Принципы магнітно-резонансної томографии

БАШКИРСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА НЕВРОЛОГІЇ З КУРСАМИ НЕЙРОХІРУРГІЇ І МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ Реферат на тему.

ПРИНЦИПЫ.

МАГНІТНО-РЕЗОНАНСНОЇ ТОМОГРАФИИ.

Уфа 2000.

Явище ЯМР було відкрито порівняно нещодавно у 1946 року, як відкриття якого F. Bloch і E. Purcell отримали Нобелівської премії. Проте метод МРТ вийшов далеко за межі лабораторних досліджень нещодавно — на початку 1980;х років і на сьогодні розвиток комп’ютерною та вимірювальної техніки й поява технологій створення однорідних магнітних полів поставили їх у один ряду зустрічей за методами КТ, а окремих випадках і вивели на перше место.

Річ у тім, що у КТ контрастність тканин пов’язані з єдиним параметром, що характеризує кожну тканину. — її рентгенівської щільністю, чи, як ще кажуть «електронної щільністю» речовини, тобто. здатністю шару речовини поглинати рент. випромінювання. Можна сміливо сказати, що КТ відбиває як б поверхове будова атомів речовини. Чим яскравіше виглядає тканину на КТ, тим вона плотнее.

МРТ будується по переизлучению радіохвиль ядрами водню (протонами), які у тканинах тіла, відразу після здобуття ними енергії від радиоволнового сигналу, яким опромінюють пацієнта. Отже, контрастність тканин відбиває особливості «внутрішніх», ядерних структур речовини, і її залежить від створення низки трьох чинників, як будова речовини, взаємодія між молекулами, молекулярне рух (дифузія, кровотік), що дозволяє як диференціювати на зображенні патологічні є і здорові тканини, ні і дає нагоду спостерігати відбиток функціональної діяльності окремих структур. Обираючи форму облучающего радиоволнового сигналу чи імпульсної послідовності, можна назвати впливом геть тканинну контрастність одного якогось параметра, і жодна і той самий тканину в одній МРТ може й світлої, але в інший — темной.

Дослідження МР томографії і пристрій МР томографа Прежде всього пацієнта поміщають всередину великого магніту, де є досить сильне постійне (статична) магнітне полі, орієнтоване в більшості апаратів вздовж тіла пацієнта. Під впливом цього поля ядра атомів водню у тілі пацієнта, які представляють маленькі магнитики, кожний із своїм слабким магнітним полем, орієнтуються належним чином щодо сильного поля магніту. Додаючи слабке змінне магнітне полі до статичному магнітному полю, вибирають область, зображення до. треба получить.

Потім пацієнта опромінюють радіохвилями, причому частоту радіохвиль підлаштовують в такий спосіб, щоб протони у тілі пацієнта могли поглинути частина енергії радіохвиль й змінити орієнтацію своїх магнітних полів щодо напрями статичного магнітного поля. Відразу після припинення опромінення пацієнта радіохвилями протони стануть повертатися в свої перші стану, випромінюючи отриману енергію, і це переизлучение викликатиме поява електричного струму у приймальнях котушках томографа. Зареєстровані струми є МР сигналами, до. перетворюються комп’ютером й закони використовують для побудови (реконструкції) МРТ. Відповідно етапах дослідження основними компонентами будь-якого МР томографа є: магніт, створює постійне (статична), зване зовнішнє, магнітне полі яке поміщають пацієнта градиентные котушки, створюють слабке змінне магнітне полі центральній частині основного магніту, зване градиентным, яке дозволяє вибрати область дослідження тіла пацієнт радіочастотні котушки — передають, використовувані до створення порушення у тілі пацієнта, і прийомні - для реєстрації відповіді порушених ділянок комп’ютер, який управляє роботою градиентной і радиочастотной котушок, реєструє обмірювані сигнали, опрацьовує, записує в свою пам’ять і вдається до на реконструкцію МРТ.

Будь-яке М полі характеризується індукцією М поля, яку позначають У. Одиницею виміру слугує 1 Тле (тесла).

У МРТ залежно від величини постійного магнітного поля розрізняють кілька типів томографов.

зі сверхслабым полем 0,01 Тле — 0,1 Тле із слабким полем 0,1 — 0,5 Тле з середнім полем 0,5 — 1.0 Тле із сильним полем 1.0 — 2,0 Тле зі сверхсильным полем >2,0 Тл Физические основи явища ЯМР.

Явище ЯМР пов’язані з поведінкою у магнітному полі магнітних моментів атомних ядер. Ядро атом складається з протонів і нейтронів. Усі частки постійно обертаються навколо своєї осі й володіють тому власним моментом кількості руху — спіном p. s. У цьому власний позитивний заряд протона обертається разом із і це створює згідно із законом електромагнітної індукції власне магнітне полі. Отже власне магнітне полі протона схоже полі постійного магніту і становить магнітний диполь із північно-східним і південним полюсами. Коли пацієнта поміщають всередину сильного магнітного поля МР-томографа, все маленькі протонні магніти тіла розгортаються у бік зовнішнього поля. До того ж, магнітні осі кожного протона починають обертатися навколо напрями зовнішнього магнітного поля. Це специфічне обертання називається прецесією, яке частоту — резонансної частотою чи частотою Лармора. Частота Л. пропорційна силі зовнішнього магнітного поля і як для ядер атома водню 42,58 МГц/Тс.

