مطابق قانون تشدید یا رزونانس، هرگاه یک دیاپازون با فرکانسی نوسان کند، تنها دیاپازونی تحریک می شود که خود قادر به تولید همان فرکانس باشد، از این قانون استفا ده شده و دستگاه ، موج RF ای با همان فرکانس لارمور، ارسال می کند و این موضوع سبب تحریک گشتاور مغناطیسی لحظه ای و تغییر محور چرخش آن ها می شود. حال اگر این پالس RF تحریک بر داشته شود این گشتاورها به حالت اولیه باز می گردند و همانند قبل تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار خواهند گرفت و این بازگشت در میدان مغناطیسی سیگنال های پاسخی را آزاد می کند که از دریافت و پردازش آن ها میزان آب بدن (یون هیدروژن) در نواحی تحت پردازش قرار گرفته (که در مرکزمگنت قرار گرفته است)، مشخص شده و تمایز بین بافت های نرم، که هدف اصلی دستگاه MRI است، برآورده می شود.
اولین دستگاه MRI درسال۱۹۷۷میلادی توسط دامادین و همکارانش ساخته شد و امروزه به یکی از پیشرفته ترین و گران ترین تجهیزات پزشکی تبدیل شده است. از قسمت های مختلف یک دستگاه MRI می توان به مگنت، بخش کنترل، فرستندهRF، گرادیان ها، کویل های گیرنده و کامپیوتر بازسازی تصاویر اشاره کرد. در سال های اخیر تغییرات و پیشرفت هایی در این نوع سیستم ها صورت گرفته که عمده این تغییرات به نرم افزار یا اصطلاحا به کاربردهای آن ها خلاصه می شود.
کنگره های انجمن رادیولوژی امریکای شمالی Radiological Society of North America یا( )RSNA این امکان را فراهم می سازد تا سازندگان تجهیزات ودستگاه های MRI آخرین پیشرفت های خود را به نمایش بگذارند. در سال گذشته بزرگ ترین کمپانی های سازنده MRI جدیدترین پیشرفت های خود را در این زمینه به معرض نمایش قرار دادند که همان گونه که پیش بینی می شد، بیشترین تمرکز در زمینه کاربرد دستگاه های MRI به ویژه در ارتباط با تصاویر سه بعدی با رزولوشن بالا، تصویربرداری قلبی و تصاویر diffusion بدن بود.
در کنار عرضه این پیشرفت ها محصولات جدیدی نیز عرضه شده بود که با ساده کردن تصویربرداری و امکان پردازش ثانویه تصاویر، سرعت دستگاه و تعداد پذیرش بیماران را افزایش داده و علاوه بر این که بیمار احساس راحتی بیشتری می کند، باعث صرفه جویی در وقت نیز می شود.
به علاوه الگوریتم های جدید ارائه شده تکنیک های تصویربرداری موازی را نیز ارتقا دادند. کویل های جدید برای قسمت های مختلف بدن عرضه شده بودند که هماهنگ با سیستم های RF با تعداد کانال های متفاوت هستند.
( Integrated Parallel Acqusition Technique ) iPAT یا تصویربرداری موازی ابزار ی پویا است که امروزه نقش اساسی در تصویربرداری کلینیکی MRI ، بازی می کند. پیشرفت در iPAT جهت آشکارکردن و کشف روش هایی جدید همچنان ادامه دارد. نکته قابل توجه این است که باگذشت اندکی از عمرiPAT ، تغییرات بسیاری را در زمینه پروتکل های تصویربرداری ارائه کرده است که ما را وادار کرده به صورت مداوم از آن استفا ده کنیم.
