Реферат на тему:
«Магнитно-резонансная томография»
Выполнили студентки: РіСЂ. 710243 РўСѓР·РёРЅР° РЎ.Р’., Бахтиева Рќ.Р,Решенита Р•..Р’., Никитина Рђ.Р .,Бутакова Рљ.Рђ.,Василова Рђ.Р .Проверила: Лисаневич Рњ.РЎ.
КАЗАНЬ 2014Содержание1.Введение..32.Метод магнитно-резонансной томографии..43.Виды аппарата....6По типу магнитов ...6Томографы открытого и закрытого типа...6Усилители и датчики, применяемые в МРТ...74.Что обследует МРТ...11Мозг......11Позвоночник....11Органы брюшной полости..12Почки и надпочечники.....12Суставы..................................135.Заключение..146.Список литературы..15
Введение.Магнитно-резонансная томография (МРТ) - это метод отображения, используемый, главным образом, в медицинских установках, для получения высококачественных изображений органов человеческого тела. МРТ основана на принципах ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), методе спектроскопии, используемом учеными для получения данных о химических и физических свойствах молекул. Метод был назван магнитно-резонансной томографией, а не ядерно-магнитной резонансной томографией (ЯМРТ) из-за негативных ассоциаций со словом "ядерный" в конце 1970-х годов. МРТ получила начало, как метод томографического отображения, дающий изображения ЯМР-сигнала из тонких срезов, проходящих через человеческое тело. МРТ развивалась от метода томографического отображения к методу объемного отображения.
МетодМагнитно-резонансная томография (МРТ) относится к числу самых современных методов обследования. Метод безвреден для здоровья пациента, так как во время исследования не используется ионизирующее излучение. Магнитно-резонансная томография (МРТ) позволяет диагностировать заболевание на ранних стадиях с высокой степенью достоверности. Прежде всего, пациента помещают внутрь большого магнита, где имеется довольно сильное постоянное (статическое) магнитное поле, ориентированное в большинстве аппаратов вдоль тела пациента.Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода.Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления» (релаксации) предварительно возбужденных протонов и это переизлучение будет вызывать появление электрического тока в приемных катушках томографа.Зарегистрированные токи являются МРсигналами, к. преобразуются компьютером и используются для построения (реконструкции) МРТ.Соответственно этапам исследования основными компонентами любого МРтомографаявляются:магнит, создающий постоянное (статическое), так называемое внешнее,магнитное поле, в которое помещают пациентаградиентные катушки, создающие слабое переменное магнитное поле вцентральной части основного магнита, называемое градиентным, которое позволяетвыбрать область исследования тела пациента.радиочастотные катушки - передающие, используемые для созданиявозбуждения в теле пациента, и приемные - для регистрации ответа возбужденныхучастковкомпьютер, который управляет работой градиентной и радиочастотнойкатушек, регистрирует измеренные сигналы, обрабатывает их, записывает в своюпамять и использует для реконструкции МРТ.Всякое М поле характеризуется индукцией М поля, которую обозначают В.Единицей измерения является 1 Тл (тесла).В МРТ в зависимости от величины постоянного магнитного поля различаютнесколько типов томографовсо сверхслабым полем 0,01 Тл - 0,1 Тлсо слабым полем 0,1 - 0,5 Тлс средним полем 0,5 - 1.0 Тлс сильным полем 1.0 - 2,0 Тлсо сверхсильным полем >2,0 Тл
РќР° РѕСЃРЅРѕРІРµ принципа создан целый СЂСЏРґ диагностических процедур: -РњР -диффузия.- дает возможность проследить Р·Р° движением молекул РІРѕРґС‹, находящихся внутри тканевых клеток. -Диффузная спектральная томография - СЃРїРѕСЃРѕР± дает возможность проследить СЃРІСЏР·Рё между нейронами. Рспользуется РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РїСЂРё остром нарушении кровообращения РІ головном РјРѕР·РіРµ.-РњР -перфузия. РЎРїРѕСЃРѕР± определения движения РєСЂРѕРІРё через ткани. Р’ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј используется для диагностики состояния печени Рё головного РјРѕР·РіР°.- РњР -спектроскопия. РЎРїРѕСЃРѕР± дает возможность выявить нарушения Р±РёРѕС…РёРјРёРё клеток, то есть нарушение обмена веществ РІ клетках. Метод позволяет выявить нарушение метаболизма РЅР° самых ранних стадиях, РєРѕРіРґР° никаких клинических проявлений еще нет.- РњР -ангиография. РЎРїРѕСЃРѕР± исследования состояния СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ. РќРµ требует применения контрастного вещества. РРЅРѕРіРґР° же, если необходимо получить очень контрастную картинку, применяются специальные контрасты, включающие парамагнетики.
Виды аппаратов
Устройство аппарата для томографии включает РІ себя:Главный магнит, Магнитные градиенты,Передатчик импульсов, Приемник импульсов, Устройство для приема Рё анализа данных,Оборудование для охлаждения Рё энергоснабжения.Приблизительно раз РІ РґРІР° РіРѕРґР° выпускаются принципиально новые РїСЂРёР±РѕСЂС‹ Рё старые СѓС…РѕРґСЏС‚ РЅР° свалку. Главным РІ томографе является магнит. Чем РѕРЅ сильнее, тем качественнее будет картинка Рё меньше время обследования. Р’СЃРµ томографы делятся РїРѕ мощности магнитного поля РЅР° пять классов: Первый класс – ультранизкие – сила магнитного поля меньше 0,1 РўР», Второй класса – РЅРёР·РєРёРµ – сила поля 0,1 – 0,5 РўР», Третий класс – средние – 0,5 – 1 РўР», Четвертый класс – высокие – 1 – 2 РўР», Пятый класс – ультравысокие – более 2 РўР». РџРѕ типу магнитов аппараты делятся РЅР° следующие РІРёРґС‹: РЎ постоянным магнитом. Такие магниты РІСЃРµ чаще используются РІ аппаратах РњР Рў, так как именно РѕРЅРё работают РІ устройствах открытого типа. Такие РїСЂРёР±РѕСЂС‹ РЅРµ вызывают Сѓ пациентов приступы Р±РѕСЏР·РЅРё замкнутого пространства Рё дают возможность медицинскому персоналу следить Р·Р° РёС… состоянием, Резистивные электромагниты также используются для открытых аппаратов, РЅРѕ обслуживание таких РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ обходится РІ значительно большие СЃСѓРјРјС‹, поэтому РёС… используют РІ СЃРІРѕРёС… конструкциях РІСЃРµ реже,Сверхпроводящие электромагниты РІ состоянии создавать поля РѕС‚ 0,35 РґРѕ 4 РўР», что является несомненным преимуществом. РќРѕ РѕРЅРё достаточно РґРѕСЂРѕРіРё, Р° охлаждение РёС… осуществляется только СЃ помощью жидкого гелия, что является РјРёРЅСѓСЃРѕРј РїСЂРёР±РѕСЂР°. Томографы открытого Рё закрытого типа Существует РґРІР° типа томографов: открытого типа Рё закрытого или туннельного. Закрытый томограф – это устройство, напоминающее РѕРіСЂРѕРјРЅСѓСЋ трубу. Р’ нем создается магнитное поле Рё туда РЅР° специальном столе закатывается пациент. Р’ СЃРІСЏР·Рё СЃ тем, что РїСЂРё определенных видах диагностики пациент находится РІ томографе довольно долго, РѕРЅ может испытывать дискомфорт РѕС‚ замкнутого пространства. Открытый томограф – это помещение, наподобие рентгеновского кабинета, РІ котором находится пациент. Рљ нему РІ любой момент может подойти медсестра или кто-либо РёР· родных. Рто отличное изобретение для пожилых, очень больных пациентов или маленьких детей. Рљ тому же, РІРѕ время выполнения томограммы можно сразу же проводить какие-либо лечебные мероприятия. Томограф может очень четко показать РІРёРґ головного РјРѕР·РіР°, СЃРїРёРЅРЅРѕРіРѕ РјРѕР·РіР°, суставов, внутренних органов (РєСЂРѕРјРµ полых), органов малого таза. РЎ помощью этого РІРёРґР° диагностики обнаруживаются опухоли, спинномозговые грыжи, нарушение строения или патологические процессы РІРѕ внутренних органах. Томограф показывает орган РІ РІРёРґРµ срезов. Таким образом, результат обследования – это большой лист, испещренный маленькими фотографиями каждого среза интересующего органа. Можно задать ширину среза – например, каждые РґРІР° сантиметра. Очень хорошо различаются Рё ткани. РўРѕ есть врач сразу поймет, СЃ чем имеет дело: жировой прослойкой, осколком кости или полостью, заполненной жидкостью.