Більшість магнітних моментів протонів прецессируют убік «півночі», тобто. у бік, паралельному зовнішньому магнітному полю. Їх називають «паралельними протонами». Що Залишилося менша частина М моментів протонів прецессирует свої М моменти убік «півдня», тобто. практично антипараллельно зовнішньому маг. полю, це «антипараллельные протони». У результаті тканинах пацієнта створюється сумарний магнітний момент: тканини намагнічуються, та його магнетизм (М) орієнтується точно паралельно зовнішньому магнітному полю В0. Розмір М визначається надлишком паралельних протонів, який пропорційний силі зовнішнього М поля, але завжди вкрай малий. М також пропорційний числу протонів в одиниці обсягу тканини, тобто. щільності протонів. Значна кількість (приблизно 1022 в мл води) які у більшості тканин протонів обумовлює те що, що чистий магнітний момент досить великий, щоб індукувати електричний струм в розташованої поза пацієнта приймаючої котушці. Ці індуковані «МРсигнали» йдуть на реконструкції МР-изображения.

МР-сигнал.

Будь-яке магнітне полі може індукувати в котушці електричний струм, але передумовою при цьому є зміна сили поля. При пропущенні через тіло пацієнта вздовж осі y коротких ЕМ радіочастотних імпульсів М полі радіохвиль змушує М моменти всіх протонів обертатися по годинниковий стрілці довкола цієї осі. Щоб справа зрушила, необхідно, щоб частота радіохвиль дорівнювала ларморовской частоті протонів. Це і називають ядерним магнітним резонансом. Під резонансом розуміють синхронні коливання, й у цьому контексті це, що з зміни орієнтації магнітних моментів протонів М поля протонів і радіохвиль повинні резонувати, тобто. мати однакову частоту.

Після передачі 90-градусного імпульсу вектор намагниченности тканини (М) індукує електричний струм (МР-сигнал) у приймальній котушці. Приймальна котушка розміщається зовні досліджуваної анатомічної області, орієнтованому у бік пацієнта, перпендикулярно В0. Коли М обертається в площинах х-у, він індукує в котушці Еге струм, і це струм називають МР-сигналом. Ці сигнали використовують із реконструкції зображень МР-срезов. У цьому тканини з більшими на магнітними векторами будуть індукувати сильні сигнали і виглядати на зображенні яскравими, а тканини з малими магнітними векторами — слабкі сигнали і буде на зображенні темными.

Контрастність зображення: протонна щільність, Т1- і Т2-взвешенность.

Контраст на МР-изображениях визначається відмінностями в магнітних властивості тканин чи, точніше відмінностями в магнітних вектори, що обертаються у площині х-у і индуцирующих струми у приймальній котушці. Розмір магнітного вектора тканини передусім визначається щільністю протонів. Анатомічні області малим кількістю протонів, наприклад повітря завжди індукують дуже слабкий МР-сигнал, отже, завжди видаються на зображенні темними. Вода та інші рідини, з іншого боку, мали бути зацікавленими яскравими на МР-изображениях як мають дуже дорогу щільність протонів. Але це негаразд. Залежно від використовуваного щоб одержати зображення методу рідини можуть надавати як яскраві, і темні зображення. Причина цього у цьому, що контрастність зображення визначається як щільністю протонів. Певну роль грають трохи інших параметрів; два найважливіших із них — Т1 і Т2.

Протипоказання й потенційні опасности.

До нашого часу не доведені шкідливі ефекти які у МРТ постійних чи змінних магнітних полів. Проте, будь-який ферромагнитный об'єкт піддається впливу сильних магнітних зусиль і розташування будь-якого ферромагнитного об'єкта на місці, де його переміщення то, можливо небезпечним пацієнта, є абсолютною протипоказанням до застосування МРТ. Найбільш важливими й небезпечними об'єктами є внутрішньочерепні феромагнітні клипсы на посудинах і внутрішньоочні феромагнітні сторонні тіла. Найбільш важливими й небезпечними об'єктами є внутрішньочерепні феромагнітні клипсы на посудинах і внутрішньоочні феромагнітні сторонні тіла. Набольшая потенційна небезпека, що з цими об'єктами — важке кровотеча. Наявність кардіостимуляторів є абсолютною противопаказ. для МРТ. На функціонування цих приладів може вплинути магнітне полі, і, більше у тому електродах можуть индуцироваться електричні струми із можливим нагріванням эндокарда.

Передані радіочастотні хвилі завжди викликають нагрівання тканин. Для запобігання небезпечного нагріву максимально допустима енергія, випромінювана на пацієнта, регулюється міжнародними рекомендаціями. Перші місяці вагітності деякими авторами розцінюються як абсолютне протипоказання для МРТ ризик нагріву плоду. Протягом трьох міс. плід оточений щодо більший обсяг амниотической рідини і має вкрай обмеженими можливостями це про людське надлишкового тепла.