Реферат на тему:
«Магнитно-резонансная томография»
Выполнили студентки: гр. 710243 Тузина С.В., Бахтиева Н.И,Решенита Е..В., Никитина А.Р.,Бутакова К.А.,Василова А.Р.Проверила: Лисаневич М.С.
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 МР сигналами, к. преобразуются компьютером и используются для построения (реконструкции) МРТ.Соответственно этапам исследования основными компонентами любого МР томографаявляются: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
На основе принципа создан целый ряд диагностических процедур: -МР-диффузия.- дает возможность проследить за движением молекул воды, находящихся внутри тканевых клеток. -Диффузная спектральная томография - способ дает возможность проследить связи между нейронами. Используется в основном при остром нарушении кровообращения в головном мозге.-МР-перфузия. Способ определения движения крови через ткани. В основном используется для диагностики состояния печени и головного мозга.- МР-спектроскопия. Способ дает возможность выявить нарушения биохимии клеток, то есть нарушение обмена веществ в клетках. Метод позволяет выявить нарушение метаболизма на самых ранних стадиях, когда никаких клинических проявлений еще нет.- МР-ангиография. Способ исследования состояния сосудов. Не требует применения контрастного вещества. Иногда же, если необходимо получить очень контрастную картинку, применяются специальные контрасты, включающие парамагнетики.
Виды аппаратов
Устройство аппарата для томографии включает в себя:Главный магнит, Магнитные градиенты,Передатчик импульсов, Приемник импульсов, Устройство для приема и анализа данных,Оборудование для охлаждения и энергоснабжения.Приблизительно раз в два года выпускаются принципиально новые приборы и старые уходят на свалку. Главным в томографе является магнит. Чем он сильнее, тем качественнее будет картинка и меньше время обследования. Все томографы делятся по мощности магнитного поля на пять классов: Первый класс – ультранизкие – сила магнитного поля меньше 0,1 Тл, Второй класса – низкие – сила поля 0,1 – 0,5 Тл, Третий класс – средние – 0,5 – 1 Тл, Четвертый класс – высокие – 1 – 2 Тл, Пятый класс – ультравысокие – более 2 Тл. По типу магнитов аппараты делятся на следующие виды: С постоянным магнитом. Такие магниты все чаще используются в аппаратах МРТ, так как именно они работают в устройствах открытого типа. Такие приборы не вызывают у пациентов приступы боязни замкнутого пространства и дают возможность медицинскому персоналу следить за их состоянием, Резистивные электромагниты также используются для открытых аппаратов, но обслуживание таких приборов обходится в значительно большие суммы, поэтому их используют в своих конструкциях все реже,Сверхпроводящие электромагниты в состоянии создавать поля от 0,35 до 4 Тл, что является несомненным преимуществом. Но они достаточно дороги, а охлаждение их осуществляется только с помощью жидкого гелия, что является минусом прибора. Томографы открытого и закрытого типа Существует два типа томографов: открытого типа и закрытого или туннельного. Закрытый томограф – это устройство, напоминающее огромную трубу. В нем создается магнитное поле и туда на специальном столе закатывается пациент. В связи с тем, что при определенных видах диагностики пациент находится в томографе довольно долго, он может испытывать дискомфорт от замкнутого пространства. Открытый томограф – это помещение, наподобие рентгеновского кабинета, в котором находится пациент. К нему в любой момент может подойти медсестра или кто-либо из родных. Это отличное изобретение для пожилых, очень больных пациентов или маленьких детей. К тому же, во время выполнения томограммы можно сразу же проводить какие-либо лечебные мероприятия. Томограф может очень четко показать вид головного мозга, спинного мозга, суставов, внутренних органов (кроме полых), органов малого таза. С помощью этого вида диагностики обнаруживаются опухоли, спинномозговые грыжи, нарушение строения или патологические процессы во внутренних органах. Томограф показывает орган в виде срезов. Таким образом, результат обследования – это большой лист, испещренный маленькими фотографиями каждого среза интересующего органа. Можно задать ширину среза – например, каждые два сантиметра. Очень хорошо различаются и ткани. То есть врач сразу поймет, с чем имеет дело: жировой прослойкой, осколком кости или полостью, заполненной жидкостью.