Усилители, которые применяют РІ аппарате РњР Рў -многокаскадные. Коэффициент усиления Рё коэффициент частотных искажениймногокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления икоэффициентов частотных искажений каждого каскада.Нелинейные искажения многокаскадного усилителя РІ основномопределяются нелинейностью усилительного элемента оконечного каскада.Коэффициент шума многокаскадного усилителя РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј определяетсяшумами РІС…РѕРґРЅРѕР№ цепи Рё первого каскада. Для уменьшения шума РЅР° выходеусилителя необходимо иметь максимальный коэффициент усиления РїРѕ мощности,С‚.Рµ. усилитель должен быть согласован РїРѕ РІС…РѕРґСѓ Рё выходу.Многокаскадный усилитель усилитель электрических сигналов, РІ усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости РІ газах, вакууме Рё полупроводниках. Рлектронный усилитель может представлять СЃРѕР±РѕР№ как самостоятельное устройство, так Рё блок (функциональный узел) РІ составе какой-либо аппаратуры радиоприёмника, магнитофона, измерительного РїСЂРёР±РѕСЂР° Рё С‚. Рґ.Усилитель постоянного тока (РЈРџРў) усилитель медленно меняющихся входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется РІ автоматике, измерительной Рё аналоговой вычислительной технике.Рмпульсный усилитель усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения СЃ минимальными искажениями РёС… формы. Р’С…РѕРґРЅРѕР№ сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы РІ усилителе являются определяющими РїСЂРё нахождении формы сигнала РЅР° выходе. РћСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Рмпульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно РѕС‚ нуля герц, РЅРѕ РёРЅРѕРіРґР° РѕС‚ нескольких десятков герц, РІ этом случае постоянная составляющая РЅР° выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые Рё динамические искажения. Поскольку, как правило, РІС…РѕРґРЅРѕРµ напряжение РІ таких усилителях снимается СЃ широтно-импульсных модуляторов (РЁРРњ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то РѕРЅРё должны иметь очень большой коэффициент усиления РїРѕ мощности. Применяются РІ импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики Рё измерительной техники.Фотоэлектрические датчики небольшие РїРѕ размерам электронные устройства, способные РїРѕРґ воздействием электромагнитного излучения РІ РІРёРґРёРјРѕРј, инфракрасном Рё ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов РЅР° РІС…РѕРґ регистрирующей или управляющей системы. Фотоэлектрические датчики реагируют РЅР° непрозрачные Рё полупрозрачные предметы, РІРѕРґСЏРЅРѕР№ пар, дым, аэрозоли.Фотоэлектрические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) Рё воздействующим объектом отсутствует. Данное свойство оптических датчиков обуславливает РёС… широкое применение РІ автоматических системах управления. Дальность действия оптических датчиков намного больше, чем Сѓ РґСЂСѓРіРёС… типов бесконтактных датчиков. Усилитель градиентов- Градиент магнитного поляГрадие·нт (от [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]В gradiens, СЂРѕРґ. падеж gradientis шагающий, растущий)В В [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], СЃРІРѕРёРј направлением указывающий направление наискорейшего возрастания некоторой величины [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ], значение которой меняется РѕС‚ РѕРґРЅРѕР№ точки пространства Рє РґСЂСѓРіРѕР№ ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), Р° РїРѕ величине (модулю) равный быстроте роста этой величины РІ этом направлении.Если Р±С‹ каждая РёР· трех спиновых областей испытывала разное магнитное поле, можно было Р±С‹ отобразить РёС… положения. Градиент магнитного поля - это именно то, что позволяет сделать это. Градиентом магнитного поля является изменение магнитного поля РІ зависимости РѕС‚ положения. Одномерный градиент магнитного поля - это изменение относительно РѕРґРЅРѕРіРѕ направления, тогда как двумерный градиент - изменение относительно РґРІСѓС…. Наиболее используемым РІРёРґРѕРј градиентом РІ магнитно-резонансной томографии является одномерный линейный градиент магнитного поля. Одномерный градиент магнитного поля вдоль РѕСЃРё x магнитного поля Bo означает, что магнитное поле увеличивается РїРѕ направлению x. Длина вектора показывает величину магнитного поля.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Градиенты магнитного поля РїРѕ направлениям x, y Рё z обозначаются символами Gx, GyВ Рё Gz, соответственно.Система радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографаРзобретение относится Рє области устройств для медицинской диагностики, Р° именно Рє магнитно-резонансным томографам. Технический результат, заключающийся РІ возможности исследования объекта СЃ помощью бескабельной приемной катушки, достигается путем того, что РІ системе радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа РІ катушечном устройстве передачи возбуждающего радиочастотного сигнала РІС…РѕРґ предварительного усилителя соединен последовательно СЃ цепью передающей катушки Рё первого конденсатора, Рє точке соединения между СЃРѕР±РѕР№ которых подключен РІС…РѕРґ возбуждающего радиочастотного сигнала, Р° коммутирующий блок включен параллельно РІС…РѕРґСѓ предварительного усилителя.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
http://www.findpatent.ru/img_show/499944.html- более четкий СЂРёСЃСѓРЅРѕРє.Система работает следующим образом.Р’ режиме передачи возбуждающий сигнал РѕС‚ усилителя мощности (РЅРµ показан) поступает РЅР° РІС…РѕРґ 7 возбуждающего радиочастотного сигнала Рё далее РЅР° передающую катушку 5 индуктивности. РџСЂРё этом коммутирующий блок 4, замыкая РІС…РѕРґ предварительного усилителя 3, защищает его РѕС‚ повреждения мощным сигналом Рё образует РёР· передающей катушки 5 индуктивности Рё конденсатора 6 параллельный резонансный колебательный контур, ток РІ котором, протекая через катушку 5 индуктивности, создает РІ ней переменное магнитное поле, возбуждающее систему СЃРїРёРЅРѕРІ исследуемого объекта. Блок 12 развязки, подключенный параллельно приемной катушке 10 индуктивности, расстраивает контур, РЅРµ позволяя влиять РЅР° переменное магнитное поле передающей катушки 5 индуктивности.Р’ режиме приема переменное магнитное поле прецессирующих СЃРїРёРЅРѕРІ исследуемой области объекта наводит РДС РІ приемной катушке 10 индуктивности. Блок 12 развязки РІ указанном режиме отключен РѕС‚ параллельного контура, образованного приемной катушкой 10 индуктивности Рё конденсатором 11 Рё настроенного РЅР° рабочую частоту передающего сигнала, поэтому РІ контуре протекает ток, усиленный Р·Р° счет резонанса. Ртот ток Р·Р° счет индуктивной СЃРІСЏР·Рё наводит сигнал РІ передающей катушке 5 индуктивности. Поскольку коммутирующий блок 4 РІ режиме приема размыкает РІС…РѕРґ предварительного усилителя 3, то передающая катушка 5 Рё конденсатор 6 образуют последовательный контур, имеющий почти нулевой импеданс РЅР° рабочей частоте, РІ результате чего наведенный РЅР° передающей катушке 5 индуктивности сигнал оказывается почти полностью приложенным Рє РІС…РѕРґСѓ предварительного усилителя 3, который выполнен таким образом, что минимальный коэффициент шума достигается РїСЂРё эквивалентном сопротивлении источника сигнала, лежащем РІ диапазоне эквивалентного сопротивления приемной катушки 10.
Приемно-передающее радиочастотное устройство Рє магнитно-резонансному сканеру для ортопедического магнитного томографаРзобретение относится Рє медицинской технике, Р° именно приемно-передающему радиочастотному устройству Рє магнитно-резонансному сканеру для ортопедического магнитного томографа. Устройство содержит формирователь возбуждающего радиоимпульса, блок усиления радиоимпульса, передатчик, приемник радиочастотного сигнала, приемную Рё передающую радиочастотные катушки, соединенные соответственно СЃ приемником Рё передатчиком. Передающая Рё приемная радиочастотные катушки совмещены РІ РѕРґРЅРѕР№ приемно-передающей катушке. Формирователь возбуждающего радиоимпульса связан через коммутатор СЃ блоком усиления радиоимпульса, выполненным РІ РІРёРґРµ магазина усилителей СЃ различными коэффициентами усиления для каждого типа приемно-передающей катушки. РџСЂРё этом РІС…РѕРґ коммутатора соединен СЃ выходом первого компаратора, первый РІС…РѕРґ которого соединен СЃ блоком памяти. Для опознавания типа приемно-передающей катушки РІ каждую РёР· РЅРёС… встроена RC-цепочка. Р’С…РѕРґ RC-цепочки соединен СЃ задатчиком ступенчатого напряжения, Р° выход - СЃРѕ вторым компаратором. Второй РІС…РѕРґ компаратора соединен СЃ задатчиком ступенчатого напряжения, Р° выход - СЃРѕ счетчиком времени задержки, второй РІС…РѕРґ которого также соединен СЃ задатчиком ступенчатого напряжения, Р° выход - СЃРѕ вторым РІС…РѕРґРѕРј первого компаратора. Рспользование изобретения позволяет снизить мощность Рё ослабить влияние высокочастотного электромагнитного поля РЅР° организм человека. 2 РёР».Целью настоящего изобретения являются снижение мощности высокочастотного передатчика Рё ослабление влияния высокочастотного электромагнитного поля РЅР° организм пациента.Схема приемно-передающего радиочастотного устройства работает следующим образом. Сформированный РІ формирователе радиоимпульса 1 возбуждающий сигнал поступает РЅР° блок усилителей амплитуды радиоимпульса 2. Коммутатор 6 управляет включением того или РёРЅРѕРіРѕ усилителя. РџСЂРё этом СЃ выхода передатчика 3 РЅР° приемно-передающую катушку 5 Р±СѓРґСѓС‚ поступать сигналы различной мощности РІ зависимости РѕС‚ подключенного РЅР° РІС…РѕРґ передатчика усилителя. Управление схемой коммутации осуществляется РІ зависимости РѕС‚ типа катушки. РЎ этой целью РІ каждую катушку встроена RC-цепочка, причем емкость конденсатора уникальна для каждой катушки Рё определяет время задержки RC-цепочки. Расчетные времена задержки хранятся РІ блоке памяти 8, подключенном Рє первому компаратору 7. Для определения фактического времени задержки, индивидуального для каждого типа катушки Р·Р° счет различия емкостей, перед началом исследования РЅР° RC-РІС…РѕРґ катушки подается зондирующее ступенчатое напряжение амплитудой U max. Одновременно это же напряжение стартует счетчик времени 13. Остановка счетчика 13 РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РІ момент, РєРѕРіРґР° напряжение РЅР° выходе RC-цепочки достигнет СѓСЂРѕРІРЅСЏ U max. Сравнение напряжений осуществляет второй компаратор 11. РџСЂРё достижении текущего напряжения значения U max срабатывает второй компаратор 11 Рё останавливает счетчик времени. Полученное значение времени задержки СЃ выхода счетчика поступает РЅР° РІС…РѕРґ первого компаратора 7, РІ котором РѕРЅРѕ сравнивается СЃРѕ всеми расчетными временами, хранящимися РІ блоке памяти 8. Р’ зависимости РѕС‚ результатов сравнения коммутатор 6 подключает РѕРґРёРЅ РёР· усилителей.Аналогово-цифровой преобразователь- (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) устройство, преобразующее РІС…РѕРґРЅРѕР№ аналоговый сигнал РІ дискретный РєРѕРґ (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется РїСЂРё помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).Что Обследует РњР Рў.Обследование РјРѕР·РіР° Рспользуется для определения различных заболеваний. РћС‚ РґСЂСѓРіРёС… РІРёРґРѕРІ исследования отличается тем, что для РњР Рў РЅРµ являются препятствием кости черепа, поэтому получается четкое послойное изображение тканей. Обнаруживает:- Острый инфаркт головного РјРѕР·РіР°, -Нарушение структуры тканей, -Рзменения, вызванные ушибами, -Воспаления инфекционного происхождения, -Новообразования, -Злокачественные новообразования, -Аневризмы, Васкулит, -Нарушение состояния турецкого седла, -Офтальмологические заболевания, -Увеличенное внутричерепное давление, Нарушения состояния СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ. РЎ помощью метода можно очень четко выявить наличие, локализацию Рё размер холестериновых бляшек РЅР° сосудах, различить форму инсульта, Р° также заблаговременно выявить вероятный инфаркт РјРѕР·РіР°. Показания: -Вероятность рассеянного склероза,- Мучительные приступы цефалгии (головной боли),-РЎСѓРґРѕСЂРѕРіРё,- Нарушение сознания Рё координации, -Нарушение РїСЃРёС…РёРєРё, -Нарушение способности Рє запоминанию информации,- Вероятность энцефаломиелита, -Нарушение работы органов чувств. Для исследования разных органов, находящихся РІ области головы, используются разные режимы. Аппарат дает возможность детально изучить состояние орбиты глаз, тканей РјРѕР·РіР°, эпифиза, гипофиза, внутреннего СѓС…Р°, продолговатого Рё промежуточного РјРѕР·РіР°, Р° также мозжечка. Перед операцией РЅР° головном РјРѕР·РіРµ также нередко назначается РњР Рў, позволяющая заранее спланировать С…РѕРґ операции, сделать ее наименее травматичной для пациента. РЎ помощью этого метода можно эффективно продиагностировать состояние головного РјРѕР·РіР°, РЅРµ нанося ущерб организму, РІ удобных для пациента условиях. РџСЂРё этом современные томографы дают очень высокое качество картинки.ПозвоночникРР· всех существующих методов обследования позвоночного столба этот наиболее современный Рё совершенный. Р’ С…РѕРґРµ обследуются РІСЃРµ отделы позвоночника РїРѕ очереди. Врач РІРёРґРёС‚ костные образования, СЃРѕСЃСѓРґС‹, РјСЏРіРєРёРµ волокна, окружающие позвоночный столб, Р° также нервные окончания. Рто дает возможность точно определить, что РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РІ органе. Р—Р° РѕРґРЅРѕ обследование можно получить полную информацию Рѕ состоянии межпозвоночных РґРёСЃРєРѕРІ, РїРѕР·РІРѕРЅРєРѕРІ, корешков СЃРїРёРЅРЅРѕРіРѕ РјРѕР·РіР°, оболочек Рё близлежащей мускулатуры. Обнаруживает: -Межпозвоночные грыжи Рё протрузии,- Остеохондроз любого отдела позвоночника, -Переломы, излишнюю мобильность РїРѕР·РІРѕРЅРєРѕРІ, вывихи,- Рзменение формы всего позвоночного столба: излишнюю прогнутость или прямоту, Р° также искривления,- Смещение костных структур,- Сужение СЃРїРёРЅРЅРѕРјРѕР·РіРѕРІРѕРіРѕ канала, Остеопороз, Болезнь Бехтерева, -Новообразования, -Болезнь Рейтера,- Ревматоидный артрит, -Нарушение состояния СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ,- Нарушение кровообращения позвоночника РІ острой стадии,- Рнфекционные поражения тканей позвоночника. Обследование выявляет дистрофические процессы РІРѕ всех типах тканей, Р° также заболевания, протекающие СЃ разрушением миелиновых оболочек нервных окончаний: рассеянный энцефаломиелит Рё рассеянный склероз. Показано обследование РІ случае вероятности онкологического недуга. Рђ метастазирование опухоли можно выявить РЅР° самых начальных ступенях развития. Очень помогает РњР Рў хирургам перед оперативным вмешательством РЅР° позвоночнике. РЎРЅРёРјРєРё позволяют врачу наиболее точно провести вмешательство Рё минимизировать вероятность нежелательных эффектов.Органы брюшной полости.РњР Рў брюшной полости позволяет выявить заболевания желчного пузыря Рё протоков, печени, селезенки, поджелудочной железы, надпочечников Рё почек. Обнаруживает: -Новообразования, РІ том числе злокачественные СЃ метастазами, -Абсцесс печени,- Р–РёСЂРѕРІРѕРµ перерождение тканей печени,- Цирроз печени, Кисты Рё иные доброкачественные образования, -Гепатоцеребральная дистрофия,- Нарушение целостности органов брюшной полости вследствие травмы, -Панкреатит, -Холецистит калькулезный, -Нарушение строения СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ, -Ршемические явления,-Нарушения формирования органов.
