БАШКИРСЬКА ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра неврології з курсом НЕЙРОХІРУРГІЇ І МЕДИЧНОЇ ГЕНЕТИКИ

Реферат на тему

ПРИНЦИПИ

МАГНІТНО-РЕЗОНАНСНОЇ ТОМОГРАФІЇ

Уфа 2000

Введення

Явище ЯМР було відкрито порівняно недавно в 1946 році, за відкриттяякого F. Bloch і E. Purcell отримали Нобелівську премію. Однак метод
МРТ вийшов за рамки лабораторних досліджень зовсім недавно - на початку 80-хроків і до теперішнього часу розвиток комп'ютерної та вимірювальної технікиі поява новітніх технологій створення однорідних магнітних полівпоставили його в один ряд з методами КТ, а в деяких випадках і вивели наперше місце.

Справа в тому, що на КТ контрастність тканин пов'язана з єдинимпараметром, що характеризує кожну тканину. - Її рентгенівської щільністю,або, як ще кажуть «електронної щільністю» речовини, тобто здатністюшару речовини поглинати рент. випромінювання. Можна сказати, що КТ відображає якб поверхневе будову атомів речовини. Чим яскравіше виглядає тканина на КТ,тим вона щільніше.

МРТ будується за перевипромінювання радіохвиль ядрами водню (протонами),що містяться в тканинах тіла, відразу ж після отримання ними енергії відрадіохвильового сигналу, яким опромінюють пацієнта. Таким чином,контрастність тканин відображає особливості «внутрішніх», ядерних структурречовини, і вона залежить від ряду таких факторів, як будову речовини,взаємодія між молекулами, молекулярний рух (дифузія,кровоток), що дозволяє не тільки диференціювати на зображенніпатологічні та здорові тканини, ні і дає можливість спостерігати відображенняфункціональної діяльності окремих структур. Вибираючи форму опромінюєтьсярадіохвильового сигналу або імпульсної послідовності, можна виділитивплив на тканинну контрастність одного якого-небудь параметра, і одна іта сама тканина на одній МРТ може вийти світлою, а на іншій - темною.

Дослідження МР томографії та пристрій МР томографа

Перш за все пацієнта поміщають всередину великого магніту, де єдосить сильне постійне (статичний) магнітне поле, орієнтованебільшості апаратів вздовж тіла пацієнта. Під впливом цього поля ядраатомів водню в тілі пацієнта, які є маленькимимагніти, кожен зі своїм слабким магнітним полем, орієнтуютьсяпевним чином щодо сильного поля магніту. Додаючи слабкезмінне магнітне поле до статичного магнітного поля, вибирають область,зображення к. треба отримати.

Потім пацієнта опромінюють радіохвилями, причому частоту радіохвильпідлаштовують таким чином, щоб протони в тілі пацієнта могли поглинутичастина енергії радіохвиль і змінити орієнтацію своїх магнітних полівщодо напрямку статичного магнітного поля. Відразу ж післяприпинення опромінення пацієнта радіохвилями протони стануть повертатися всвої первісні стану, випромінюючи отриману енергію, і цеперевипромінювання буде викликати появу електричного струму в прийомнихкотушках томографа.
Зареєстровані струми є МР сигналами, к. перетворюються комп'ютеромі використовуються для побудови (реконструкції) МРТ.
Відповідно етапам дослідження основними компонентами будь-якого МРтомографа є: магніт, який створює постійне (статичний), так зване зовнішнє,магнітне поле, в яке поміщають пацієнта градієнтні котушки, що створюють слабке змінне магнітне поле вцентральній частині основного магніту, зване градієнтним, якедозволяє вибрати область дослідження тіла пацієнт радіочастотні котушки - передавальні, які використовуються для створеннязбудження в тілі пацієнта, і прийомні - для реєстрації відповідіпорушених ділянок комп'ютер, який керує роботою градієнтної і радіочастотноїкотушок, реєструє виміряні сигнали, обробляє їх, записує всвою пам'ять і використовує для реконструкції МРТ.

