مقالات / پایان نامه ISI / دکتری دانشگاه آزاد / کارشناسی ارشد سازمان سنجش / تحصیل در خارج

دانشگاه ازاد www.azmoon.com دکتری کنکور دانشگاه آزاد کارشناسی ارشد www.azmoon.net اعلام نتایج دکتری
مشاوره دکتری | مشاوره پایان نامه | مشاوره مقالات isi مشاوره رزومه اساتید ارتقا رتبه مشاوره پروپوزال

 تلفن سفارش تبلیغات در سایت : 09374516431

آزمون دکتری آزاد آزمون دکتری دانشگاه آزاد نتایج دکتری منابع دکتری آزمون دکتری 92 ثبت نام دکتری آزمون دکتری آزاد آزمون دکتری 93 اخبار دکتری کارشناسی ارشد آزاد 92

مقالات مهندسی پزشکی (تفکیک نشده ها)مزايا و معايب MRI در يك روش تشخيصي

  (207 کیلو بایت )
نویسنده: سعیدبابادی - صادق مرکانی
پست الکترونیکی:



Magnetic Resonance Imaging) MRI به معني تصويربرداري به روش تشديد مغناطيسي است كه در آن مي توان با استفاده از امواج مغناطيسي و بدون تابش اشعه ايكس، اسكن هاي واضحي از بافت هاي مختلف بدن تهيه كرد. در سال 1970، پزشك و فيزيكدان آمريكايي دكتر ريموند دامادين تصميم گرفت اسكنري را براي تصويربرداري از بدن انسان بسازد. او در آزمايش‌هاي خود، سلول‌هاي بدخيم را از طريق جراحي وارد بدن موش‌ها كرد و سپس آن‌ها را مورد آزمون ‌‌ NMR  قرار داد. وي دريافت كه بافت توموري موش‌ها به تحريك مغناطيسي پاسخ مي دهد و هر يك از بافت‌هاي سالم و توموري يك نوع سيگنال خاص منتشر مي كنند. اين سيگنال‌ها بر حسب اينكه مربوط به بافت هاي سالم يا ناسالم باشند، مي توانند كنتراست خاصي بر روي تصاوير ايجاد كنند. چندي بعد دكتر دامادين به نقش بسيار حياتي ساختمان مولكول‌هاي آب در تصوير برداري‌MRI  پي برد. هر مولكول آب در واقع يك دو قطبي بسيار قوي است كه مي توان از آن براي ايجاد يك منبع قوي جهت توليد سيگنال‌هاي‌‌ MRI  استفاده كرد. سرانجام در سال 1977 او   و   همكارانش اولين اسكنرMRI  را جهت تصويربرداري از كل بدن انسان ساختند.‌