Показания:- Признаки калькулезного холецистита или неинфекционной желтухи,- Вероятность опухоли,- Болезненное изменение объема печени или селезенки, -Вероятность метастазирования опухоли,- Вероятность изменения кровообращения (инфаркт, тромб),- Воспалительные процессы РІ брюшной полости, -Вероятность спаек,-Вероятность гематом, РєРёСЃС‚ Рё РґСЂСѓРіРёС… доброкачественных образований, -Симптомы «острого живота» неясной этиологии, -Вероятность дегенеративных явлений внутренних органов, -Необходимость изучения состояния лимфатических СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ Рё узлов. Р’ С…РѕРґРµ терапии новообразований также используется данный метод обследования, который позволяет контролировать эффективность лечения. Перед РњР Рў нередко назначают ультразвуковое обследование, дающее общие наметки. РЎ помощью же томографии можно наиболее точно определить состояние болезни. Обычно процедура проводится после специальной подготовки. Р’ экстренных же случаях диагностика РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ без подготовки.Почки Рё надпочечники.Рспользуется РІ случае необходимости точного определения характера новообразований, РїСЂРё сужении почечных СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ, нарушении функции мочеточников, злокачественных процессах, абсцессах, ушибах, воспалениях, нарушении формирования органов. РњР Рў позволяет обнаружить новообразования уже РЅР° первичных стадиях формирования. Определяет: -Объем органа, Р° также отдельных его частей, -Внутреннее строение почки, -Наличие Рё СЂРѕСЃС‚ РєРёСЃС‚, -Наличие доброкачественных новообразований, -Наличие злокачественных новообразований, Р° также метастазов, -Нарушение состояния СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ почек, -Нарушение работы почек, -Нарушение состояния мочевыводящих путей.Очень эффективно РњР Рў РїСЂРё скоплении жидкости РІ паренхиме (особенно РІ тех случаях, РєРѕРіРґР° РґСЂСѓРіРёРµ методы диагностики неэффективны Рё РїСЂРё противопоказаниях Рє РЅРёРј). Рспользуется для контроля над РїСЂРѕРІРѕРґРёРјРѕР№ терапией. РРЅРѕРіРґР° (РїСЂРё определении новообразований) делается СЃ контрастным веществом. Рљ противопоказаниям, РєСЂРѕРјРµ общих, прибавляется еще почечная недостаточность.Суставы.Для обследования суставов применяются самые сильные магнитные поля. Только так можно получить качественную картинку сустава. Р’ СЃРІСЏР·Рё СЃ тем, что исследование очень качественно выявляет состояние РјСЏРіРєРёС… тканей, находящихся СЂСЏРґРѕРј СЃ костью, его назначают для определения состояния больших суставов, например, плечевых или коленных. Очень часто назначается РњР Рў РїСЂРё спортивных Рё РґСЂСѓРіРёС… видах травм. Выявляются дегенеративные процессы РІ суставах, например, РїСЂРё нарушениях целостности суставных поверхностей или РїСЂРё воспалениях хронического характера. Заметны Р±СѓРґСѓС‚ даже мельчайшие травмы сухожилий, которые РЅРµ обнаружатся РЅР° рентгене. Показания: -Новообразования костной ткани или близлежащих РјСЏРіРєРёС… тканей, -Хронические воспалительные Рё дегенеративные процессы суставов, -Спортивные травмы, -Переломы стрессового характера,- Повреждения костей, -Разрывы сухожилий, -Остеомиелит.
Заключение.РћСЃРЅРѕРІРѕР№ прогресса современной лучевой диагностики (РІ том числе Рё РњР Рў) является развитие цифровых технологий, обеспечивающих возможность математической обработки изображений (например, создание многоплоскостных Рё трехмерных реконструкций), компьютерного моделирования хирургических вмешательств, получения функциональной информации (например, картирование РєРѕСЂС‹ головного РјРѕР·РіР°). РћСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ технологическое совершенствование современной РњР Рў состоит РІ постоянном увеличении скорости томографии, дальнейшей специализации обследований Рё развитии программ компьютерной обработки изображений.Р’ значительной части случаев РњР Рў используется как метод уточняющей диагностики Сѓ пациентов, ранее обследованных СЃ помощью рентгенографии, РЈР—Р, РљРў, сцинтиграфии. РџСЂРё этом РњР Рў обеспечила переход РІ лучевой диагностике РѕС‚ принципа “от простого Рє сложному” Рє принципу “наибольшей информативности”, заменив СЃРѕР±РѕР№ целый СЂСЏРґ ранее использовавшихся методик. Несмотря РЅР° высокую стоимость РњР -обследования, присущие этому методу оптимальное соотношение стоимость/эффективность Рё высокая клиническая значимость - РїСЂРё правильно выбранных показаниях Рє исследованию - определяют продолжающееся Р±СѓСЂРЅРѕРµ развитие Рё распространение РњР Рў.
РЎРїРёСЃРѕРє литературы.1.В Рверт Блинк. РћСЃРЅРѕРІС‹ магнитно-резонансной томографии: Физика.
2. Хорнак Дж. Рџ. РћСЃРЅРѕРІС‹ РњР Рў (1996-1999)В
3. Рстория РњР Рў.
Рисунок 1Заголовок 315
educontest.net
Введение
Р’ последние РіРѕРґС‹ метод магнитно-резонансной томографии (РњР Рў) стал популярным методом формирования послойных изображений внутренней структуры органов. Рто РЅРµ случайно; метод РњР Рў прошел стремительный поэтапный цикл развития, начиная СЃРѕ РґРЅСЏ открытия. Сегодня почти каждая больница или клиника для диагностики патологии имеет РѕРґРёРЅ или несколько МРсканеров, позволяющих получать более точные Рё четкие изображения внутренних органов. Р’ настоящее время метод продолжает активно развиваться.
В сочетании с превосходным контрастным разрешением изображения, МРТ безопасна для человека, в пределах разумного, за счет использования радиоволн и магнитного поля, в отличие от рентгеновских и КТ исследований, применяющих рентгеновское излучение.
По мере распространения МРТ повышается потребность в более квалифицированном персонале. С разработкой каждого нового программного обеспечения управление МРсканером упрощается, но необходимость надлежащего понимания принципов работы МРТ остается. В МРТ используются такие совокупности параметров, как время повторения, время эхо, угол переворота, фазовое кодирование и др. Понимание этих параметров важно для получения качественных МРизображений.
1. Рстория метода магниторезонансной томографии
У метода МР- томографии не было определенной даты основания. Скорее историю развития метода можно охарактеризовать долгим периодом накопления знаний благодаря работам многих исследователей, физиков и математиков, что позволило в конце 20 в. применить явление ядерного магнитного резонанса в диагностической визуализации.
МРТ не возникла бы как важнейший инструмент медицинской диагностики без работ Жана Батиста Жозефа Фурье, который еще вначале 19 в. описал преобразование Фурье - математическую основу получения МР-томограмм.
Р’ 1946 Рі. РґРІРѕРµ ученых - Феликс Блох Рё Рдвард Рњ. Пурселл независимо РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР° открыли явление ядерного магнитного резонанса, благодаря чему РІ 1952 Рі. РёРј была присуждена Нобелевская премия РїРѕ физике. РћРЅРё установили, что СЏРґСЂРѕ ведет себя РїРѕРґРѕР±РЅРѕ магниту, Р° заряженная частица, такая как протон, вращающаяся РІРѕРєСЂСѓРі собственной РѕСЃРё, имеет магнитное поле, известное как магнитный момент СЏРґСЂР°. Открытие было сведено РёРј РІ уравнение, названное уравнением Блоха. Теоретические исследования были подтверждены экспериментально РІ начале 1950-С… РіРѕРґРѕРІ. Р’ 1960 РіРѕРґСѓ были разработаны спектрометры ядерно-магнитного резонанса для аналитических целей. РќР° протяжении 1960 Рё 1970 РіРѕРґРѕРІ ЯМРспектрометры широко использовались РІ академических Рё индустриальных исследованиях.