Усилители, которые применяют в аппарате МРТ -многокаскадные. Коэффициент усиления и коэффициент частотных искажениймногокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления икоэффициентов частотных искажений каждого каскада.Нелинейные искажения многокаскадного усилителя в основномопределяются нелинейностью усилительного элемента оконечного каскада.Коэффициент шума многокаскадного усилителя в основном определяетсяшумами входной цепи и первого каскада. Для уменьшения шума на выходеусилителя необходимо иметь максимальный коэффициент усиления по мощности,т.е. усилитель должен быть согласован по входу и выходу.Многокаскадный усилитель усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.Усилитель постоянного тока (УПТ) усилитель медленно меняющихся входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.Импульсный усилитель усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.Фотоэлектрические датчики небольшие по размерам электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Фотоэлектрические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли.Фотоэлектрические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) и воздействующим объектом отсутствует. Данное свойство оптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматических системах управления. Дальность действия оптических датчиков намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков. Усилитель градиентов- Градиент магнитного поляГрадие·нт (от [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] gradiens, род. падеж gradientis шагающий, растущий) [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], своим направлением указывающий направление наискорейшего возрастания некоторой величины [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ], значение которой меняется от одной точки пространства к другой ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), а по величине (модулю) равный быстроте роста этой величины в этом направлении.Если бы каждая из трех спиновых областей испытывала разное магнитное поле, можно было бы отобразить их положения. Градиент магнитного поля - это именно то, что позволяет сделать это. Градиентом магнитного поля является изменение магнитного поля в зависимости от положения. Одномерный градиент магнитного поля - это изменение относительно одного направления, тогда как двумерный градиент - изменение относительно двух. Наиболее используемым видом градиентом в магнитно-резонансной томографии является одномерный линейный градиент магнитного поля. Одномерный градиент магнитного поля вдоль оси x магнитного поля Bo означает, что магнитное поле увеличивается по направлению x. Длина вектора показывает величину магнитного поля.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Градиенты магнитного поля по направлениям x, y и z обозначаются символами Gx, Gy и Gz, соответственно.Система радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографаИзобретение относится к области устройств для медицинской диагностики, а именно к магнитно-резонансным томографам. Технический результат, заключающийся в возможности исследования объекта с помощью бескабельной приемной катушки, достигается путем того, что в системе радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа в катушечном устройстве передачи возбуждающего радиочастотного сигнала вход предварительного усилителя соединен последовательно с цепью передающей катушки и первого конденсатора, к точке соединения между собой которых подключен вход возбуждающего радиочастотного сигнала, а коммутирующий блок включен параллельно входу предварительного усилителя.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
http://www.findpatent.ru/img_show/499944.html- более четкий рисунок.Система работает следующим образом.В режиме передачи возбуждающий сигнал от усилителя мощности (не показан) поступает на вход 7 возбуждающего радиочастотного сигнала и далее на передающую катушку 5 индуктивности. При этом коммутирующий блок 4, замыкая вход предварительного усилителя 3, защищает его от повреждения мощным сигналом и образует из передающей катушки 5 индуктивности и конденсатора 6 параллельный резонансный колебательный контур, ток в котором, протекая через катушку 5 индуктивности, создает в ней переменное магнитное поле, возбуждающее систему спинов исследуемого объекта. Блок 12 развязки, подключенный параллельно приемной катушке 10 индуктивности, расстраивает контур, не позволяя влиять на переменное магнитное поле передающей катушки 5 индуктивности.В режиме приема переменное магнитное поле прецессирующих спинов исследуемой области объекта наводит ЭДС в приемной катушке 10 индуктивности. Блок 12 развязки в указанном режиме отключен от параллельного контура, образованного приемной катушкой 10 индуктивности и конденсатором 11 и настроенного на рабочую частоту передающего сигнала, поэтому в контуре протекает ток, усиленный за счет резонанса. Этот ток за счет индуктивной связи наводит сигнал в передающей катушке 5 индуктивности. Поскольку коммутирующий блок 4 в режиме приема размыкает вход предварительного усилителя 3, то передающая катушка 5 и конденсатор 6 образуют последовательный контур, имеющий почти нулевой импеданс на рабочей частоте, в результате чего наведенный на передающей катушке 5 индуктивности сигнал оказывается почти полностью приложенным к входу предварительного усилителя 3, который выполнен таким образом, что минимальный коэффициент шума достигается при эквивалентном сопротивлении источника сигнала, лежащем в диапазоне эквивалентного сопротивления приемной катушки 10.