اصول فيزيكي و عملكردMRI
روش تصويربرداري‌MRI بر اساس تحريك پروتون اتم هيدروژن مولكول‌هاي آب و سپس دريافت و پردازش سيگنال‌هاي به‌دست آمده از آن‌ها انجام مي شود. هنگامي كه بيمار در يك ميدان مغناطيسي قوي تحت تابش امواج راديويي قرار مي گيرد، اطلاعاتي حاصل مي شود كه به كمك كامپيوتر، تصاوير بافت هاي بدن در سطوح و جهات مختلف به وجود مي آيند. امواج RF|‌ ، ميدان مغناطيسي پروتون ها را  در بدن تحت تاثير قرار مي‌دهد. سپس سيگنال هاي توليد شده توسط گيرنده در اسكنر جمع آوري مي‌شوند. اين سيگنال‌ها توسط كامپيوتر جهت ساختن تصاوير MRI|‌ ، پردازش مي شوند. تصاوير توليد شده وضوح بالايي دارند و مي توان هرگونه تغيير جزيي نسبت به الگوي اصلي يا شكل غير طبيعي تصاويررا كه به علت بيماري يا آسيبي خاص به وجود آمده اند تشخيص داد.‌
جديدترين كاربرد هاي تشخيصي MRI
در سال‌هاي اخير استفاده ازMRI|‌ در زمينه‌هاي گوناگون پزشكي از تشخيص سرطان تا كشف زود هنگام بيماري‌MS  به نحو چشم گيري گسترش يافته است. در ادامه به يكي از جديدترين كاربردهاي‌MRI  اشاره  مي كنيم.‌
تشخيص و درمان سرطان پروستات
محققان مركز جامع سرطان در دانشگاه ميشيگان آمريكا، مطالعاتي را بر روي موش‌ها انجام دادند و طي آن موفق به ابداع روشي جديد به نام‌Functional    Diffusion   Map  شدند. در اين روش از‌MRI  و نرم افزار مخصوصي استفاده مي‌شود كه هر گونه حركت  يا گسترش مايع دروني سلول‌هاي سرطاني را رديابي مي كند. به گفته يكي از محققان، روش‌FDM   به عنوان يك بيوماركر زود هنگام عمل مي كند و مي تواند نشانگر ميزان پاسخ تومور به درمان باشد كه همين امر از اتلاف وقت نيز جلوگيري مي‌كند. همچنين بر اساس مطالعه پژوهشگران دانشگاه كاليفرنيا، مي توان از روش هاي‌MRI  و‌MRS  به عنوان روشي كمكي در جراحي لاپاروسكوپي در خارج كردن  غده پروستات استفاده كرد. جراحي لاپاروسكوپي در آوردن غده پروستات كه موسوم به‌RALRP  است، روشي رايج و رو به گسترش است كه بر خلاف روش‌هاي قبلي كه به صورت جراحي باز انجام مي شد، به پزشك امكان لمس غده پروستات و ناحيه سرطاني را نمي‌دهد. با استفاده ازMRI  مي توان اطلاعات مفيدي را از جمله محل دقيق سرطان بر روي كيسه پروستات و بافت‌هاي عصبي-عروقي و ميزان گسترش سرطان در بدن در اختيار جراح قرار داد كه قبل و در حين عمل جراحي كمك فراواني خواهد كرد. بر اساس تحقيقي كه در دانشگاه سانفرانسيسكو صورت گرفته است، با توجه به گسترش سرطان به بيرون از كپسول غده پروستات،       مي توان بازگشت مجدد سرطان را پيش بيني كرد. در اين تحقيق كه متشكل از 74 بيمار مبتلا به سرطان پروستات بود، همه بيماران پيش از شروع درمان تحت تصويربرداري‌MRI  اندوركتال قرار گرفتند. پس از گذشت حدود 42 ماه، در 4 بيمار عود مجدد سرطان مشاهده شد كه تصاوير‌MRI  همه آن‌ها قبل از شروع درمان، نشانگر گسترش سرطان به بيرون از كپسول غده پروستات بود.‌

  Functional Magnetic Resonance Imaging )fMRI)