Предпосылками открытия ЯМРявились работы РјРЅРѕРіРёС… РґСЂСѓРіРёС… исследователей, занимающихся физикой магнитного ядерного резонанса РІ первой половине 20РІ. Р’ 1924 Рі. Вольфганг Паули предположил наличие СЃРїРёРЅР° СЏРґСЂР°. Р’ 1025 Рі. Джордж Уленбек Рё Самуэль Гаудсмит ввели понятие «спин электрона». Р’ 1926 Рі. Паули Рё Чарльз Гальтон Дарвин обосновали РЅРѕРІРѕРµ понятие СЃ позиций теории квантовой механики. Р’ 1933 Рі. Отто Штерн Рё Вальтер Герлах обнаружили возможность измерения СЃРїРёРЅР° СЏРґСЂР°. Рзмерением СЃРїРёРЅР° СЏРґСЂР° РІ эти же РіРѕРґС‹ успешно занимался Рсаак Раби, который благодаря сотрудничеству СЃ Корнелиусом РЇРєРѕР±РѕРј Гортера РІ 1938 опубликовал статью «Новый метод измерения ядерного магнитного момента». Р’ 1942 Рі. вышла статья Гортера, РІ которой ученый Р·Р° авторством Раби упоминает термин «ядерный магнитный резонанс». Рљ сожалению, Вторая мировая РІРѕР№РЅР° внесла СЃРІРѕРё коррективы РІ С…РѕРґ научных исследований, РІ том числе РІ области физики РЇРњР : РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… странах РѕРЅРё были сильно сокращены или РІРѕРІСЃРµ РЅР° время приостановлены.
Р’ послевоенные РіРѕРґС‹ прелагались усилия РїРѕ использованию эффекта ядерного магнитного резонанса РІ различных областях науки Рё техники. Такая работа велась Рё РїРѕ изучению возможностей использования этого физического феномена РІ медицине. Р’ 1955 Рі. РСЂРёРє Одеблад Рё Гуннар Линдстром впервые зарегистрировали ядерный магнитный резонанс in vivo РІ тканях животных. Р’ 1956 Рі. Олег Жардецкий исследовал РЇРњР РїРѕ натрию РєСЂРѕРІРё, эритроцитов, плазмы. Р’ 1965 Рі. Браттон измерил времена релаксации Рў1 Рё Рў2 скелетной мышцы живой лягушки. Р’ 1967 Рі. Лигон измерил РЇРњР РІРѕРґС‹ РІ СЂСѓРєРµ живого человека. Р’ 1968 Рі. Джексон Рё Ланхам получили РЇРњР -сигнала РѕС‚ живого животного. Р’ конце 1960-ых РіРѕРґРѕРІ РјРЅРѕРіРёРµ ученые занимались изучением времен релаксации различных живых тканей, среди таких исследователей наибольшее значение имели работы американских специалистов - Хатчинсона, Хазлвуда, РљСѓРєР°, Виена, Хансена, Реймонда, РҐРѕРїРєРёРЅСЃР°, Дамадиана. Р’ 60-ые РіРѕРґС‹ также обсуждались возможности использования метода для измерения скорости кровотока РІ сосудах.
Тем РЅРµ менее РІСЃРµ эксперименты, Рѕ которых шла речь выше, РЅРµ позволяли пространственно локализовать регистрируемый РњР -сигнал РѕС‚ ядер исследуемой ткани. Р’ то же время, РІ рентгенологии Рє этому времени начали использовать томографический метод получения изображений (С‚.Рµ. неразрушающую послойную визуализацию органов Рё тканей). Поэтому уже РІ 1971 Рі. Полом Лаутербургом для реализации возможности получения РњР -томограмм, используя феномен РЇРњР , было предложено использовать метод реконструкции изображений РїРѕ обратным проекциям (как РІ методе компьютерной томографии) Рё градиентные магнитные поля РІ 3-С… проекциях. Р’ 1973 Рі. Лаутербург опубликовал изображения РїСЂРѕР±РёСЂРѕРє СЃ РІРѕРґРѕР№, Р° РІ 1974 Рі. - РіСЂСѓРґРЅРѕР№ клетки мыши. Рменно открытие Лаутербурга совершило революцию РІ использовании РЇРњР РІ медицинской диагностике, поскольку РѕРЅРѕ обозначило принцип построения изображений. Рспользуя достижения Лаутербурга, Ричард РСЂРЅСЃ РІ 1975 Рі. предложил вместо метода реконструкций РїРѕ обратным проекциям РїСЂРё построении РњР -томограмм использовать переключение градиентных магнитных полей РІРѕ времени. Рто был блестящий прорыв РІ технологии получения диагностических изображений, открытие принципа, который используется РІ РњР -томографах Рё РІ настоящее время. Р’ 1991 РіРѕРґСѓ Ричард РСЂРЅСЃС‚ был удостоен Нобелевской премии РїРѕ С…РёРјРёРё Р·Р° достижения РІ области импульсных РЇРњР Рё РњР Рў.
Р’ 1973 Рі. Петер Мэнсфилд представили одномерную интеферограмму СЃ разрешением менее 1 РјРј, Р° через РіРѕРґ совместно СЃ Аланом Гаровейем получил патент РЅР° построение изображений СЃ помощью РЇРњР . Р’ 1975 Рі. Мэнсфилд Рё РРЅРґСЂСЋ Рђ. Маудсли впервые получили изображения человека in vivo.
Р’ 1977 Рі. Хиншау, РџРѕР» Боттомли Рё Нейл Холланд получили изображения запястья, Дамадин - РіСЂСѓРґРЅРѕР№ клетки человека, РҐСЊСЋ Клау Рё РЇРЅ Р . РЇРЅРі - томограммы РіСЂСѓРґРЅРѕР№ Рё брюшной полостей человека. Р’ 1979 Рі. Виллиам РњСѓСЂ представили корональные Рё сагиттальные томограммы человеческого головного РјРѕР·РіР°. Джим Хутчисон Рё Билл Рдельштейн разработали СЃРїРёРЅ-пакетный метод.
В 80-ые годы шла усиленная работа над совершенствованием метода МР-томографии. В 1981 г. Роджер Ордидж создал серию движущихся МР-изображений в режиме кино-петли. В 1982 г. Роберт Н. Мюллер разработал методику «переноса намагниченности», в 1986 г. была разработана последовательность RARE («быстрое спин-эхо»), а также последовательность FLASH, позволившая в дальнейшем разрабатывать градиентные последовательности.
Первые томографы для исследования тела человека появились в клиниках в 1980-1981 годах, а сегодня томография стала целой областью медицины.
Также несколько слов необходимо создать о разработке МР-контрастных препаратов. Возможность создания таких веществ обсуждалась американскими специалистами - Марией Еленой Мендонцей-Диас, полом С. Лаутербургом, Робертом Браншем, Геральдом Вольфом, а коммерческое производство началось в Европе фирмой Шеринг, получившей патент на Gd-DTPA. В 1984 г. Денис Х. Капп и Вольфганг Шернер опубликовали МР-томограммы с контрастным усилением. В 1988 г. Магневист был разрешен к применению. В 1991 г. компанией Никомед был разработан препарат Омнискан.
В 2003 году американским ученым Питеру Мэнсфилду и Полу Лаутербуру была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за изобретение исследования в области МРТ.
2. Физические основы МРТ
МРТ (магнитно-резонансная томография) - метод получения послойного изображения органов и тканей организма с помощью феномена ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).
Физические принципы, лежащие РІ РѕСЃРЅРѕРІРµ РњР -томографии, достаточно сложны. Если систему, находящуюся РІ постоянном магнитном поле, облучить внешним переменным электромагнитным полем, частота которого точно равна частоте перехода между энергетическими СѓСЂРѕРІРЅСЏРјРё ядер атомов, то СЏРґСЂР° начнут переходить РІ вышележащие РїРѕ энергии квантовые состояния. Рначе РіРѕРІРѕСЂСЏ, наблюдается избирательное (резонансное) поглощение энергии электромагнитного поля. РџСЂРё прекращении воздействия переменного электромагнитного поля возникает резонансное выделение энергии.
Магнитно-резонансное исследование опирается на способность ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи.
Ртим свойством обладают СЏРґСЂР°, которые содержат нечетное число нуклонов, РІ частности H, РЎ, F Рё P. Рти СЏРґСЂР° отличаются ненулевым СЃРїРёРЅРѕРј Рё соответствующим ему магнитным моментом.
Современные МР-томографы «настроены» на ядра водорода, т.е. на протоны (ядро водорода состоит из одного протона). Протон находится в постоянном вращении. Следовательно, вокруг него тоже имеется магнитное поле, которое имеет магнитный момент или спин. При помещении, вращающегося протона в магнитное поле возникает прецессирование протона (нечто вроде вращения волчка) вокруг оси, направленной вдоль силовых линий приложенного магнитного поля. Частота прецессирования, называемая также резонансной частотой, зависит от силы статического магнитного поля. Например, в магнитном поле напряженностью 1 Тл (тесла) резонансная частота протона равна 42,57 МГц.
Расположение прецессирующего протона в магнитном поле может быть двояким: по направлению поля и против него. В последнем случае протон обладает большей энергией, чем в первом. Протон может менять свое положение: из ориентации магнитного момента по полю переходить в ориентацию против поля, т.е. с нижнего энергетического уровня на более высокий.
Обычно дополнительное радиочастотное поле прикладывается в виде импульса, причем в двух вариантах: более короткого, который поворачивает протон на 90°, и более продолжительного, поворачивающего протон на 180°. Когда радиочастотный импульс заканчивается, протон возвращается в исходное положение (говорят, что наступает его релаксация), что сопровождается излучением порции энергии. Время релаксации протона строго постоянно. При этом различают два времени релаксации: T1 - время релаксации после 180° радиочастотного импульса и Т2 - время релаксации после 90° радиочастотного импульса. Как правило, показатель T1 больше Т2.
С помощью специальных приборов можно зарегистрировать сигналы (резонансное излучение) от релаксирующих протонов, и на их анализе построить представление об исследуемом объекте. Магнитно-резонансными характеристиками объекта служат 3 параметра: плотность протонов, T1 и Т2. T1 называют спин-решетчатой, или продольной, релаксацией, а Т2 - спин-спиновой, или поперечной, релаксацией. Амплитуда зарегистрированного сигнала характеризует плотность протонов или, что то же самое, концентрацию элемента в исследуемой среде. Что же касается времени T1 и Т2 то они зависят от многих факторов (молекулярной структуры вещества, температуры, вязкости и др.).