Приемно-передающее радиочастотное устройство к магнитно-резонансному сканеру для ортопедического магнитного томографаИзобретение относится к медицинской технике, а именно приемно-передающему радиочастотному устройству к магнитно-резонансному сканеру для ортопедического магнитного томографа. Устройство содержит формирователь возбуждающего радиоимпульса, блок усиления радиоимпульса, передатчик, приемник радиочастотного сигнала, приемную и передающую радиочастотные катушки, соединенные соответственно с приемником и передатчиком. Передающая и приемная радиочастотные катушки совмещены в одной приемно-передающей катушке. Формирователь возбуждающего радиоимпульса связан через коммутатор с блоком усиления радиоимпульса, выполненным в виде магазина усилителей с различными коэффициентами усиления для каждого типа приемно-передающей катушки. При этом вход коммутатора соединен с выходом первого компаратора, первый вход которого соединен с блоком памяти. Для опознавания типа приемно-передающей катушки в каждую из них встроена RC-цепочка. Вход RC-цепочки соединен с задатчиком ступенчатого напряжения, а выход - со вторым компаратором. Второй вход компаратора соединен с задатчиком ступенчатого напряжения, а выход - со счетчиком времени задержки, второй вход которого также соединен с задатчиком ступенчатого напряжения, а выход - со вторым входом первого компаратора. Использование изобретения позволяет снизить мощность и ослабить влияние высокочастотного электромагнитного поля на организм человека. 2 ил.Целью настоящего изобретения являются снижение мощности высокочастотного передатчика и ослабление влияния высокочастотного электромагнитного поля на организм пациента.Схема приемно-передающего радиочастотного устройства работает следующим образом. Сформированный в формирователе радиоимпульса 1 возбуждающий сигнал поступает на блок усилителей амплитуды радиоимпульса 2. Коммутатор 6 управляет включением того или иного усилителя. При этом с выхода передатчика 3 на приемно-передающую катушку 5 будут поступать сигналы различной мощности в зависимости от подключенного на вход передатчика усилителя. Управление схемой коммутации осуществляется в зависимости от типа катушки. С этой целью в каждую катушку встроена RC-цепочка, причем емкость конденсатора уникальна для каждой катушки и определяет время задержки RC-цепочки. Расчетные времена задержки хранятся в блоке памяти 8, подключенном к первому компаратору 7. Для определения фактического времени задержки, индивидуального для каждого типа катушки за счет различия емкостей, перед началом исследования на RC-вход катушки подается зондирующее ступенчатое напряжение амплитудой U max. Одновременно это же напряжение стартует счетчик времени 13. Остановка счетчика 13 происходит в момент, когда напряжение на выходе RC-цепочки достигнет уровня U max. Сравнение напряжений осуществляет второй компаратор 11. При достижении текущего напряжения значения U max срабатывает второй компаратор 11 и останавливает счетчик времени. Полученное значение времени задержки с выхода счетчика поступает на вход первого компаратора 7, в котором оно сравнивается со всеми расчетными временами, хранящимися в блоке памяти 8. В зависимости от результатов сравнения коммутатор 6 подключает один из усилителей.Аналогово-цифровой преобразователь- (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).Что Обследует МРТ.Обследование мозга Используется для определения различных заболеваний. От других видов исследования отличается тем, что для МРТ не являются препятствием кости черепа, поэтому получается четкое послойное изображение тканей. Обнаруживает:- Острый инфаркт головного мозга, -Нарушение структуры тканей, -Изменения, вызванные ушибами, -Воспаления инфекционного происхождения, -Новообразования, -Злокачественные новообразования, -Аневризмы, Васкулит, -Нарушение состояния турецкого седла, -Офтальмологические заболевания, -Увеличенное внутричерепное давление, Нарушения состояния сосудов. С помощью метода можно очень четко выявить наличие, локализацию и размер холестериновых бляшек на сосудах, различить форму инсульта, а также заблаговременно выявить вероятный инфаркт мозга. Показания: -Вероятность рассеянного склероза,- Мучительные приступы цефалгии (головной боли),-Судороги,- Нарушение сознания и координации, -Нарушение психики, -Нарушение способности к запоминанию информации,- Вероятность энцефаломиелита, -Нарушение работы органов чувств. Для исследования разных органов, находящихся в области головы, используются разные режимы. Аппарат дает возможность детально изучить состояние орбиты глаз, тканей мозга, эпифиза, гипофиза, внутреннего уха, продолговатого и промежуточного мозга, а также мозжечка. Перед операцией на головном мозге также нередко назначается МРТ, позволяющая заранее спланировать ход операции, сделать ее наименее травматичной для пациента. С помощью этого метода можно эффективно продиагностировать состояние головного мозга, не нанося ущерб организму, в удобных для пациента условиях. При этом современные томографы дают очень высокое качество картинки.