MACRO biomedische beeldvorming
Les 1: macroscopische beeldvorming. Niet-invasieve in vivo
beeldvorming.
Algemene exameninfo
Medische beeldvorming
Tools gebruikt in de kliniek om een diagnose te leveren. Er wordt steeds meer gebruik gemaakt van niet-
invasieve technieken.
Met elektromagnetische golven:
- X-ray imaging
o Standaard: RX scan zoals als je een botbreuk hebt
o CT (computerized tomography) = virtuele snedes doorheen een patiënt
- Radio-golven
o MRI
- Gamma stralen (nucleaire geneeskunde)
o PET: positron emission tomography
o SPECT: single photon emission computed tomography
Zonder elektromagnetische golven: ultrasound (met geluidsgolven)
MRI is een van de minst
schadelijke: geen
ioniserende straling
(ultrasound gebruikt geen
EM dus is nog veiliger).
PET en SPECT spannen hier
de kroon
,In de kliniek
- Ultrasound – echografie - MRI - PET/CT
- X-stralen - PET - SPECT/CT
- CT-scan - SPECT - PET/MRI
• = moleculaire beeldvormingstechnieken: injectie van een molecule, je kijkt dan waar je de molecule
terugvindt. Men gebruikt vaak een complementaire methode zoals CT.
Tomografie = virtuele (niet-invasieve) snedes (2D) doorheen een 3D object.
Niet-invasieve beeldvorming van proefdieren
- Micro Ultrasound – echografie - Micro MRI - Micro PET/CT
- Micro X-stralen - Micro PET - Micro SPECT/CT
- Micro CT-scan - Micro SPECT - Micro PET/MRI
Micro want de grootte van het object is kleiner dus de toestellen moeten een grotere resolutie hebben.
MRI: magnetische resonantie beeldvorming
Normaal: Nucleaire Magnetische Resonantie Beeldvorming (NMR), maar ‘nucleair’ heeft een negatieve
connotatie in de kliniek bij patiënten, vandaar MRI.
Men plaatst een klein toestel rond de regio van het lichaam dat men wilt beeldvormen. Er wordt een
groot magneetveld gebruikt, uitgedrukt in Tesla. 1 Tesla = 10.000 Gauss. Het aardmagneetveld is 0,5
Gauss. Bij de mens in de kliniek gebruikt men magneetvelden van 1-3 Tesla. Bij proefdieren 7 en 9,4 Tesla
doordat je hier een hogere ruimtelijke resolutie moet halen.
Rond het deel dat we willen bekijken plaatsen we een radiofrequente (RF) antenne: bij de muis een
antenne op het hoofd voor de beeldvorming van de hersenen.
Nucleair:
Een atoom bevat een kern (met protonen en neutronen) en elektronen. Nuclei worden gebruikt voor
NMR:
- Protonen en neutronen hebben een spin
- Als er een lading is (zoals bij protonen) zorgt de spin voor een klein magnetisch veld
- De beweging van de spinnende rotaties heffen elkaar op als je een proton en een neutron hebt
o Waterstof bv. heeft enkel een proton netto spin
o Enkel kernen met een oneven aantal in de kern gaan een netto spin hebben
- Waterstof heeft een halve spin, koolstof heeft een halve spin, natrium 3/2…
o Kunnen allemaal gebruikt worden in NMR
o H wordt vnl gebruikt voor beeldvorming omdat het zo veel voorkomt in het lichaam
Spinning nucleus die een positieve lading heeft en zo een elektrische stroom veroorzaakt volgens de
rechterduim regel: je creëert met de stroom een magnetisch moment µ.
Als een mens in een sterk magnetisch veld (geel) wordt gebracht: een mens bevat 63%
waterstofprotonen, deze gaan zich vnl oriënteren in de richting van het magnetisch veld, en soms
omgekeerd.
, De protonen in een down state hebben een hogere energietoestand, de protonen precesseren en spinnen
rond hun as. De frequentie waarmee ze spinnen = larmor frequentie. Deze frequentie wordt bepaald door
het magnetisch veld waarin je de protonen brengt. Elke magneet met een andere veldsterkte heeft een
andere resonantiefrequentie.