تكنيك جديد، fMRI در واقع نمايان كردن ساختارهايي است كه در عملكردهاي خاص مغز نقش دارند. تصاوير به‌دست آمده از اين تكنيك، رزولوشن بالايي داشته و فعاليت هاي مغزي را با روش هاي غير تهاجمي از طريق ثبت سيگنال هاي وابسته به سطح اكسيژن خون فراهم مي كند و توانايي نمايش مستقيم عملكرد مغزي، برداشت و درك ما را از روند فعاليت‌هاي مغزي و وضعيت عصبي افزايش مي دهد.‌fMRI بر پايه افزايش جريان خون عروق لوكال ( محل هايي كه فعاليت‌هاي عصبي مغز را سازماندهي مي كنند ) عمل مي كند. از آنجا كه فعاليت‌هاي عصبي در ترسيم صحيح ساختار و عملكرد مغزي بسيار مهم است، يكي از مهم‌ترين قابليت‌هاي fMRI ،‌نقشه برداري‌  عصبي است. نياز به نقشه هاي مجزاي مغزي هنگامي اهميت خود را نشان مي دهد كه حضور يك تومور مغزي، محل مورد انتظار فعاليتي را تغيير دهد  يا در يك ناحيه با فعاليت نامعلوم قرار گيرد. به دنبال به تصوير كشيدن سه بعدي مغز ،‌fMRI  مي تواند وقايع هماهنگ و همزمان مغز را مجزا كند. نمايش‌‌ چند سطري  ‌‌  فعاليت‌هاي مغز مي تواند شامل عملكردهاي ادراكي و كارهاي شناختي همزمان باشد كه از طريق تحريك بينايي و شنوايي حاصل شده است. براي انجامfMRI ،  از روش هاي گوناگوني استفاده مي شود كه برخي از آن‌ها عبارتند از :‌
 fMRI: تفاوتهاي مكاني در ميزان اكسيژنه بودن خون را بر مبناي تفاوت ويژگي هاي اكسي هموگلوبين و دي اكسي هموگلوبين و نيز تزويج فعاليت نرون و جريان خون اكسيژنه اندازه گيري مي كند.‌
Perfusion fMRI : گردش خون مخ را در مناطق مختلف بر مبناي تزريق وريدي متفاوت يك تركيب مغناطيسي در نواحي گوناگون مخ و نيز تزويج فعاليت نرون و جريان خون اكسيژنه اندازه گيري مي كند. ‌
  ‌Diffusion-Weighted fMRI :ميزان حركت تصادفي مولكول هاي آب را بررسي مي كند.‌
عضو مورد نظر در‌‌ fMRI  بايد كاملا بي حركت باشد. البته امكان اصلاح حركات خفيف به وسيله برنامه هاي پردازشي وجود دارد، اما حركات شديد قابل اصلاح نيست. همواره مساله اصلي در ‌‌ fMRI  اين است كه فعاليت‌هاي مغز در كدام قسمت اتفاق مي افتند.‌
     مزايا و معايب استفاده از  fMRI ‌
قدرت ايجاد تفكيك مكاني و زماني بالا، كاهش ريسك بررسي افراد سالم ، قابليت تكرار در شرايط مختلف و قابل اجرا بودن بر روي اسكنرهاي‌MRI  مدرن از جمله مزاياي استفاده از‌fMRI  است. در حالي‌كه حساسيت زياد نسبت به حركت سر، شرايط محيطي سخت جهت تحريك حسي و ترس احتمالي بيمار از شرايط آزمايش از معايب آن است.‌