ПозвоночникИз всех существующих методов обследования позвоночного столба этот наиболее современный и совершенный. В ходе обследуются все отделы позвоночника по очереди. Врач видит костные образования, сосуды, мягкие волокна, окружающие позвоночный столб, а также нервные окончания. Это дает возможность точно определить, что происходит в органе. За одно обследование можно получить полную информацию о состоянии межпозвоночных дисков, позвонков, корешков спинного мозга, оболочек и близлежащей мускулатуры. Обнаруживает: -Межпозвоночные грыжи и протрузии,- Остеохондроз любого отдела позвоночника, -Переломы, излишнюю мобильность позвонков, вывихи,- Изменение формы всего позвоночного столба: излишнюю прогнутость или прямоту, а также искривления,- Смещение костных структур,- Сужение спинномозгового канала, Остеопороз, Болезнь Бехтерева, -Новообразования, -Болезнь Рейтера,- Ревматоидный артрит, -Нарушение состояния сосудов,- Нарушение кровообращения позвоночника в острой стадии,- Инфекционные поражения тканей позвоночника. Обследование выявляет дистрофические процессы во всех типах тканей, а также заболевания, протекающие с разрушением миелиновых оболочек нервных окончаний: рассеянный энцефаломиелит и рассеянный склероз. Показано обследование в случае вероятности онкологического недуга. А метастазирование опухоли можно выявить на самых начальных ступенях развития. Очень помогает МРТ хирургам перед оперативным вмешательством на позвоночнике. Снимки позволяют врачу наиболее точно провести вмешательство и минимизировать вероятность нежелательных эффектов.Органы брюшной полости.МРТ брюшной полости позволяет выявить заболевания желчного пузыря и протоков, печени, селезенки, поджелудочной железы, надпочечников и почек. Обнаруживает: -Новообразования, в том числе злокачественные с метастазами, -Абсцесс печени,- Жировое перерождение тканей печени,- Цирроз печени, Кисты и иные доброкачественные образования, -Гепатоцеребральная дистрофия,- Нарушение целостности органов брюшной полости вследствие травмы, -Панкреатит, -Холецистит калькулезный, -Нарушение строения сосудов, -Ишемические 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 в брюшной полости, -Вероятность спаек,-Вероятность гематом, кист и других доброкачественных образований, -Симптомы «острого живота» неясной этиологии, -Вероятность дегенеративных явлений внутренних органов, -Необходимость изучения состояния лимфатических сосудов и узлов. В ходе терапии новообразований также используется данный метод обследования, который позволяет контролировать эффективность лечения. Перед МРТ нередко назначают ультразвуковое обследование, дающее общие наметки. С помощью же томографии можно наиболее точно определить состояние болезни. Обычно процедура проводится после специальной подготовки. В экстренных же случаях диагностика проходит без подготовки.Почки и надпочечники.Используется в случае необходимости точного определения характера новообразований, при сужении почечных сосудов, нарушении функции мочеточников, злокачественных процессах, абсцессах, ушибах, воспалениях, нарушении формирования органов. МРТ позволяет обнаружить новообразования уже на первичных стадиях формирования. Определяет: -Объем органа, а также отдельных его частей, -Внутреннее строение почки, -Наличие и рост кист, -Наличие доброкачественных новообразований, -Наличие злокачественных новообразований, а также метастазов, -Нарушение состояния сосудов почек, -Нарушение работы почек, -Нарушение состояния мочевыводящих путей.Очень эффективно МРТ при скоплении жидкости в паренхиме (особенно в тех случаях, когда другие методы диагностики неэффективны и при противопоказаниях к ним). Используется для контроля над проводимой терапией. Иногда (при определении новообразований) делается с контрастным веществом. К противопоказаниям, кроме общих, прибавляется еще почечная недостаточность.Суставы.Для обследования суставов применяются самые сильные магнитные поля. Только так можно получить качественную картинку сустава. В связи с тем, что исследование очень качественно выявляет состояние мягких тканей, находящихся рядом с костью, его назначают для определения состояния больших суставов, например, плечевых или коленных. Очень часто назначается МРТ при спортивных и других видах травм. Выявляются дегенеративные процессы в суставах, например, при нарушениях целостности суставных поверхностей или при воспалениях хронического характера. Заметны будут даже мельчайшие травмы сухожилий, которые не обнаружатся на рентгене. Показания: -Новообразования костной ткани или близлежащих мягких тканей, -Хронические воспалительные и дегенеративные процессы суставов, -Спортивные травмы, -Переломы стрессового характера,- Повреждения костей, -Разрывы сухожилий, -Остеомиелит.
Заключение.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). Основное технологическое совершенствование современной МРТ состоит в постоянном увеличении скорости томографии, дальнейшей специализации обследований и развитии программ компьютерной обработки изображений.В значительной части случаев МРТ используется как метод уточняющей диагностики у пациентов, ранее обследованных с помощью рентгенографии, УЗИ, КТ, сцинтиграфии. При этом МРТ обеспечила переход в лучевой диагностике от принципа “от простого к сложному” к принципу “наибольшей информативности”, заменив собой целый ряд ранее использовавшихся методик. Несмотря на высокую стоимость МР-обследования, присущие этому методу оптимальное соотношение стоимость/эффективность и высокая клиническая значимость - при правильно выбранных показаниях к исследованию - определяют продолжающееся бурное развитие и распространение МРТ.
Список литературы.1. Эверт Блинк. Основы магнитно-резонансной томографии: Физика.
