MRI Lesson 7- What is T1 & T2 & FID Free Induction decay - شرح الرنين المغناطيسي الزمن الأول والثاني скачать в хорошем качестве

MRI Lesson 7- What is T1 & T2 & FID Free Induction decay - شرح الرنين المغناطيسي الزمن الأول والثاني

بسم الله الرحمن الرحيم هذا هو الدرس السابع من كورس الرنين المغناطيسي MRI وصلنا في حديثنا إلى زمن ال T1 وال T2 فبعد أن وضعنا جسم الإنسان في المغناطيس وكانت البروتونات تدور بشكل عشوائي، فانتظمت جميعها وارسلنا موجات ال RF فاكتسبت البروتونات طاقة وتحولت إلى مغنطة عرضية وبدأت تدور بنفس ال Phase ثم بعد ذلك تبدأ هذه البروتونات بالدوران بجهات مختلفة كل واحد يدور بسرعة معينة فهنا تفعد دورانها مع بعضها بنفس ال Phase فنحصل على زمن ال T2 ثم تعود المغنطة العرضية إلى مغنطة طولية فنحصل على زمن ال T1 هذا هو ملخص الستة دروس السابقة وفي هذا الدرس سنفهم أكثر ما هو زمن ال T1 وال T2 بداية لنتحدث عن زمن ال T1 ما الذي يؤثر على زمن ال T1 كما قلنا فإن زمن الأسترخاء وفقدان البروتون لطاقته هو ما نقول عنه بزمن ال T1 فإذا فقد البروتون طاقته بسرعة فإن ال T1 سيكون قصير أما إذا أخذ وقت طويل حتى يفقد طاقته فإن ال T1 سيكون طويل والبروتون عندما يفقد طاقته فإن هذه الطاقة تنتقل إلى البروتونات المحيطة به فمثلاً عندما تكتسب جزيئات الماء طاقة فستتحرك بسرعة كبيرة وحتى تفقد هذه الطاقة إلى البروتونات المجاورة فإن تبادل الطاقة بين بروتون ذو طاقة عالية إلى بروتون ذو طاقة منخفضة فسيكون ذلك صعباً، لذلك سيأخذ وقتاً طويلاً وهذا ما يفسر الوقت الطويل التي تستغرقه جزيئات الماء حتى تفرغ كامل طاقتها وتعود لزمن الاسترخاء لذلك نقول أن السوائل ذات زمن T1 طويل سنأخذ مثال آخر لتتوضح الفكرة بشكل أفضل لنفترض هذه جزيئات شحوم تتميز جزيئات الشحوم بأنها لا تحتفظ بالطاقة التي تكتسبها لذلك فأن جزيئات الشحم عندما تكتسبت طاقة، فإنها تأخذ القليل من الطاقة وعندما تفرغ هذه الطاقة، فهي ليس لديها سوى القليل من الطاقة، فستستطيع تفريغها بسرعة وتعود لزمن الاسترخاء وهذا ما يفسر أن زمن ال T1 للشحوم قصير جداً إذا الخلاصة هي أن زمن ال T1 هو الزمن التي تستغرقه البروتونات حتى تفرغ طاقتها إلى البروتونات المحيطة بها وتعود إلى زمن الاسترخاء حيث تصبح المغنطة طولية. حسناً سننتقل الآن للحديث عن الزمن الثاني T2 كما قلنا أننا نعطي البروتونات طاقة فتتحول إلى مغنطة عرضية ثم تبدأ البروتونات بالدوران مع بعضها البعض دورانها مع بعضها البعض بنفس السرعة هي ما نريده هنا فهي هنا تدور بنفس الطور أو نقول بنفس ال phase ولكن ما إن تدور البروتونات بنفس ال phase حتى تخسر هذا التجانس بالدوران فيصبح كل بروتون يدور بسرعة مختلفة خسارة دورانها بنفس ال phase هو زمن ال T2 السؤال هنا : لماذا البروتونات لا تستمر بالدوران بنفس الفيز، ما الذي يجعلها تخرج من حالة الفيز هذه الجواب هنا : يعود لسببين : أولاً : عدم تجانس الحقل المغناطيسي الخارجي ثانيا: عدم تجانس المغنطة داخل الأنسجة سنفهم ماذا يعني