Следует дать РґРІР° пояснения. Несмотря РЅР° то, что метод основан РЅР° явлении РЇРњР , его называют магнитно-резонансным (РњР ), опуская «ядерно». Рто сделано для того, чтобы Сѓ пользователей РЅРµ возникало мысли Рѕ радиоактивности, связанной СЃ распадом ядер атомов. Рвторое обстоятельство: РњР -томографы РЅРµ случайно «настроены» именно РЅР° протоны, С‚.Рµ. РЅР° СЏРґСЂР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Ртого элемента РІ тканях очень РјРЅРѕРіРѕ, Р° СЏРґСЂР° его обладают наибольшим магнитным моментом среди всех атомных ядер, что обусловливает достаточно высокий уровень РњР -сигнала.
3. Построение изображений
Если предположить, что магнитное поле РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕ РЅР° 100% (что РЅРµ так), то РІСЃРµ протоны РІ организме вращались Р±С‹ СЃ Ларморовой частотоq. Рто также означает, что РІСЃРµ протоны возвращали Р±С‹ сигнал. Как узнать, РѕС‚ головы или РѕС‚ РЅРѕРі поступает сигнал? Р’ общем, РјС‹ этого РЅРµ знаем. Если оставить РІСЃРµ как есть, РјС‹ РЅРµ получим хорошее изображение; или точно РЅРµ то, которое ожидали. РћРЅРѕ будет содержать только нераз-борчивые пятна. Решение нашей проблемы может быть найдено РІ свойствах Р Р§ волны, Р° именно: фаза, частота Рё амплитуда. Сначала РјС‹ разделим тело РЅР° элементы объема, известные как вокселы. Затем закодируем воксел таким образом, что протоны, содержащиеся РІ нем, Р±СѓРґСѓС‚ испускать Р Р§ волну СЃ известной фазой Рё частотой. Амплитуда сигнала зависит РѕС‚ количества протонов РІ вокселе.
Сначала примем некоторые допущения:
·Будем получать аксиальные изображения мозга.
В·Рспользуем магнит СЃ полем 1.5 Рў.
·Магнитное поле однородно и покрывает все тело с ног до головы.
Когда мы помещаем пациента в магнит, все протоны от головы до пальцев ног выравниваются вдоль B0. Они вращаются с Ларморовой частотой 63.6 МГц (Рисунок 31).
При использовании 90º РЧ импульса возбуждения для перевода вектора намагниченности в плоскость X-Y, все протоны реагируют и возвращают сигнал, но откуда поступает сигнал: от головы или ног - мы не знаем.
При включенном Z-градиенте в этом направлении генерируется дополнительное магнитное поле, накладывающееся на B0. Обозначение +Gz на Рисунке показывает, что поле B0 у головы немного сильнее, чем в изоцентре магнита. Более сильное поле B0 означает более высокую Ларморовую частоту. Вдоль всего наклона градиента поле B0 различно и, следовательно, протоны вращаются с разными частотами. Поэтому, протоны головы будут вращаться немного быстрее, чем в изоцентре. Для протонов ног - обратная картина. Рисунок показывает, что частота вращения протонов ног составляет 63.5 МГц, в изоцентре магнита все еще 63.6 МГц, а протоны головы имеют частоту 63.7 МГц.
(Рти частоты взяты РІ качестве примера; РІ действительности разница между частотами гораздо меньше).
Теперь, если РјС‹ применим Р Р§ импульс СЃ частотой 63.7 МГц, прореагируют ТОЛЬКО протоны РІ тонком срезе головы, потому что РѕРЅРё - единственные, вращающиеся СЃ этой же самой частотой. Теперь для РѕРґРЅРѕРіРѕ направления (Z-направления) РјС‹ знаем, откуда поступает сигнал. Рто - большое достижение.
Для дальнейшего кодирования протонов на очень короткое время включается градиент Gy. В течение этого времени в anterior-posterior направлении создается дополнительное магнитное поле градиента. В этом случае передние протоны будут вращаться немного быстрее, чем задние протоны.
РР·-Р·Р° этого различия протоны больше РЅРµ вращаются РІ фазе. Взглянув РЅР° протоны 1 Рё 2, РјС‹ СѓРІРёРґРёРј, что протон 1 накопил большую фазу РїРѕ сравнению СЃ протоном 2. РљРѕРіРґР° градиент Gy выключен, каждый протон РІ срезе вращается СЃ одинаковой частотой, РќРћ каждый имеет различную фазу. Рто называется кодированием фазы.
После второго процесса кодирования необходимо сделать следующий шаг в поиске точного определения непосредственного источника сигнала.
Мы можем определить две вещи:
.Сигнал поступает из среза головы. (Кодирование среза)
.Сигнал содержит ряд РЧ волн, имеющих одинаковую частоту, но разные фазы. Можно отличить, поступает ли сигнал с передней или задней сторон. (Кодирование фазы)
Все, что нам нужно сделать, - выполнить еще одно кодирование для определения стороны поступления сигнала: левая, центральная или правая часть головы.
Для кодирования левого-правого направления включается третий и последний градиент Gx, создающий дополнительное магнитное поле в этом направлении.
Протоны с левой стороны вращаются с более низкой частотой, чем с правой. Они накапливают дополнительный сдвиг фазы из-за различий в частотах, но - что крайне важно - уже приобретенная разность фаз, полученная при кодировании фазы градиента на предыдущем шаге, сохраняется. Теперь возможно определить, поступает ли сигнал с левой, центральной или правой стороны среза.
Давайте подведем итог и взглянем, чего мы достигли в течение всего процесса:
.Gz градиент выбрал аксиальный срез.
.Gy градиент создал строки с разными фазами.
.Gx градиент сформировал столбцы с разными частотами.
Как видите, были созданы маленькие объемы (вокселы). Каждый воксел имеет уникальную комбинацию частоты и фазы. Количество протонов в каждом вокселе определяет силу (амплитуду) РЧ волны.
Полученный сигнал, поступающий из различных областей (вокселей) мозга, содержит сложное сочетание частот, фаз и амплитуд. Компьютер получает это огромное количество информации и затем происходит «чудо'. Приблизительно через 0.25 секунды компьютер проанализирует данные и создаст изображение.'Чудо» - математический процесс, известный как двумерное преобразование Фурье (ДПФ), которое позволяет компьютеру вычислить точное размещение и интенсивность (яркость) каждого воксела.
4. Определение и выделение среза
магнитный резонансный томография физический
В томографическом эксперименте определение и выделение среза имеет важнейшее значение. Они определяются характеристиками возбуждающего импульса.
Определение среза. Простейший жесткий импульс РЅРµ имеет четкой ширины полосы Рё поэтому РЅРµ позволяет достаточно хорошо определить срез. Чтобы улучшить четкость определения ширины полосы частот Р Р§-импульса, РјС‹ должны придать импульсу определенную форму, С‚.Рµ. менять его амплитуду РІРѕ времени. РЁРёСЂРѕРєРѕ используются гауссовы Рё sinc-импульсы, РёР· которых второй дает наилучший профиль среза. Ртот импульс имеет математическое определение sinc(x)=sinx/x.
В то время как Фурье-образ гауссианы является также гауссианой, Фурье-образ sin-импульса близок к идеальному прямоугольному профилю. Однако sinc-импульс не оптимален для многих импульсных последовательностей, поэтому за последние годы разработано много альтернативных профилей импульсов.
Подбор среза. Мы можем выразить величину градиента либо в мТл/м, Либо Гц/м. Поскольку импульс имеет фиксированную ширину полосы (в предположении, что длительность импульса поддерживается постоянной), то уменьшение величины градиента уменьшает число Гц/м, а это ведет к увеличению толщины среза.
Наложение РЧ-импульса в отсутствии каких-либо градиентов поля приведет к возбуждению всего образца. Если градиент поля включен одновременно с РЧ-импульсом, то магнитное поле, а с ним и резонансная частота, будут меняться в зависимости от положения точки измерения внутри образца. РЧ-импульс на частоте резонанса создает возбуждение в центре магнита, где градиент не создает никакого эффекта. Ядра, находящиеся вне центра, не могут быть возбуждены РЧ-импульсом на частоте Лармора.
То расстояние (или, что то же, толщина среза), внутри которого выполняются условия резонанса для центра магнита, определяется интервалом частот (шириной полосы), содержащихся в возбуждающем импульсе и величиной градиента магнитного поля. Если РЧ-импульс содержит только точно определенную полосу частот, то возбуждение произойдет лишь точно определенного интервала положений, что соответствует точному подбору места среза внутри образца.
Длительность РЧ-импульса и связанная с нею ширина его полосы - второй фактор, влияющий на толщину среза. Чем длительнее импульс, тем тоньше будет срез. Практически для уменьшения толщины среза удлиняются время появления эха. Поскольку это время измеряется от центра импульса, то более длительные импульсы для получения более тонких срезов ведут к необходимости удлинения начального времени появления эха, а это, в свою очередь влияет, на экспозицию, артефакты изображения и на констраст.
Рзменение частоты Р Р§-импульсов соответствует смещение положения резонирующих ядер РѕС‚ центра образца. Таким образом, РјС‹ можем передвигать срез РІ любое нужное нам положение вдоль выбранной РѕСЃРё. Для поперечного среза градиента, образующий этот срез, прикладывают вдоль РѕСЃРё z, Р° для коронального среза соответствующий градиент прикладывают вдоль РѕСЃРё y градиент вдоль x - создаст сагиттальный срез.
5. Преимущества метода МРТ
Важнейшим преимуществами МРТ по сравнению с другими методами лучевой диагностики является:
·отсутствие ионизирующего излучения и как следствие эффектов канцеро- и мутагенеза, с риском возникновения которых сопряжено (хотя и в очень незначительной степени) воздействие рентгеновского излучения.
·МРТ позволяет проводить исследование в любых плоскостях с учетом анатомических особенностей тела пациента, а при необходимости - получать трехмерные изображения для точной оценки взаиморасположения различных структур.
·МРТ обладает высокой мягкотканной контрастностью и позволяет выявлять и характеризовать патологические процессы, развивающиеся в различных органах и тканях тела человека.
·МРТ является единственным методом неинвазивной диагностики, обладающим высокой чувствительностью и специфичностью при выявлении отека и инфильтрации костной ткани.
·развитие МР-спектроскопии и диффузионной МРТ, а также создание новых органотропных контрастных препаратов является основой развития «молекулярной визуализации» и позволяет проводить гистохимические исследовании in vivo.
·МРТ лучше визуализирует некоторые структуры головного и спинного мозга, а также другие нервные структуры, в связи с этим она чаще используется для диагностики повреждений, опухолевых образований нервной системы, а также в онкологии, когда необходимо определить наличие и распространенность опухолевого процесса
·Список заболеваний, которые можно обнаружить с помощью МРТ, внушителен: воспалительные, дистрофические и опухолевые поражения сосудов и сердца, органов грудной и брюшной полости, поражение лимфатических узлов, паразитарные процессы и другие патологии.
6. Ограничения и недостатки МРТ
·большая продолжительность исследования (от 20 до 40 мин)
·обязательным условием получения качественных изображений является спокойное и неподвижное состояние пациента, что определяет необходимость седации у беспокойных пациентов или применения анальгетиков у пациентов с выраженным болевым синдромом
·необходимость пребывания пациента в неудобном, нефизиологичном положении при некоторых специальных укладках (например, при исследовании плечевого сустава у крупных пациентов)
·боязнь замкнутого пространства (клаустрофобия) может быть непреодолимым препятствием для проведения обследования
·технические ограничения, связанные с нагрузкой на стол томографа, при обследовании пациентов с избыточной массой тела (обычно более 130 кг).