2. Хорнак Дж. П. Основы МРТ (1996-1999)
3. История МРТ.
Рисунок 1Заголовок 315
educontest.net
Введение
В последние годы метод магнитно-резонансной томографии (МРТ) стал популярным методом формирования послойных изображений внутренней структуры органов. Это не случайно; метод МРТ прошел стремительный поэтапный цикл развития, начиная со дня открытия. Сегодня почти каждая больница или клиника для диагностики патологии имеет один или несколько МР сканеров, позволяющих получать более точные и четкие изображения внутренних органов. В 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 МР сканером 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 МР изображений.
1. История 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.
В 1946 г. двое ученых - Феликс Блох и Эдвард М. Пурселл независимо друг от друга открыли явление ядерного магнитного резонанса, благодаря чему в 1952 г. им была присуждена Нобелевская премия по физике. Они установили, что ядро ведет себя подобно магниту, а заряженная частица, такая как протон, вращающаяся вокруг собственной оси, имеет магнитное поле, известное как магнитный момент ядра. Открытие было сведено им в уравнение, названное уравнением Блоха. Теоретические исследования были подтверждены экспериментально в начале 1950-х годов. В 1960 году были разработаны спектрометры ядерно-магнитного резонанса для аналитических целей. На протяжении 1960 и 1970 годов ЯМР спектрометры широко использовались в академических и индустриальных исследованиях.
Предпосылками открытия ЯМР явились работы многих других исследователей, занимающихся физикой магнитного ядерного резонанса в первой половине 20в. В 1924 г. Вольфганг Паули предположил наличие спина ядра. В 1025 г. Джордж Уленбек и Самуэль Гаудсмит ввели понятие «спин электрона». В 1926 г. Паули и Чарльз Гальтон Дарвин обосновали новое понятие с позиций теории квантовой механики. В 1933 г. Отто Штерн и Вальтер Герлах обнаружили возможность измерения спина ядра. Измерением спина ядра в эти же годы успешно занимался Исаак Раби, который благодаря сотрудничеству с Корнелиусом Якобом Гортера в 1938 опубликовал статью «Новый метод измерения ядерного магнитного момента». В 1942 г. вышла статья Гортера, в которой ученый за авторством Раби упоминает термин «ядерный магнитный резонанс». К сожалению, Вторая мировая война внесла свои коррективы в ход научных исследований, в том числе в области физики ЯМР: во многих странах они были сильно сокращены или вовсе на время приостановлены.
В послевоенные годы прелагались усилия по использованию эффекта ядерного магнитного резонанса в различных областях науки и техники. Такая работа велась и по изучению возможностей использования этого физического феномена в медицине. В 1955 г. Эрик Одеблад и Гуннар Линдстром впервые зарегистрировали ядерный магнитный резонанс in vivo в тканях животных. В 1956 г. Олег Жардецкий исследовал ЯМР по натрию крови, эритроцитов, плазмы. В 1965 г. Браттон измерил времена релаксации Т1 и Т2 скелетной мышцы живой лягушки. В 1967 г. Лигон измерил ЯМР воды в руке живого человека. В 1968 г. Джексон и Ланхам получили ЯМР-сигнала от живого животного. В конце 1960-ых годов многие ученые занимались изучением времен релаксации различных живых тканей, среди таких исследователей наибольшее значение имели работы американских специалистов - Хатчинсона, Хазлвуда, Кука, Виена, Хансена, Реймонда, Хопкинса, Дамадиана. В 60-ые годы также обсуждались возможности использования метода для измерения скорости кровотока в сосудах.
Тем не менее все эксперименты, о которых шла речь выше, не позволяли пространственно локализовать регистрируемый МР-сигнал от ядер исследуемой ткани. В то же время, в рентгенологии к этому времени начали использовать томографический метод получения изображений (т.е. неразрушающую послойную визуализацию органов и тканей). Поэтому уже в 1971 г. Полом Лаутербургом для реализации возможности получения МР-томограмм, используя феномен ЯМР, было предложено использовать метод реконструкции изображений по обратным проекциям (как в методе компьютерной томографии) и градиентные магнитные поля в 3-х проекциях. В 1973 г. Лаутербург опубликовал изображения пробирок с водой, а в 1974 г. - грудной клетки мыши. Именно открытие Лаутербурга совершило революцию в использовании ЯМР в медицинской диагностике, поскольку оно обозначило принцип построения изображений. Используя достижения Лаутербурга, Ричард Эрнс в 1975 г. предложил вместо метода реконструкций по обратным проекциям при построении МР-томограмм использовать переключение градиентных магнитных полей во времени. Это был блестящий прорыв в технологии получения диагностических изображений, открытие принципа, который используется в МР-томографах и в настоящее время. В 1991 году Ричард Эрнст был удостоен Нобелевской премии по химии за достижения в области импульсных ЯМР и МРТ.
