor frequentie

15 14 RF straling: zenden en ontvangen door insturen van een RF golf kan je een magnetisatie onder een hoek laten precesseren een precesserende magnetisatie genereert zelf een RF golf deze straling wordt opgevangen door een spoel

16 15 RF puls precesserende magnetisatie frequentie: magnetisatie staat stil in een assenkruis, draaiend met frequentie

17 16 Magnetische resonantie instralen met de resonantiefrequentie instralen met een andere frequentie -omklappen van de magnetisatie mogelijk -omklappen van de magnetisatie niet mogelijk

18 17 90 o RF puls Initiële positie Tijdens 90 0 puls

19 18 T1 en T2 M MzMz M xy t (ms) T1T2

20 19 T1 en T2 weefsel A weefsel B korte T1 lange T1 63% 100% t (ms) MzMz M xy CSF vet t (ms) lange T2 korte T2

21 20 T1 en T2

22 21 Effect op weefsels T1 en T2 CONSTANTEN T2 bij 1.5 T (ms) T1 bij 1.5 T (ms) 85Vet 45860Spierweefsel Witte stof (hersenen) Grijze stof (hersenen) CSF

23 Principes van MRI

24 23 Gradiënt spoelen Gradiëntspoelen produceren magnetische veldgradiënten die gebruikt worden om ruimtelijke informatie toe te voegen aan het MR signaal Snede selectie: enkel die spins exciteren in een dunne snede van het object Frequentiecodering: de Larmor frequentie afhankelijk maken van de plaats Fasecodering: de fase van het MR signaal afhankelijk maken van de plaats

25 24 Snede selectie

26 25 Frequentiecodering

27 26 Beeldreconstructie  FFT

28 27 Samenvatting 1)plaats de patiënt in een groot magneetveld de patiënt wordt gemagnetiseerd 2)bestraal de patiënt met radiogolven schakel daarbij een magnetische gradiënt aan voor snedeselectie 3)ontvang de radiogolven uitgezonden door de patiënt schakel magnetische gradiënten aan voor snede- selectie en ruimtelijke codering van de straling 4)digitaliseer de golven a.f.v. de tijd 5)reconstrueer het beeld Recept voor MR beeldvorming

29 Functionele MRI

30 29 MRI : anatomiefMRI: functies MRI versus fMRI

31 30 T2 en T2* verval M xy T2* t T2 inhomogeniteiten in het magneetveld snellere defasering van de magnetisaties sneller signaalverlies

32 31 Gedeoxygeneerd bloed Geoxygeneerd bloed? Geen signaalverlies… Gedeoxygeneerd bloed? Signaalverlies!!! Huettel, Song & McCarthy, 2004, Functional Magnetic Resonance Imaging

33 32  neurale activiteit   bloed zuurstof   fMRI signaal MRIfMRI fMRI: Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) signaal Indirecte meting van neurale activiteit … 1 hoog resolutie beeldveel laag-resolutie beelden MRI versus fMRI

34 33 Opname van anatomisch beeld opname van een anatomisch T1-gewogen beeld hoge resolutie: vb: 1x1x1.25 mm 3 64 snedes opnametijd: 5 min

35 34 first volume (2 sec to acquire) … Opname van functionele beelden opname van een functionele T2*-gewogen beelden lage resolutie (3x3x5 mm 3 ) 1 3D volume om de 2 sec (gedurende 5 min)

36 35 Statistische map gesuperponeerd op het anatomisch MRI beeld Tijd fMRI Signaal (% verandering) Conditie ~2s Functionele beelden Tijd Conditie 1 Conditie 2... ~ 5 min Activatie statistiek

37 36 % signal change images rusttoestand stimulatie haemodynamische responsfunctie tijdscurve van activatie Stimulatie protocol

38 convolved model basic model fMRI signal Statistische tests voor fMRI

39 38 2D → 3D

40 39 Besluit MRI is een rijke beeldvormingstechniek geeft zowel anatomische als functionele informatie geen belangrijke schadelijke gevolgen bekend -protondichtheid -relaxatieparameters (T1, T2, T2*) -bloedstroming -perfusie, diffusie -BOLD …

41 40 Referenties


Download ppt "Fysische principes van functioneel hersenonderzoek Prof. Dr. Jan Sijbers Universiteit Antwerpen (CDE) Universiteitsplein 1, N.1.13 2610 Wilrijk Tel: 03."

Verwante presentaties


Ads door Google