·ограничением к проведению исследования может оказаться окружность талии, несовместимая с диаметром туннеля томографа (за исключением проведения обследования на томографах открытого типа с низкой напряженностью магнитного поля)
·невозможность достоверного выявления кальцинатов, оценки минеральной структуры костной ткани (плоские кости, кортикальная пластинка)
·не позволяет детально характеризовать паренхиму легких (в этой области она уступает возможностям КТ)
·в значительно в большей степени, чем при КТ, возникают артефакты от движения (качество томограмм может быть резко снижено из-за артефактов от движения пациента - дыхания, сердцебиения, пульсации сосудов, непроизвольных движений) и металлических объектов (фиксированных внутри тела или в предметах одежды), а также от неправильной настройки томографа
·существенно ограничивается распространение и внедрение данной методики исследования из-за высокой стоимостью самого оборудования (томографа, РЧ-катушек, программного обеспечения, рабочих станций и т.д.) и его технического обслуживания
7. Перспективы развития МРТ
Основой прогресса современной лучевой диагностики (в том числе и МРТ) является развитие цифровых технологий, обеспечивающих возможность математической обработки изображений (например, создание многоплоскостных и трехмерных реконструкций), компьютерного моделирования хирургических вмешательств, получения функциональной информации (например, картирование коры головного мозга). В последние десять лет в странах Западной Европы и США наблюдается повсеместный отход от традиционных аналоговых технологий радиологии (статичное изображение на пленке) с их планомерной заменой на цифровые носители информации. Вместе с тем уже во многих российских медицинских центрах хранение диагностических изображений осуществляется в цифровых архивах на основе магнитных лент или жестких дисков, а результаты всего обследования передаются пациенту на лазерном компакт-диске.
Развитие цифровой радиологии является основой создания телерадиологических сетей (в том числе интегрированных в больничную систему электронной истории болезни) для проведения удаленных консультаций. Основное технологическое совершенствование современной МРТ состоит в постоянном увеличении скорости томографии, дальнейшей специализации обследований и развитии программ компьютерной обработки изображений.
Заключение
Р—Р° последние РіРѕРґС‹ метод магнитно-резонансной томографии, РІ дальнейшем РњР Рў, стал популярным Рё широко доступным методом формирования изображений сечений тела. Рто РЅРµ случайно; метод РњР Рў прошел стремительный поэтапный цикл развития, начиная СЃРѕ РґРЅСЏ открытия. Сегодня каждая уважающая себя больница или клиника для диагностики патологии имеет РѕРґРёРЅ или несколько МРсканеров, позволяющих получать более точные Рё четкие изображения внутренних органов. Р’ настоящее время метод продолжает активно развиваться.
В сочетании с превосходным контрастным разрешением изображения, МРТ безопасна для человека, в пределах разумного, за счет использования радиоволн и магнитного поля, в отличие от рентгеновских и КТ исследований, применяющих рентгеновское излучение.
По мере распространения МРТ повышается потребность в более квалифицированном персонале. С разработкой каждого нового программного обеспечения управление МРсканером упрощается, но необходимость надлежащего понимания принципов работы МРТ остается. В МРТ используются такие совокупности параметров, как TR (время повторения), TE (время эхо), Flip Angle (угол переворота), Phase Encoding (фазовое кодирование) и др. Всестороннее понимание этих параметров крайне важно для получения качественных МРизображений.
Список литературы
1.Системы Рё РїСЂРёР±РѕСЂС‹ для С…РёСЂСѓСЂРіРёРё, реанимации Рё замещения органов: учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ РїРѕ дисциплине «Медицинские РїСЂРёР±РѕСЂС‹, системы Рё комплексы»/Р”.Р’. Белик, РќРѕРІРѕСЃРёР±РёСЂСЃРє: РР·Рґ-РІРѕ НГТУ, 2010
2.РћСЃРЅРѕРІС‹ РњР Рў: Физика / Рверт Блинк, переведено РЅР° СЂСѓСЃСЃРєРёР№ язык Макаровой Екатериной, 2000
.Магнитный резонанс РІ медицине: РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ учебник Европейского Форома РїРѕ магнитному резонансу/Рџ.Рђ. Р РёРЅРєР°, СЂСѓСЃСЃРєРёР№ перевод РїСЂРѕС„. Р.Р. Федина, Брункер Медицинтехник ГмбХ
Теги: Метод магнитно-резонансной томографии Реферат Медицина, физкультура, здравоохранениеdodiplom.ru
Реферат на тему:
МРТ-изображение головы человека
Магнитно-резонансная томография (МРТ, MRT, MRI[1]) — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.
Годом основания магнитно-резонансной томографии принято считать 1973, когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса». Позже Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения.
Р’ РЎРЎРЎР СЃРїРѕСЃРѕР± Рё устройство для РЇРњР -томографии предложил РІ 1960В Рі. Р’.В Рђ.В Рванов.[2][3]
Анимированное МРТ-изображение головы человека
Некоторое время существовал термин ЯМР-томография, который был заменён на МРТ в 1986 году в связи с развитием радиофобии у людей после Чернобыльской аварии. В новом термине исчезло упоминание на «ядерность» происхождения метода, что и позволило ему достаточно безболезненно войти в повседневную медицинскую практику, однако и первоначальное название также имеет хождение.
За изобретение метода МРТ в 2003 Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур получили Нобелевскую премию в области медицины. В создание магнитно-резонансной томографии известный вклад внёс также Реймонд Дамадьян, один из первых исследователей принципов МРТ, держатель патента на МРТ и создатель первого коммерческого МРТ-сканера.
Томография позволяет визуализировать с высоким качеством головной, спинной мозг и другие внутренние органы. Современные методики МРТ делают возможным неинвазивно (без вмешательства) исследовать функцию органов — измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры (функциональная МРТ).
Аппарат для магнитно-резонансной томографии.
Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода.
Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты, часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления», или релаксации предварительно возбужденных протонов.
Первые томографы имели индукцию магнитного поля 0,005 Т, однако качество изображений, полученных на них, было низким. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. В качестве таких источников применяются как электромагниты (до 9,4 T), так и постоянные магниты (до 0,7 T). При этом, так как поле должно быть весьма сильным, применяются сверхпроводящиие электромагниты, работающие в жидком гелии, а постоянные магниты пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный «отклик» тканей в МР-томографах на постоянных магнитах слабее, чем у электромагнитных, поэтому область применения постоянных магнитов ограничена. Однако, постоянные магниты могут быть так называемой «открытой» конфигурации, что позволяет проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследования и проведение манипуляций (диагностических, лечебных) под контролем МРТ — так называемая интервенционная МРТ.
Для определения расположения сигнала РІ пространстве, РїРѕРјРёРјРѕ постоянного магнита РІ РњР -томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие Рє общему РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРјСѓ магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Рто обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса Рё точное соотношение исследуемой области Рё полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно РІ нужной области. Мощность Рё скорость действия градиентных усилителей относится Рє РѕРґРЅРёРј РёР· наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. РћС‚ РЅРёС… РІРѕ РјРЅРѕРіРѕРј зависит быстродействие, разрешающая способность Рё соотношение сигнал/шум.
Наблюдение за работой сердца в реальном времени с применением технологий МРТ.
Современные технологии и внедрение компьютерной техники обусловили возникновение такого метода, как виртуальная эндоскопия, который позволяет выполнить трёхмерное моделирование структур, визуализированных посредством КТ или МРТ. Данный метод является информативным при невозможности провести эндоскопическое исследование, например при тяжёлой патологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Метод виртуальной эндоскопии нашёл применение в ангиологии, онкологии, урологии и других областях медицины.
МРдиффузия — метод, позволяющий определять движение внутриклеточных молекул воды в тканях.
Диффузная спектральная томография — метод, основанный на магнитно-резонансной томографии, позволяющий изучать активные нейронные связи. Преимущественное применение при диагностике острого нарушения мозгового кровообращения, по ишемическому типу, в острейшей и острой стадиях.
Метод позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма.
В частности:
Прохождение крови через ткани мозга Прохождение крови через ткани печени
Метод позволяет определить степень ишемии головного мозга и других органов.
Магнитно резонансная спектроскопия (МРС) — метод позволяющий определить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях. МР — спектры отражают процессы метаболизма. Нарушения метаболизма возникают как правило до клинических проявлений заболевания, поэтому на основе данных МРспектроскопии — можно диагностировать заболевания на более ранних этапах развития.
Виды МРспектроскопии
Магнитно-резонансная ангиография (РњР Рђ) — метод получения изображения СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ РїСЂРё помощи магнитно-резонансного томографа. Рсследование проводится РЅР° томографах СЃ напряжённостью магнитного поля РЅРµ менее 0.2 (Hitachi Airis mate) Тесла. Метод позволяет оценивать как анатомические, так Рё функциональные особенности кровотока. РњР Рђ основана РЅР° отличии сигнала подвижной ткани (РєСЂРѕРІРё) РѕС‚ окружающих неподвижных тканей, что позволяет получать изображения СЃРѕСЃСѓРґРѕРІ без использования каких-либо рентгеноконтрастных средств. Для получения более четкого изображения применяются особые контрастные вещества РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ парамагнетиков (гадолиний).
Функциональная МРТ (ФМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента.
Суть метода заключается в том, что при работе определенных отделов мозга кровоток в них усиливается. В процессе проведения ФМРТ больному предлагается выполнение определенных заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.
РњР Рў термометрия — метод, основанный РЅР° получение резонанса РѕС‚ протонов РІ составе молекул РІРѕРґС‹, Рё протонов РІ составе молекул жира исследуемого объекта. Разница резонансных частот — дает информацию РѕР± абсолютной температуре тканей. Частота испускаемых радиоволн изменяется СЃ нагреванием или охлаждением исследуемых тканей. Рта методика увеличивает информативность РњР Рў исследований, Рё позволяет повысить эффективность лечебных процедур, основанных РЅР° селективном нагревании тканей. Локальное нагревание тканей — использоваться РІ лечении опухолей различного происхождения.[4]
Сочетание интенсивного магнитного поля, применяемого РїСЂРё РњР Рў сканировании, Рё интенсивного радиочастотного поля, предъявляет экстремальные требования Рє медицинскому оборудованию, используемому РІРѕ время исследований. Аппараты РР’Р›, специально сконструированные для применения РІ РњР Рў помещениях, имеют ограниченные возможности РїРѕ высоким потокам Рё давлению РІ дыхательных путях, ограничения касаются также Рё некоторых функциональных возможностей использования СЂСЏРґР° современных режимов вентиляции, мониторинга Рё системы тревожной сигнализации.