  
پردازش تصوير و جداسازي بافت ها
مزيت MRI  نسبت به ساير روش‌هاي تصويربرداري تشخيصي ، قابليت تفكيك فضايي بالا و تشخيص بسيار خوب بافت هاي نرم است. عمل جداسازي يا بخش بندي تصاوير، تقسيم يك تصوير چند بعدي به گروهي از پيكسل هاي مرتبط است كه يك مرحله ضروري در بعضي از كاربردهاي پيشرفته تصوير برداري است.
بخش بندي دقيق بافت هاي مغزي جهت نمايش و اندازه گيري هاي سه بعدي نظير تعيين حجم و عمليات كلينيكي مانند طراحي جراحي، بررسي عملكرد بافت هاي مغزي، پرتو درماني و طرح درمان مورد نياز است. در بخش بندي تصاوير پزشكي، اجراي دقيق، سريع و حتي المقدور خودكار الگوريتم ها مدنظر است. گرچه تكنيك‌هاي بخش بندي زيادي تاكنون در مقالات آورده شده اند، اما بخش بندي تمام خودكار تصاوير MRI  همچنان به عنوان يك مشكل باقي مانده است كه معمولا به دليل نويز موجود در تصاوير ‌‌ MRI  است و در اثر محدوديت‌هاي زماني و امكانات تصويربرداري ايجاد شده است. مشكل ديگر وجود ناهماهنگي هاي فضايي‌ ‌موجود در سيگنال MRI  است. الگوريتم هاي اميد بخشي در اين زمينه وجود دارند، اما اغلب آن ها به تصاوير Multi-echo  و عمليات پيش و پس پردازش جهت بهبود بخش بندي نيازمند هستند. براي رسيدن به اين هدف، روش هايي چون فيلترهاي غير خطي، عمليات مورفولوژي و اتصال ارائه شده‌اند. برخي روش هاي موجود جهت حل مساله نويز تصاوير MRI  و همچنين ناهماهنگي هاي موجود، از مدل‌هاي ميدان هاي تصادفي ماركوف استفاده كرده‌اند. به كار بردن اين مدل ها نتايج مطلوبي را در بردارد، اما از مشكلات آن مي توان به حجم محاسبات بالا و پيچيدگي مفاهيم رياضي اشاره كرد. 4 پارامتر در كيفيت تصاوير MRI تاثير دارند:‌
1- ‌( SNR نسبت دامنه سيگنال به دامنه متوسط نويز )‌
2(  CNR -‌ نسبت كنتراست تصوير به دامنه متوسط نويز )‌
3- رزولوشن فضايي
4- مدت زمان اسكن
دستيابي به روش هاي خودكار كه بتوانند عمل جداسازي بافت ها را در كمترين زمان ممكن و با دقت بالا انجام دهند، از اهميت خاصي برخوردار است. تا كنون روش‌هايي چون عمليات مورفولوژي باينري، الگوريتم Watershed ، الگوريتم K-means ، مدل‌ MRF  و مدل كانتور فعال جهت جداسازي بافت هاي مغزي از يكديگر و ساير بافت ها ارائه شده اند.‌
ايمني در MRI ‌
در سيستم‌هاي MRI ، جهت اعمال ميدان مغناطيسي خارجي، يكي از انواع مغناطيس‌هاي دائمي، مقاومتي يا ابر رسانا به كار مي‌رود. تا كنون مطالعات زيادي بر روي تاثيرات احتمالي ميدان هاي ناشي از اين مغناطيس ها صورت گرفته است كه در هيچ‌يك از آن‌ها آثار زيان‌بار بيولوژيك دراز مدتي در اثر قرار گرفتن در معرض MRI  گزارش نشده است. البته در برخي مطالعات، آثار كم اهميت و برگشت پذير ناشي از ميدان هاي مغناطيسي مشاهده شده است. ايمپلنت هاي فلزي اثر جدي كه شامل گشتاور، گرما و آرتيفكت در تصاوير MRI  است، ايجاد مي ‌كنند، بنابراين بايستي هرگونه سابقه جراحي در بيماران پيش از انجام‌ MRI  مشخص شود. نكته مهم در مورد بيماراني است كه از پيس ميكر قلبي استفاده مي‌كنند.اين بيماران مطلقا نبايد تحت تصويربرداري MRI  قرار بگيرند. زيرا انجام آن ممكن است باعث شود  پيس ميكر در حالت غير همزمان كار كند. حتي بيماراني كه پيس ميكر خود را خارج كرده اند، به دليل آنكه ممكن است سيم‌هاي آن درون بدنشان باقي مانده باشد و با عمل كردن آن‌ها مانند يك آنتن و القاي جريان، سبب فيبريلاسيون شود، نبايد از روش MRI  استفاده كنند
منابع
. " Latest magnetic resonance imaging (MRI) applications "1
. 7002 , June 4, IHE Journal , issue N
2. كتاب جامع راديولوژي : http://www.prin.ir     ‌
3. پويا ولي زاده ، دكتر حميد سلطانيان زاده ، ‌" خودكارسازي بخش بندي تصاوير MRI  با تركيب قابليت هاي روش هاي خوشه بندي و مدل هاي شكل پذير " ، نهمين كنفرانس مهندسي پزشكي ايران ، 1378.‌
4. محمد توكلي ، ‌" تصويرگري به روش " fMRI ، سمينار درس الكتروفيزيولوژي ، 1386.‌

ماهنامه ی تخصصی مهندسی پزشکی


منبع : http://medicblog.blogfa.com/post-639.aspx
تاریخ انتشار : سه شنبه 22 بهمن1387