ذلك بالتفصيل بالنسبة لعدم تجانس الحقل المغناطيسي الخارجي، فإن المغناطيس المستخدم من الصعب جداً أن يكون ذو قيم ثابتة بجميع أجزاءه فمثلاً للتوضيح فقط لنفترض قوة المغناطيس هنا 0.001 وهنا 0.002 هذا الاختلاف الصغير جداً يسبب اختلاف بسرعة دوران البروتونات فتخسر دورانها بنفس الفيز وسنتحدث فيما بعد كيف تم حل هذه المشكلة لكن حالياً يهمنا أن نعرف أن هذا أحد الأسباب التي تجعل البروتونات تخرج من الدوران بنفس الفيز السبب الثاني وهو عدم تجانس المغنطة داخل الأنسجة فإذا كنا ندرس جزيئات ماء نقي فجميع البروتونات ستكون متجانسة وسـأخذ وقتاً طويلاً حتى تفقد الدوران بنفس الفيز فهنا سيكون ال T2 طويلاً إما إذا كنا ندرس جزيئات ماء غير نقي سيكون الاختلاف بين الجزيئات سبباً بعدم تجانس المغنطة وسيلغي كل بروتون طاقة البروتون التي تجاوره وسيصبح كل بروتون يدور بسرعة مختلفة وبالتالي الخروج من الدوران بنفس الفيز وسينتهي زمن ال T2 بسرعة إذا زمن ال T2 للسوائل النقية طويل أما في السوائل الغير نقية فهو قصير زمن ال T1 هو زمن الاسترخاء وعودة المغنطة الطولية. زمن ال T2 هو زمن خروج البروتونات من الدوران بنفس الفيز ال T1 يعتمد على نوع المادة وقدرتها على الاحتفاظ بالطاقة زمن ال T1 في السوائل طويل أما زمن ال T1 في الشحم قصير أما ال T2 فيعتمد على مدى تجانس المادة، فزمن ال T2 للسوائل النقية طويل أما ال T2 للسوائل الغير نقية قصير وأخيراً زمن ال T1 أطول من زمن ال T2 ولفهم ذلك نحتاج إلى تطبيق عملي شاهد معي هذه بروتونات اعطيناها RF ، هنا بدأ الزمنين ال T1 و ال T2 اكتسبت البروتونات طاقة فتحولت إلى مغنطة عرضية ثم بدأت بالدوران مع بعضها بنفس الفيز ثم ستفقد دورانها بنفس ال فيز ، هنا انتهى زمن ال T2 بعذ ذلك يعود البروتون لحالة الاسترخاء إلى المغنطة الطولية فينتهي بذلك زمن ال T1 لذلك فهذا هو زمن ال T2 وهذا هو زمن ال T1 وهذا ما يفسر قولنا أن ال T1 أطول من ال T2 سنتحدث الآن عن فكرة جديدة : أولاً لنقم بإعطاء موجات RF فتنقلب المغنطة من الطولية إلى العرضية وتأخذ البروتونات نفس الفيز حيث تدور بنفس السرعة الآن نطفئ ال RF فتفقد البروتونات دورانها بنفس السرعة وبنفس الوقت تفقد المغنطة العرضية وتعود إلى المغنطة الطولية فترسم شكل حلزوني بهذا الشكل هذا التخامد الذي حصل نسميه (تخامد الأهتزاز الحر) لا يهم المعنى الحرفي ولكن يجب معرفة أنها تسمى باللغة الأنكليزية ب Free induction Deccay ويختصرونها ب FID ولفهمها بشكل أفضل شاهد معي: أثناء إيقاف موجات ال RF يحدث أمرين تذبذب Oscillation تخامد Decay التذبذب Oscillation يكون على الشكل التالي أما التخامد Decay فتنخفض الإشارة على هذا الشكل وبجمع هاتين الظاهرتين : التذبذب والتخامد نحصل على هذا الشكل وهي تعبر عن هذه الحالة وكما قلنا نسميها Free Induction Decay ولتبسيط الفكرة أكثر لنفترض أن لدينا مكرفون وأن الإشارة تصلنا على شكل صوت جرس فسنسمع صوت الإشارة بهذا الشكل (صوت جرس ينخفض تدريجياَ) وإذا أردنا رسم مخطط لهذا الصوت فسيظهر بهذا الشكل