Er is meer magnetisatie in de upstate. Als je de vectoren optelt krijg je een netto transversale
magnetisatie in de Z-richting = som van alle vectoren in heel het lichaam.
Bij MRI gaat men een radiofrequent antenne aanbrengen rond de regio die men in beeld wil brengen.
Men gebruikt de Larmor frequentie om de waterstofkernen te draaien. Men gaat golven insturen met
resonantiefrequentie gelijk aan de Larmor frequentie: zo kun je meer protonen van de lage in de hoge
energietoestand brengen. Er is nu even veel hoge als lage energie, waardoor er zich een vector (projectie)
in het X-Y vlak instelt.
bbcswebdav/pid-1645348-dt-content-rid-
13073097_1/courses/
UA_1059FBDBMW/MRI_%20Basic
Filmpje MRI! %20Physics%20%26%20a%20Brief
%20History_Subtitled.mp4
MRI is gebaseerd op NMR: nuclear magnetic resonance. De ‘benodigdheden’:
Interactie van bepaalde atomische kernen
Radiofrequente energie: deel van het EM spectrum 104-102 nm
o Golflengte, frequentie, amplitude, fase
Sterk magnetisch veld
MRI beelden worden opgebouwd uit voxels (volume elementen). Elk vierkantje op het beeld
correspondeert met een bepaald volume weefsel in het lichaam. De machine meet het NMR signaal van
elk van deze kleine volumes, lokaliseert ze in een 3D ruimte, en plot ze op een 256 op 256 of 512 op 512
matrix om een visueel beeld te krijgen.
Elektromagnetisme: door de flow van elektronenstroom zal een geassocieerd magnetisch veld ontstaan,
dit is 90° georiënteerd op de richting van de stroom.
Doordat de draad rond de nagel is gedraaid zullen alle kleine magnetische velden worden opgeteld tot
een groter magnetisch veld. De richting van dit veld kan bepaald worden door de rechterhandregel. De
nagel zelf wordt gebruikt om het magnetisch veld te conducteren naar het gewenste object, in dit geval
het object dat we willen oprapen.
Les 1: macroscopische beeldvorming. Niet-invasieve in vivo
beeldvorming.
Algemene exameninfo
Medische beeldvorming
Tools gebruikt in de kliniek om een diagnose te leveren. Er wordt steeds meer gebruik gemaakt van niet-
invasieve technieken.
Met elektromagnetische golven:
- X-ray imaging
o Standaard: RX scan zoals als je een botbreuk hebt
o CT (computerized tomography) = virtuele snedes doorheen een patiënt
- Radio-golven
o MRI
- Gamma stralen (nucleaire geneeskunde)
o PET: positron emission tomography
o SPECT: single photon emission computed tomography
Zonder elektromagnetische golven: ultrasound (met geluidsgolven)
MRI is een van de minst
schadelijke: geen
ioniserende straling
(ultrasound gebruikt geen
EM dus is nog veiliger).
PET en SPECT spannen hier
de kroon
,In de kliniek
- Ultrasound – echografie - MRI - PET/CT
- X-stralen - PET - SPECT/CT
- CT-scan - SPECT - PET/MRI
• = moleculaire beeldvormingstechnieken: injectie van een molecule, je kijkt dan waar je de molecule
terugvindt. Men gebruikt vaak een complementaire methode zoals CT.
Tomografie = virtuele (niet-invasieve) snedes (2D) doorheen een 3D object.
Niet-invasieve beeldvorming van proefdieren
- Micro Ultrasound – echografie - Micro MRI - Micro PET/CT
- Micro X-stralen - Micro PET - Micro SPECT/CT
- Micro CT-scan - Micro SPECT - Micro PET/MRI
Micro want de grootte van het object is kleiner dus de toestellen moeten een grotere resolutie hebben.
MRI: magnetische resonantie beeldvorming
Normaal: Nucleaire Magnetische Resonantie Beeldvorming (NMR), maar ‘nucleair’ heeft een negatieve
connotatie in de kliniek bij patiënten, vandaar MRI.