В 1973 г. Петер Мэнсфилд представили одномерную интеферограмму с разрешением менее 1 мм, а через год совместно с Аланом Гаровейем получил патент на построение изображений с помощью ЯМР. В 1975 г. Мэнсфилд и Эндрю А. Маудсли впервые получили изображения человека in vivo.
В 1977 г. Хиншау, Пол Боттомли и Нейл Холланд получили изображения запястья, Дамадин - грудной клетки человека, Хью Клау и Ян Р. Янг - томограммы грудной и брюшной полостей человека. В 1979 г. Виллиам Мур представили корональные и сагиттальные томограммы человеческого головного мозга. Джим Хутчисон и Билл Эдельштейн разработали спин-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 в основе МР-томографии, достаточно сложны. Если систему, находящуюся в постоянном магнитном поле, облучить внешним переменным электромагнитным полем, частота которого точно равна частоте перехода между энергетическими уровнями ядер атомов, то ядра начнут переходить в вышележащие по энергии квантовые состояния. Иначе говоря, наблюдается избирательное (резонансное) поглощение энергии электромагнитного поля. При прекращении воздействия переменного электромагнитного поля возникает резонансное выделение энергии.
Магнитно-резонансное исследование опирается на способность ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи.
Этим свойством обладают ядра, которые содержат нечетное число нуклонов, в частности H, С, F и P. Эти ядра отличаются ненулевым спином и 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 два пояснения. Несмотря на то, что метод основан на явлении ЯМР, его называют магнитно-резонансным (МР), опуская «ядерно». Это сделано для того, чтобы у пользователей не возникало мысли о радиоактивности, связанной с распадом ядер атомов. И второе обстоятельство: МР-томографы не случайно «настроены» именно на протоны, т.е. на ядра водорода. Этого элемента в тканях очень много, а ядра его обладают наибольшим магнитным моментом среди всех атомных ядер, что обусловливает достаточно высокий уровень МР-сигнала.
3. Построение изображений
Если предположить, что магнитное поле однородно на 100% (что не так), то все протоны в организме вращались бы с Ларморовой частотоq. Это также означает, что все протоны возвращали бы сигнал. Как узнать, от головы или от ног поступает сигнал? В общем, мы этого не знаем. Если оставить все как есть, мы не получим хорошее изображение; или точно не то, которое ожидали. Оно будет содержать только нераз-борчивые пятна. Решение нашей проблемы может быть найдено в свойствах РЧ волны, а именно: фаза, частота и амплитуда. Сначала мы разделим тело на элементы объема, известные как вокселы. Затем закодируем воксел таким образом, что протоны, содержащиеся в нем, будут испускать РЧ волну с известной фазой и частотой. Амплитуда сигнала зависит от количества протонов в вокселе.
Сначала примем некоторые допущения:
·Будем получать аксиальные изображения мозга.
·Используем магнит с полем 1.5 Т.
·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.
(Эти частоты взяты в качестве примера; в действительности разница между частотами гораздо меньше).
Теперь, если мы применим РЧ импульс с частотой 63.7 МГц, прореагируют ТОЛЬКО протоны в тонком срезе головы, потому что они - единственные, вращающиеся с этой же самой частотой. Теперь для одного направления (Z-направления) мы знаем, откуда поступает сигнал. Это - 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.
Из-за этого различия протоны больше не вращаются в фазе. Взглянув на протоны 1 и 2, мы увидим, что протон 1 накопил большую фазу по сравнению с протоном 2. Когда градиент Gy выключен, каждый протон в срезе вращается с одинаковой частотой, НО каждый имеет различную фазу. Это 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 не имеет четкой ширины полосы и поэтому не позволяет достаточно хорошо определить срез. Чтобы улучшить четкость определения ширины полосы частот РЧ-импульса, мы должны придать импульсу определенную форму, т.е. менять его амплитуду во времени. Широко используются гауссовы и sinc-импульсы, из которых второй дает наилучший профиль среза. Этот 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.
Изменение частоты РЧ-импульсов соответствует смещение положения резонирующих ядер от центра образца. Таким образом, мы можем передвигать срез в любое нужное нам положение вдоль выбранной оси. Для поперечного среза градиента, образующий этот срез, прикладывают вдоль оси z, а для коронального среза соответствующий градиент прикладывают вдоль оси 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
За последние годы метод магнитно-резонансной томографии, в дальнейшем МРТ, стал популярным и широко доступным методом формирования изображений сечений тела. Это не случайно; метод МРТ прошел стремительный поэтапный цикл развития, начиная со дня открытия. Сегодня каждая уважающая себя больница или клиника для диагностики патологии имеет один или несколько МР сканеров, позволяющих получать более точные и четкие изображения внутренних органов. В 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 МР сканером 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 МР изображений.