Вместе СЃ тем, использование РІ последнее время аппарата РР’Р› повышает безопасность пациентов РІРѕ время проведения РњР Рў. Тяжелые пациенты обеспечиваются респираторной поддержкой, как РЅР° этапе транспортировки, так Рё РІРѕ время проведения исследования РЅР° РњР Рў. Рспользование как РІ палатах интенсивной терапии, так Рё РІРѕ время РњР Рў, также снижает СЂРёСЃРє ошибки РїСЂРё переходе СЃ РѕРґРЅРѕРіРѕ типа аппарата РР’Р› РЅР° РґСЂСѓРіРѕР№, разрешенный для применения РїСЂРё проведении РњР Рў.
Треугольный СЃРёРјРІРѕР» MR означает, что аппарат РР’Р› разрешён для использования РІ помещениях для РњР Рў РїСЂРё следующих условиях:
Существуют как относительные противопоказания, при которых проведение исследования возможно при определённых условиях, так и абсолютные, при которых исследование недопустимо.
Также МРТ противопоказана (или время обследования должно быть значительно сокращено) при наличии татуировок, выполненных с помощью красителей с содержанием металлических соединений. Широко используемый в протезировании титан не является ферромагнетиком и практически безопасен при МРТ; исключение — наличие татуировок, выполненных с помощью красителей на основе соединений титана (например, на основе диоксида титана).
Дополнительным противопоказанием для МРТ является наличие кохлеарного импланта — протезов внутреннего уха. МРТ противопоказана при некоторых видах протезов внутреннего уха, так как в кохлеарном импланте есть металлические части, которые содержат ферромагнитные материалы.
wreferat.baza-referat.ru
1. Физические основы МРТ
Магнитно-резонансная томография (МРТ) — метод получения изображения внутренних структур тела человека при помощи магнитно-резонансного томографа. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности строения.
Для проведения ЯМРисследования необходимо поместить объект в мощное, статическое и однородное в пространстве (в идеальном случае) магнитное поле, создающее внутри тканей изображаемого объекта макроскопическую ядерную намагниченность.
В ЯМРтомографии регистрация сигнала происходит от резонирующих ядер, имеющих как спин, так и магнитный момент. Такими ядрами являются водород 1Н, 2Н, углерод 13С, азот 14N, фтор 19F, натрий 23Na, фосфор 31Р. Чаще всего в МРТ используются протоны водорода 1Н по двум причинам: высокой чувствительности к МРсигналу и их высокому естественному содержанию в биологических тканях.
Под воздействием сильного магнитного поля спины протонов ядер водорода изменяют свое положение и располагаются вдоль оси магнитного поля (рисунок 1). Воздействие магнитного поля и радиочастотного излучения на протоны не постоянно, с заданными силой, частотой и временем, а протоны после воздействия на них радиочастотного сигнала вновь возвращаются в исходное положение — так называемое «время релаксации» (T1 и T2).
Рисунок 1 — Распределение ядер при отсутствии (а) и наличии (б) внешнего магнитного поля
Воздействие магнитного поля и радиочастотного импульса на протоны ядер РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° заставляет их вращаться относительно новых осей в течение очень короткого периода времени, что сопровождается выделением и поглощением энергии, формированием своего магнитного поля. Регистрация этих энергетических изменений и является РѕСЃРЅРѕРІРѕР№ РњР Рў-изображения. Способность РїРѕРґРѕР±РЅРѕРіРѕ смещения зависит от гидрофильности тканей, их химического состава и структуры. Нормальные клетки органов и тканей, не пораженных болезненным процессом, имеют РѕРґРёРЅ уровень сигнала. «Больные» клетки — это всегда РґСЂСѓРіРѕР№, измененный сигнал в той или РёРЅРѕР№ степени. На изображении измененные патологическим процессом участки тканей и органов выглядят иначе, чем здоровые. Рто и есть РѕСЃРЅРѕРІР° медицинского диагностического изображения. Главная задача данной аппаратуры заключается в получении максимально информативного изображения быстро и качественно, а также безопасно для пациента.
Чтобы добиться уменьшения времени реконструкции изображения нужно увеличивать индукцию главного магнита. Рто объясняется возможностью применения РїСЂРё большой индукции «быстрых» последовательностей, например, последовательности «градиентное СЌС…РѕВ» и малоугловых. Также РїСЂРё индукции свыше 1,5 Тл появляется возможность РєСЂРѕРјРµ ядер РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) включить РІВ СЃР±РѕСЂ данных об организме тяжелые СЏРґСЂР° натрия и фосфора, которые несут очень важную информацию о метаболизме. РџСЂРё более РЅРёР·РєРѕР№ индукции магнитный резонанс ядер этих атомов невозможен.
Установлено, что если индукция будет равна 0,12 РўР», то частота ЯМРдля протонов составит 5 МГц. Рти частоты лежат в диапазоне коротких радиоволн, которые считаются безвредными. Р только в очень сильных магнитных полях (РґРѕВ 3 РўР») частота ЯМРможет быть достаточно большой — 120 МГц. Рто нужно учитывать РїСЂРё разработке современных РњР Рў.
Для примера рассмотрим таблицу 1. 1, по которой можно проследить какая нужна напряженность магнитного поля для построения изображения некоторых тканей головного и спинного мозга.
Таблица 1.1 — Значения индукции магнитного поля
Ткань РјРѕР·РіР° | Рндукция магнитного поля Р’0, РўР» | |
Серое вещество Белое вещество Ликвор Жир Кровь | 0,5−1,0 1,0−1,5 1,0−1,5 0,5−1,0 1,5 | |
Рассмотрим некоторые подострые опасности при проведении МРТ.
В экспериментах было установлено, что СЃВ РїРѕСЂРѕРіР° напряженности РІВ 4 Тл у лиц наблюдалась некоторая задержка нервной проводимости, теоретически было предсказано, что СЃВ СѓСЂРѕРІРЅСЏ РІВ 6 Тл растет РєСЂРѕРІСЏРЅРѕРµ давление. У людей, помещенных РІВ РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРµ постоянное магнитное поле, был отмечен СЂРѕСЃС‚ амплитуды РРљР“ в зависимости от величины поля. Ртот СЂРѕСЃС‚ становился заметным РїСЂРё 0.3 РўР»; РїСЂРё 2.0 Тл амплитуда возрастала в среднем на 400%. Полагают, что изменения РРљР“ не могут быть ассоциированы с каким-либо биологическим СЂРёСЃРєРѕРј. Основным результатом взаимодействия РЧ полей с тканями является нагрев последних. РќРѕВ РїРѕРєР° даже в сильных магнитных полях не было достигнуто локального увеличения температуры более, чем на 1 градус. Несмотря на то, что РїРѕРєР° не было выявлено никаких чрезмерно опасных воздействий на живой объект МРисследования, необходимо и дальше проводить исследования в этой области, и предельно аккуратно подходить к повышению напряжённости поля в современных томографах.
2. МР-сигнал
Любое магнитное поле может индуцировать в катушке электрический ток, но предпосылкой для этого является изменение силы поля. РџСЂРё пропускании через тело пациента вдоль РѕСЃРё y коротких РРњ радиочастотных импульсов М поле радиоволн заставляет М моменты всех протонов вращаться по часовой стрелке РІРѕРєСЂСѓРі этой РѕСЃРё. Для того чтобы это произошло, необходимо, чтобы частота радиоволн была равна ларморовской частоте протонов. Рто явление и называют ядерным магнитным резонансом. РџРѕРґ резонансом понимают синхронные колебания, и в данном контексте это означает, что для изменения ориентации магнитных моментов протонов М поля протонов и радиоволн должны резонировать, С‚. Рµ. иметь одинаковую частоту.
После передачи 90-градусного импульса вектор намагниченности ткани (Рњ) индуцирует электрический ток (РњР -сигнал) в приемной катушке. Приемная катушка размещается снаружи исследуемой анатомической области, ориентированном в направлении пациента, перпендикулярно Р’0. РљРѕРіРґР° М вращается в плоскостях С…-Сѓ, он индуцирует в катушке Р ток, и этот ток называют РњР -сигналом. Рти сигналы используют для реконструкции изображений РњР -срезов.
При этом ткани с большими магнитными векторами будут индуцировать сильные сигналы и выглядеть на изображении яркими, а ткани с малыми магнитными векторами — слабые сигналы и будут на изображении темными.
Контрастность изображения: протонная плотность, Т1- и Т2-взвешенность. Контраст на МР-изображениях определяется различиями в магнитных свойствах тканей или, точнее различиями в магнитных векторах, вращающихся в плоскости х-у и индуцирующих токи в приемной катушке. Величина магнитного вектора ткани прежде всего определяется плотностью протонов. Анатомические области с малым количеством протонов, например воздух всегда индуцируют очень слабый МР-сигнал, и таким образом, всегда представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости, с другой стороны, должны быть яркими на МР-изображениях как имеющие очень высокую плотность протонов. Однако это не так. В зависимости от используемого для получения изображения метода жидкости могут давать как яркие, так и темные изображения. Причина этого состоит в том, что контрастность изображения определяется не только плотностью протонов. Определенную роль играют несколько других параметров; два наиболее важных из них — Т1 и Т2.
Рис. 2 — Периоды релаксации
Между MP-импульсами, поступающими, протоны проходят два релаксационных времени Т1 и Т2, в основе которых лежит потеря магнитного напряжения на плоскости х-у (Мху) и восстановления ее по оси z (Mz).
Максимальный тканевый магнетизм, ориентирован РїРѕВ РѕСЃРё z (Mz), зависит от плотности протонов, поэтому относительная сила MP сигналов, определенная непосредственно после подачи 90 В° импульса или после восстановления Mz, дает возможность построить изображение, взвешенное по протонной плотности. Рў1 — релаксация отображает постепенное восстановление ядерного магнетизма и ориентации индивидуальных протонов РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° в направлении Р’Рѕ = > (РѕСЃРё z) РІВ РёСЃС…РѕРґРЅРѕРµ положение, что было им присуще к предоставлению 90 В° импульса. Вследствие этого после выключения 90 В° импульса тканевый магнитный момент увеличивать ться вдоль РѕСЃРё z с нарастающим ускорением от 0 до максимального значения Mz, которое обусловлено протонной плотностью данной ткани. Рў1 определяется как время, в течение которого М восстанавливает РёСЃС…РѕРґРЅРѕРµ значение на 63%. После того как пройдет 4в€’5 промежутков времени, равных Рў1, Mz полностью восстанавливается. Что короче Рў1, тем быстрее РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ восстановление. Физической РѕСЃРЅРѕРІРѕР№ Рў1 — релаксации является обмен тепловой энергии между молекулами. Рў1 — релаксационный время зависит от размеров молекул и их подвижности. В плотных тканях с большими неподвижными молекуламы протоны длительное время сохраняют СЃРІРѕРµ положение, содержат энергию, возникает мало слабых импульсов, поэтому Рў1 длинный. В жидкости РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ быстрее изменение положения протонов и быстрее отдача тепловой энергии, поэтому Рў1 — релаксация в жидкости с малыми молекулами, быстро движется, короткая и сопровождается значительным количеством электромагнитных импульсов различной силы. В паренхиматозных тканях Рў1 — релаксация составляет около 500 РјСЃ, широко варьируя в зависимости от особенностей их строения. В жировой ткани со средними по размерам и подвижностью молекулами Рў1 короткий, а количество импульсов наибольшая. Рзображение, контрастность которых построена с учетом разницы Рў1 в смежных тканях, называются Рў1 — взвешенных изображений.