iPAT شیوه ای جدید برای تصویربرداری سریع تر است.در این روش با استفا ده از Array Coil ها و تعداد بیشتری کانال های RF مستقل و اطلاعات مربوط به حساسیت کویل های گیرنده، زمان تصویربرداری کاهش داده می شود.یکی از مهم ترین عوامل موثر برزمان تصویربرداری MRI ، تعداد گام های ان کدینگ فازی است که تاثیر مستقیم نیزبر رزولوشن دارد بدین معنی که یک تصویر با ماتریس ۲۵۶*۲۵۶ به ۲۵۶ نمونه برداری نیازمند است و اگر تعداد نمونه برداری ها نصف شود باعث نصف شدن زمان در ازای پایین آمدن رزولوشن تصویر می شود. با کمک iPAT می توان با تعداد نمونه برداری های کمتر رزولوشن مورد نظر را به دست آورد. بدین ترتیب که در تصویربرداری معمولی پیش از هر نمونه برداری توسط یکی از گرادیان ها عملان کدینگ فازی ، صورت می پذیرد تا نقاط مختلف از نظر فاز از یکدیگر متمایز شوند. هنگامی که المان های کویل در جهت ان کدینگ فازی قرار گرفته باشند، عمل ان کدینگ می تواند با استفا ده از تفاوت حساسیت المان های کویل صورت پذیرد و سبب کاهش فعالیت گرادیان ان کدینگ فازی کاهش شود. البته فعال سازی Phase over sampling باعث کم شدن اثر iPAT شده و اگر Phase over sampling وجود نداشته باشد زمان تصویربرداری تقریبا به نسبت PAT factor پایین می آید که این فاکتوردر تصویربرداری ها حداکثر۱۶ در نظر گرفته می شود. iPAT به زبان ساده همان تکنیک ثابت نگاه داشتن رزولوشن در عین کاهش زمان است.مانند همیشه در MRI پارامترها با هم Trade off دارند و اعمال iPAT باعث کاهش سیگنال به نویز به نسبت ریشه دوم PAT factor خواهد شد. در تکنیکی به نام GRAPPA اطلاعات از هر coil به تعداد کمتر گرفته می شود و سپس با استفا ده از الگوریتم بازسازی تصویر GRAPPA واطلاعات حساسیت کویل ها، خطوط میانی نمونه برداری نشده محاسبه و جایگزین می شوند و K space تکمیل می شود . سپس با اعمال FFT روی این فضا، تصویر نهایی بازسازی می شود.
درتکنیک mSENSE نیز نمونه برداری ها با تعداد خطوط کمتری صورت می پذیرد و با اعمال FFT تصویر هریک به صورت مجزا تشکیل می شود سپس با کمک الگوریتم mSENSE و با استفا ده از اطلاعات حساسیت کویل ها، تصویر نهایی ساخته میشود. از آنجا که نمونه برداری های کمتر باعث به وجودآمدن آرتیفکت Fold over یا aliasing می شود در تصویر برداری هایی که تصویر نهایی aliasing دارد نمی توان از این تکنیک بهره گرفت چراکه الگوریتم، قابلیت تمایز بین سیگنال های اصلی و aliasing را ندارد. معمولا در تصویربرداری های با FOV کوچک این مشکل وجود دارد و بهتر است که از تکنیک GRAPPA کمک گرفته شود . پیش از معرفی iPAT تنها روش سرعت بخشیدن به تصویربرداری ها استفا ده از گرادیان های سریع تر بود و با توجه به محدودیت های فیزیولوِِِژیک، حداقل زمان های تصویربرداری قابل کاهش نبود، اما iPAT این مشکل را حل کرده و زمان را با کاهش گام های phase encoding کاهش داده است. استفا ده از iPAT محدودیت هایی نیز دارد، به طور مثال کویل های گیرنده باید array باشند و کویل های single مانندflex به تنهایی این قابلیت را دارا نیستند. ضمنا المان های انتخاب شده کویل های گیرنده باید در امتداد جهت ان کدینگ فازی قرار گرفته باشند و تعداد آن ها است که حداکثر مقدار PAT factor را تعیین می کند. از لحاظ سخت افزاری نیز هر المان کویل باید به یک کانال RF مجزا متصل شده باشد.