Men plaatst een klein toestel rond de regio van het lichaam dat men wilt beeldvormen. Er wordt een
groot magneetveld gebruikt, uitgedrukt in Tesla. 1 Tesla = 10.000 Gauss. Het aardmagneetveld is 0,5
Gauss. Bij de mens in de kliniek gebruikt men magneetvelden van 1-3 Tesla. Bij proefdieren 7 en 9,4 Tesla
doordat je hier een hogere ruimtelijke resolutie moet halen.
Rond het deel dat we willen bekijken plaatsen we een radiofrequente (RF) antenne: bij de muis een
antenne op het hoofd voor de beeldvorming van de hersenen.
Nucleair:
Een atoom bevat een kern (met protonen en neutronen) en elektronen. Nuclei worden gebruikt voor
NMR:
- Protonen en neutronen hebben een spin
- Als er een lading is (zoals bij protonen) zorgt de spin voor een klein magnetisch veld
- De beweging van de spinnende rotaties heffen elkaar op als je een proton en een neutron hebt
o Waterstof bv. heeft enkel een proton netto spin
o Enkel kernen met een oneven aantal in de kern gaan een netto spin hebben
- Waterstof heeft een halve spin, koolstof heeft een halve spin, natrium 3/2…
o Kunnen allemaal gebruikt worden in NMR
o H wordt vnl gebruikt voor beeldvorming omdat het zo veel voorkomt in het lichaam
Spinning nucleus die een positieve lading heeft en zo een elektrische stroom veroorzaakt volgens de
rechterduim regel: je creëert met de stroom een magnetisch moment µ.
Als een mens in een sterk magnetisch veld (geel) wordt gebracht: een mens bevat 63%
waterstofprotonen, deze gaan zich vnl oriënteren in de richting van het magnetisch veld, en soms
omgekeerd.
, De protonen in een down state hebben een hogere energietoestand, de protonen precesseren en spinnen
rond hun as. De frequentie waarmee ze spinnen = larmor frequentie. Deze frequentie wordt bepaald door
het magnetisch veld waarin je de protonen brengt. Elke magneet met een andere veldsterkte heeft een
andere resonantiefrequentie.
Er is meer magnetisatie in de upstate. Als je de vectoren optelt krijg je een netto transversale
magnetisatie in de Z-richting = som van alle vectoren in heel het lichaam.
Bij MRI gaat men een radiofrequent antenne aanbrengen rond de regio die men in beeld wil brengen.
Men gebruikt de Larmor frequentie om de waterstofkernen te draaien. Men gaat golven insturen met
resonantiefrequentie gelijk aan de Larmor frequentie: zo kun je meer protonen van de lage in de hoge
energietoestand brengen. Er is nu even veel hoge als lage energie, waardoor er zich een vector (projectie)
in het X-Y vlak instelt.
bbcswebdav/pid-1645348-dt-content-rid-
13073097_1/courses/
UA_1059FBDBMW/MRI_%20Basic
Filmpje MRI! %20Physics%20%26%20a%20Brief
%20History_Subtitled.mp4
MRI is gebaseerd op NMR: nuclear magnetic resonance. De ‘benodigdheden’:
Interactie van bepaalde atomische kernen
Radiofrequente energie: deel van het EM spectrum 104-102 nm
o Golflengte, frequentie, amplitude, fase
Sterk magnetisch veld
MRI beelden worden opgebouwd uit voxels (volume elementen). Elk vierkantje op het beeld
correspondeert met een bepaald volume weefsel in het lichaam. De machine meet het NMR signaal van
elk van deze kleine volumes, lokaliseert ze in een 3D ruimte, en plot ze op een 256 op 256 of 512 op 512
matrix om een visueel beeld te krijgen.
Elektromagnetisme: door de flow van elektronenstroom zal een geassocieerd magnetisch veld ontstaan,
dit is 90° georiënteerd op de richting van de stroom.
Doordat de draad rond de nagel is gedraaid zullen alle kleine magnetische velden worden opgeteld tot
een groter magnetisch veld. De richting van dit veld kan bepaald worden door de rechterhandregel. De
nagel zelf wordt gebruikt om het magnetisch veld te conducteren naar het gewenste object, in dit geval
het object dat we willen oprapen.