Физической основой Т2 — релаксации является взаимодействие тканевого магнетизма с протонами. Т2 является показателем постепенного угасания тканевого магнетизма на плоскости х-у (мху) после исключения 90 ° импульса и определяется как время, в течение которого мху теряет 63% от своей максимальной напряжения. После того как проходит 4−5 промежутков времени, равных Т2, мху полностью исчезает. Промежуток времени Т2 варьирует в зависимости от физических и химических свойств тканей. Плотные ткани имеют стабильные внутренние магнитные поля, и поэтому прецессия протонов в них быстро затухает, а индукция энергии быстро снижается, посылая много электромагнитных волн различной частоты, поэтому Т2 является кратким. В жидкостях внутренние магнитные поля нестабильные и быстро становятся равными 0, в меньшей степени влияя на прецессию протонов. Поэтому частота протонов, находящихся в процессии в жидкости является большой, электромагнитные импульсы слабыми, а Т2 релаксация относительно длинной. В паренхиматозных тканях Т2 составляет около 50 мс, т. е. в 10 раз короче, чем ТЕ. Вариации времени Т2 сказываются на величине электромагнитных импульсов (MP). Поэтому изображение, построенное на их исчислении, называется Т2 — взвешенным изображением. Его выявлению мешают сигналы надходят от ТЕ, поэтому регистрация Т2 — взвешенного изображения достигается тем, что вводится интервал времени — эхо время (ТО) между 90 ° импульсом и измерением индуцированного им MP. Течение эхо времени мху постепенно снижается вследствие Т2 — релаксации. Путем регистрации амплитуды MP — сигнала в конце эхо времени определяется разница Т2 в различных тканях.
3. Рсследование МРтомографии Рё устройство МРтомографа
Рис. 3.1 — МР томограф
Прежде всего пациента помещают внутрь большого магнита, где имеется довольно сильное постоянное (статическое) магнитное поле, ориентированное в большинстве аппаратов вдоль тела пациента. Под воздействием этого поля ядра атомов водорода в теле пациента, которые представляют собой маленькие магнитики, каждый со своим слабым магнитным полем, ориентируются определенным образом относительно сильного поля магнита. Добавляя слабое переменное магнитное поле к статическому магнитному полю, выбирают область, изображение к. надо получить.
Затем пациента облучают радиоволнами, причем частоту радиоволн подстраивают таким образом, чтобы протоны в теле пациента могли поглотить часть энергии радиоволн и изменить ориентацию своих магнитных полей относительно направления статического магнитного поля. Сразу же после прекращения облучения пациента радиоволнами протоны станут возвращаться в свои первоначальные состояния, излучая полученную энергию, и это переизлучение будет вызывать появление электрического тока в приемных катушках томографа.
Зарегистрированные токи являются МРсигналами, к. преобразуются компьютером и используются для построения (реконструкции) МРТ.
Примеры снимков представлены на рисунке 3.2 и 3.3.
Рис. 3.2 — ЛСМА (инсульт)
Рис. 3.3 — Тазобедренные суставы (норма)
Соответственно этапам исследования основными компонентами любого МРтомографа являются:
1) магнит, создающий постоянное (статическое), так называемое внешнее, магнитное поле, в которое помещают пациента
2) градиентные катушки, создающие слабое переменное магнитное поле в центральной части основного магнита, называемое градиентным, которое позволяет выбрать область исследования тела пациента
3) радиочастотные катушки — передающие, используемые для создания возбуждения в теле пациента, и приемные — для регистрации ответа возбужденных участков
4) компьютер, который управляет работой градиентной и радиочастотной катушек, регистрирует измеренные сигналы, обрабатывает их, записывает в свою память и использует для реконструкции МРТ.
Всякое М поле характеризуется индукцией М поля, которую обозначают В. Единицей измерения является 1 Тл (тесла).
В МРТ в зависимости от величины постоянного магнитного поля различают несколько типов томографов:
со сверхслабым полем 0,01 Тл — 0,1 Тл
со слабым полем 0,1 — 0,5 Тл
с средним полем 0,5 — 1.0 Тл
с сильным полем 1.0 — 2,0 Тл
со сверхсильным полем > 2,0 Тл
Таблица 3.1 — Технические характеристики МР-томографов
Технические характеристики | Постоянный магнит: В«Hitachi AIRIS MateВ» | Резистивный магнит: В«РРњРўРўРћРњВ» | Сверхпроводящий магнит: В«MAGNETOM HarmonyВ» | |
Напряженность поля, Тл | 0,2 | 0,25 | 1,0 | |
Частота, МГц | 8 | 5 — 6 | 80 | |
Максимальные градиенты, мТл/м | 15 | 10 | 30 | |
Минимальная толщина среза, мм | 0,5 | 0,85 | 0,05 | |
Матрица сканирования | 512×512 | от 126×64 до 512×512 | 256×256 | |
Время реконструкции слоя, с | около 1 | 30 | 0,4 | |
Потребляемая мощность, кВт | 3 | около 60 | - | |
Проведем сравнительную характеристику рассмотренных видов магнитов. Она представлена в таблице 3.2.
Таблица 3.2 — Преимущества и недостатки магнитов МРТ
Тип магнита | Преимущества | Недостатки | |
1 | 2 | 3 | |
Постоянный | Низкое энергопотребление | Ограниченная напряженность поля (< 0.2 Тл) | |
Низкие эксплуатационные расходы | Очень тяжелый | ||
Маленькое поле неуверенного приема | Нет быстрого охлаждения | ||
Без криогена | Нет аварийного снижения магнитного поля | ||
Резистивный | Низкая стоимость | Высокое энергопотребление | |
Легкий вес | Ограниченная напряженность поля (< 0.3 Тл) | ||
Может быть отключен | Требуется водяное охлаждение | ||
Большое поле неуверенного приема | |||
Сверхпроводящий | Высокая напряженность поля | Высокая стоимость | |
Высокая однородность поля | Высокие расходы на криогенное обеспечение | ||
Низкое энергопотребление | Артефакты движения | ||
Быстрое сканирование | Техническая сложность | ||
В современных РњР Рў системах используются РІВ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј постоянные и сверхпроводящие магниты. Рто объясняется тем, что СѓВ РЅРёС… достаточно малое энергопотребление РёВ РѕРЅРё не требуют дорогостоящей, а также энергоемкой системы охлаждения.
Напряженность поля постоянного магнита ограничена, но с развитием новых технологий, таких как, например, Tim-технология (Total imaging matrix), которая представляет собой революционное развитие радиочастотного тракта, РЧ-катушек и алгоритмов реконструкции с использованием методов параллельной визуализации, получаемые изображения ни в чём не уступают изображениям со сверхпроводящего МРТ. Также неоспоримым плюсом является то, что постоянные магниты могут быть так называемой «открытой» конфигурации, что позволяет проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследования и проведение манипуляций (диагностических, лечебных) под контролем МРТ — так называемая интервенционная МРТ.
Выводы
МРТ проводят путем послойного изучения определенной анатомической области органа. Выделение исследуемого слоя на МРТ достигается в том случае, когда радиочастотные импульсы преобразователя совпадают с резонансной частотой протонов и индуцируют МР — сигнал. Для этого с помощью градиентных катушек создают дополнительное слабое магнитное поле, по направлению соответствующего изучаемого слоя.
Под действием градиентного поля сила основного магнитного поля на этом уровне возрастает линейно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В этом слое пропорционально усиления возрастает и резонансная частота протонов. Сужая диапазон частот градиентного поля, можно уменьшить толщину исследуемого слоя. Для получения визуального изображения требуется определить силу импульсов в каждой конкретной точке исследуемого слоя. Для этого его рассматривают как сумму отдельных объемов (вокселей). После предоставления 90о и градиентного импульсов каждый воксель имеет вектор намагничивания. Сила сигнала от каждого вокселя и его ориентация в пространстве определяются в цифровых величинах с помощью компьютера.
Проекция вокселя на плоскость получила название пикселя. Сила сигнала отображается на экране монитора в серой или цветной шкале видимого спектра. Чем меньше вычислительные объемы, тем точнее изображение объекта. Контрастность изображения зависит от разницы между силой импульсов с рядом расположенных участков исследуемого слоя.
На естественный контраст, кроме протонной плотности, релаксационного времени (Т1 и Т2) влияет также скорость циркуляции крови. Если кровь вытекла из сосудов имеет высокий яркий сигнал, то циркулирующая кровь не генерирует МР — сигналов и выглядит темной по сравнению со стенками сосудов.
В сложных для диагностики случаях используют искусственное контрастирование магнетиках, в состав которых РІС…РѕРґРёС‚ парамагнитный РёРѕРЅ из металла гадолиния. Рти контрастные вещества РІРІРѕРґСЏС‚ внутривенно. РћРЅРё накапливаются в очагах воспаления и опухолях. Рти вещества благодаря магнитным свойствам способствуют сокращению периода релаксации (Рў1 или Рў2) протонов РёВ РїСЂРёРІРѕРґСЏС‚ к изменению контрастности.
Клиническое действие магнитного резонанса на пациентов и медперсонал минимальна, поэтому противопоказаний к этому исследованию нет. Но в случае наличия ферромагнитных объектов в организме (кардиостимуляторы, клипсы на сосудах мозга) это исследование опасно термическим эффектом и поэтому противопоказано.
Список источников
магнитный томограф поле резонансный
1. Верещагин Рќ. Р’., Борисенко Р’. Р’., Власенко Рђ. Р“. РњРѕР·РіРѕРІРѕРµ кровообращение. Современные методы исследования в клинической неврологии Рњ.: Рнтер-Весы. 1993. РЎ. 87в€’143
2. Галайдин Рџ. Рђ., Замятин Рђ. Р., Рванов Р’. Рђ. РћСЃРЅРѕРІС‹ магниторезонансной томографии. Учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ. — СПб: РЎРїР±Р“РРўРњРћ (РўРЈ), 1998. — 24 СЃ.
3. Коновалов Рђ. Рќ., Корниенко Р’. Рќ., РџСЂРѕРЅРёРЅ Р. Рќ. Магнитно-резонансная томография в нейрохирургии. — М.: Видар, 1997. — 472 СЃ.: РёР».
4. Марусина Рњ. РЇ., Казначеева Рђ. Рћ. Современные РІРёРґС‹ томографии. Учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ. — СПб: СПбГУ РРўРњРћ, 2006. — 132 СЃ.
Показать Свернутьreferat.bookap.info