Список литературы
1.Системы и приборы для хирургии, реанимации и замещения органов: учебное пособие по дисциплине «Медицинские приборы, системы и комплексы»/Д.В. Белик, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010
2.Основы МРТ: Физика / Эверт Блинк, переведено на русский язык Макаровой Екатериной, 2000
.Магнитный резонанс в медицине: основной учебник Европейского Форома по магнитному резонансу/П.А. Ринка, русский перевод проф. Э.И. 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.
В СССР способ и устройство для ЯМР-томографии предложил в 1960 г. В. А. Иванов.[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 в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и 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.
МР диффузия — 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 МР спектроскопии — можно диагностировать заболевания на более ранних этапах развития.
Виды МР спектроскопии
Магнитно-резонансная ангиография (МРА) — метод получения изображения сосудов при помощи магнитно-резонансного томографа. Исследование проводится на томографах с напряжённостью магнитного поля не менее 0.2 (Hitachi Airis mate) Тесла. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности кровотока. МРА основана на отличии сигнала подвижной ткани (крови) от окружающих неподвижных тканей, что позволяет получать изображения сосудов без использования каких-либо рентгеноконтрастных средств. Для получения более четкого изображения применяются особые контрастные вещества на основе 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.
МРТ термометрия — метод, основанный на получение резонанса от протонов в составе молекул воды, и протонов в составе молекул жира исследуемого объекта. Разница резонансных частот — дает информацию об абсолютной температуре тканей. Частота испускаемых радиоволн изменяется с нагреванием или охлаждением исследуемых тканей. Эта методика увеличивает информативность МРТ исследований, и позволяет повысить эффективность лечебных процедур, основанных на селективном нагревании тканей. Локальное нагревание тканей — использоваться в лечении опухолей различного происхождения.[4]
Сочетание интенсивного магнитного поля, применяемого при МРТ сканировании, и интенсивного радиочастотного поля, предъявляет экстремальные требования к медицинскому оборудованию, используемому во время исследований. Аппараты ИВЛ, специально сконструированные для применения в МРТ помещениях, имеют ограниченные возможности по высоким потокам и давлению в дыхательных путях, ограничения касаются также и некоторых функциональных возможностей использования ряда современных режимов вентиляции, мониторинга и системы тревожной сигнализации.
Вместе с тем, использование в последнее время аппарата ИВЛ повышает безопасность пациентов во время проведения МРТ. Тяжелые пациенты обеспечиваются респираторной поддержкой, как на этапе транспортировки, так и во время проведения исследования на МРТ. Использование как в палатах интенсивной терапии, так и во время МРТ, также снижает риск ошибки при переходе с одного типа аппарата ИВЛ на другой, разрешенный для применения при проведении МРТ.
Треугольный символ MR означает, что аппарат ИВЛ разрешён для использования в помещениях для МРТ при 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 ЯМР исследования необходимо поместить объект в мощное, статическое и однородное в пространстве (в идеальном случае) магнитное поле, создающее внутри тканей изображаемого объекта макроскопическую ядерную намагниченность.
В ЯМР томографии 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 МР сигналу 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 водорода 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 основой МРТ-изображения. Способность подобного смещения зависит от гидрофильности тканей, их химического состава и структуры. Нормальные клетки органов и тканей, не пораженных болезненным процессом, имеют один уровень сигнала. «Больные» клетки — это всегда другой, измененный сигнал в той или иной степени. На изображении измененные патологическим процессом участки тканей и органов выглядят иначе, чем здоровые. Это и есть основа 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. Это объясняется возможностью применения при большой индукции «быстрых» последовательностей, например, последовательности «градиентное эхо» и малоугловых. Также при индукции свыше 1,5 Тл появляется возможность кроме ядер водорода (протонов) включить в сбор данных об организме тяжелые ядра натрия и фосфора, которые несут очень важную информацию о метаболизме. При более низкой индукции магнитный резонанс ядер этих атомов невозможен.
Установлено, что если индукция будет равна 0,12 Тл, то частота ЯМР для протонов составит 5 МГц. Эти частоты лежат в диапазоне коротких радиоволн, которые считаются безвредными. И только в очень сильных магнитных полях (до 3 Тл) частота ЯМР может быть достаточно большой — 120 МГц. Это нужно учитывать при разработке современных МРТ.