از مزایای کاربردی و دیگر iPAT می توان به افزایش رزولوشن تصویر در زمان های برابر اشاره کرد، همچنین در تصویربرداری های مغز و گردن diffusion prefusion EPI HASTE( ) آرتیفکت را کاهش داده و اعوجاج را از بین می برد. در تصویربرداریAbdominal Truefisp( ،HASTE ، )VIBE با کاهش زمان حبس تنفس، باعث راحتی بیشتربیمار و افزایش سرعت تصویربرداری می شود و نیز با کاهش آرتیفکت های حرکتی، تصاویر واضح تری را به وجود می آورد. در تصویربرداری های قلبی ( Cardiac ) و عروقی( آنژیوگرافی ) نیز مزایای iPAT قابل بهره برداری است. البته نکاتی در رابطه با استفا ده از iPAT نیز وجود دارد : به طورمثال هنگام استفا ده ازکویل مغز ۸ کانال بایستی از فیلتر نرمالیزه کننده استفا ده کرد تا بتوان تصویر یکنواختی به دست آورد. همچنین در تصویربرداری axial از شکم، تکنیک SENSE تصویر بهتری می دهد در صورتی که معمولا استفا ده از SENSE باعث نویز بیشتر در پس زمینه تصویر می شود. البته استفا ده از پدهای فاصله انداز بین کویل و بدن را نباید فراموش کرد.
در پروتکل های single shot مانند HASTE و EPI استفا ده از GRAPPA علاوه بر این که اعوجاج و آرتیفکت ها را کاهش می دهد امکان تصویربرداری با TE کمتر را نیز فراهم می سازد.
به عنوان یکی از پیشرفت های iPAT می توان به ۲iPAT اشاره کرد که در تصویربرداری سه بعدی استفا ده می شود. در تصویربرداری سه بعدی عمل ان کدینگ فازی در دو جهت صورت می گیرد و به جای یک Slice از یک Slab تصویربرداری می شود، در مورد ۲iPAT ، عمل ان کدینگ فازی در جهت Slice ها اعمال می شود و در صورتیکه تعداد المان های کویل در این جهت از یکبیشتر باشد، در این جهت نیز iPAT می تواند به کار رود. فاکتور PAT نهایی برابر با حاصلضرب فاکتورهای PAT در دو جهت ان کدینگ فازی است که یکی فاکتور PE و دیگری فاکتور D۳ نامیده می شود. ازجمله پروتکل هایی که از این روش استفا ده می کنند می توان به Gre و d ce۳fl و d vibe۳fl و trufi اشاره کرد. البته در جهت اسلایس ها فقط به صورت GRAPPA می توان از iPAT استفا ده کرد و محدودیت های دیگری نیز از جمله در FAT SAT یا استفا ده همزمان ازover sampling ، فوریه جزئی به وجود می آورد.
استفا ده از کویل های ماتریسی که درتکنولوژی TIM مورد استفا ده قرار می گیرند در سه حالCP ،dual ، triple قابل انجام است و در حالت Triple هر سه المان کویل به صورت مستقل عمل می کنند و به سه کانال مجزای RF متصل می شوندکه سبب می شوند بهترین بازدهی از iPAT به دست آید. از سوی دیگر قابلیت انعطاف بیشتری در انتخاب جهت ان کدینگ فازی فراهم می کند و به همین جهت در تصویربرداری های سه بعدی به خوبی مورد استفا ده قرار می گیرند.
● توجه به نکات ذیر در رابطه با iPAT توصیه می شود :
۱) المان های کویل درجهت ان کدینگ فازی قرار گرفته باشند.
۲) به تعداد لازم حداقل برابر با فاکتور PAT از المان های کویل انتخاب شده باشند.
۳) فاصله بین کویل و بدن از حداقل لازم برخوردار باشد به ویژه در شکم ،قلب و آنژیو .
۴)در پروتکل های single shot مانندEPI استفا ده از iPAT باعث بهبود کیفیت می شود و روی زمان تصویربرداری اثری ندارد.
۵) کاهش سیگنال به نویز بایستی مورد توجه قرار گیرد و در برخی موارد جبران سازی شود.
۶) هنگام استفا ده از mSENSE بایستی مطمئن شد که در جهت ان کدینگ فازی به اندازه کافی FOV بزرگ انتخاب شده باشد و در صورت نیاز از Phase over sampling استفا ده شود.
۷) هنگام استفا ده از iPAT با پروتکل های GRE (گرادیان اکو) استفا ده از حالت چند پاسخی( Multi echo ) امکان پذیر نیست.