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 мозга | Индукция магнитного поля В0, Тл | |
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 с порога напряженности в 4 Тл у лиц наблюдалась некоторая задержка нервной проводимости, теоретически было предсказано, что с уровня в 6 Тл растет кровяное давление. У людей, помещенных в однородное постоянное магнитное поле, был отмечен рост амплитуды ЭКГ в зависимости от величины поля. Этот рост становился заметным при 0.3 Тл; при 2.0 Тл амплитуда возрастала в среднем на 400%. Полагают, что изменения ЭКГ не могут быть ассоциированы с каким-либо биологическим риском. Основным результатом взаимодействия РЧ полей с тканями является нагрев последних. Но пока даже в сильных магнитных полях не было достигнуто локального увеличения температуры более, чем на 1 градус. Несмотря на то, что пока не было выявлено никаких чрезмерно опасных воздействий на живой объект МР исследования, 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. При пропускании через тело пациента вдоль оси y коротких ЭМ радиочастотных импульсов М поле радиоволн заставляет М моменты всех протонов вращаться по часовой стрелке вокруг этой оси. Для того чтобы это произошло, необходимо, чтобы частота радиоволн была равна ларморовской частоте протонов. Это явление и называют ядерным магнитным резонансом. Под резонансом понимают синхронные колебания, и в данном контексте это означает, что для изменения ориентации магнитных моментов протонов М поля протонов и радиоволн должны резонировать, т. е. иметь одинаковую частоту.
После передачи 90-градусного импульса вектор намагниченности ткани (М) индуцирует электрический ток (МР-сигнал) в приемной катушке. Приемная катушка размещается снаружи исследуемой анатомической области, ориентированном в направлении пациента, перпендикулярно В0. Когда М вращается в плоскостях х-у, он индуцирует в катушке Э ток, и этот ток называют МР-сигналом. Эти сигналы используют для реконструкции изображений МР-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 по оси z (Mz), зависит от плотности протонов, поэтому относительная сила MP сигналов, определенная непосредственно после подачи 90 ° импульса или после восстановления Mz, дает возможность построить изображение, взвешенное по протонной плотности. Т1 — релаксация отображает постепенное восстановление ядерного магнетизма и ориентации индивидуальных протонов водорода в направлении Во = > (оси z) в исходное положение, что было им присуще к предоставлению 90 ° импульса. Вследствие этого после выключения 90 ° импульса тканевый магнитный момент увеличивать ться вдоль оси z с нарастающим ускорением от 0 до максимального значения Mz, которое обусловлено протонной плотностью данной ткани. Т1 определяется как время, в течение которого М восстанавливает исходное значение на 63%. После того как пройдет 4−5 промежутков времени, равных Т1, Mz полностью восстанавливается. Что короче Т1, тем быстрее происходит восстановление. Физической основой Т1 — релаксации является обмен тепловой энергии между молекулами. Т1 — релаксационный время зависит от размеров молекул и их подвижности. В плотных тканях с большими неподвижными молекуламы протоны длительное время сохраняют свое положение, содержат энергию, возникает мало слабых импульсов, поэтому Т1 длинный. В жидкости происходит быстрее изменение положения протонов и быстрее отдача тепловой энергии, поэтому Т1 — релаксация в жидкости с малыми молекулами, быстро движется, короткая и сопровождается значительным количеством электромагнитных импульсов различной силы. В паренхиматозных тканях Т1 — релаксация составляет около 500 мс, широко варьируя в зависимости от особенностей их строения. В жировой ткани со средними по размерам и подвижностью молекулами Т1 короткий, а количество импульсов наибольшая. Изображение, контрастность которых построена с учетом разницы Т1 в смежных тканях, называются Т1 — 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. Исследование МР томографии и устройство МР томографа
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 МР сигналами, 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 МР томографа 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: «Hitachi AIRIS Mate» | Резистивный магнит: «ИМТТОМ» | Сверхпроводящий магнит: «MAGNETOM Harmony» | |
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 МРТ системах используются в основном постоянные и сверхпроводящие магниты. Это объясняется тем, что у них достаточно малое энергопотребление и они 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 входит парамагнитный ион из металла гадолиния. Эти контрастные вещества вводят внутривенно. Они накапливаются в очагах воспаления и опухолях. Эти вещества благодаря магнитным свойствам способствуют сокращению периода релаксации (Т1 или Т2) протонов и приводят 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 Н. В., Борисенко В. В., Власенко А. Г. Мозговое кровообращение. Современные методы исследования в клинической неврологии М.: Интер-Весы. 1993. С. 87−143
2. Галайдин П. А., Замятин А. И., Иванов В. А. Основы магниторезонансной томографии. Учебное пособие. — СПб: СпбГИТМО (ТУ), 1998. — 24 с.
3. Коновалов А. Н., Корниенко В. Н., Пронин И. Н. Магнитно-резонансная томография в нейрохирургии. — М.: Видар, 1997. — 472 с.: ил.
4. Марусина М. Я., Казначеева А. О. Современные виды томографии. Учебное пособие. — СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. — 132 с.
Показать Свернутьreferat.bookap.info