Усяке М поле характеризується індукцією М поля, яку позначають В.
Одиницею виміру є 1 Тл (тесла).

У МРТ в залежності від величини постійного магнітного поля розрізняютькілька типів томографів

з надслабких полем 0,01 Тл - 0,1 Тл зі слабким полем 0,1 - 0,5 Тл з середнім полем 0,5 - 1.0 Тл з сильним полем 1.0 - 2,0 Тл з надсильних полем> 2,0 Тл

Фізичні основи явища ЯМР

Явище ЯМР пов'язано з поведінкою в магнітному полі магнітних моментіватомних ядер. Ядро атом складається з протонів і нейтронів. Всі частинкипостійно обертаються навколо своєї осі і мають тому власниммоментом кількості руху - спіном s. При цьому власний позитивнийзаряд протона обертається разом з ним і створює за законом електромагнітноїіндукції власне магнітне поле. Таким чином власне магнітнеполі протона схоже на полі постійного магніту і являє собоюмагнітний диполь з північним і південним полюсами. Коли пацієнта поміщаютьвсередину сильного магнітного поля МР-томографа, всі маленькі протоннімагніти тіла розгортаються у напрямку зовнішнього поле. Крім цього,магнітні осі кожного протона починають обертатися навколо направленнязовнішнього магнітного поля. Це специфічне обертання називається прецесією,а його частоту - резонансною частотою або частотою Лармора. Частота Л.пропорційна силі зовнішнього магнітного поля і становить для ядер атомаводню 42,58 МГц/Тс.

Більшість магнітних моментів протонів прецессіруют у бік
«Півночі», тобто в напрямку, паралельному зовнішнього магнітного поля. Їхназивають «паралельними протонами». Що залишилася, менша частина М моментівпротонів прецессірует свої М моменти у бік «півдня», тобто практичноантипаралельних зовнішнього маг. полю, це «антипаралельних протони». Урезультаті в тканинах пацієнта створюється сумарний магнітний момент: тканининамагнічуються, і їх магнетизм (М) орієнтується точно паралельнозовнішнього магнітного поля В0. Величина М визначається надлишком паралельнихпротонів, який пропорційний силі зовнішнього М поля, але він завжди вкраймалий. М також пропорційний числу протонів в одиниці об'єму тканини, тобтощільності протонів. Величезне число (приблизно 1022 в мл води) містяться вбільшості тканин протонів обумовлює той факт, що чистий магнітниймомент досить великий, для того щоб індукувати електричний струм врозташованої поза пацієнта приймаючої котушці. Ці індуковані «МР -сигнали »використовуються для реконструкції МР-зображення.

МР-сигнал

Будь-яке магнітне поле може індукувати в котушці електричний струм,але передумовою для цього є зміна сили поля. При пропущеннічерез тіло пацієнта вздовж осі y коротких ЕМ радіочастотних імпульсів М полерадіохвиль змушує М моменти всіх протонів обертатися за годинниковою стрілкоюнавколо цієї осі. Для того щоб це відбулося, необхідно, щоб частотарадіохвиль дорівнювала ларморовской частоті протонів. Це явище і називаютьядерним магнітним резонансом. Під резонансом розуміють синхронні коливання,і в даному контексті це означає, що для зміни орієнтації магнітнихмоментів протонів М поля протонів і радіохвиль повинні резонувати, тобтомати однакову частоту.

Після передачі 90-градусного імпульсу вектор намагніченості тканини
(М) індукує електричний струм (МР-сигнал) в приймальні котушці. Приймальнакотушка розміщується зовні досліджуваної анатомічної області,орієнтованому в напрямку пацієнта, перпендикулярно В0. Коли Мобертається в площинах х-у, він індукує в котушці Е струм, і цей струмназивають МР-сигналом. Ці сигнали використовують для реконструкції зображень
МР-зрізів. При цьому тканини з великими магнітними векторами будутьіндукувати сильні сигнали і виглядати на зображенні яскравими, а тканини зтемними.

Контрастність зображення: протонна щільність, Т1-і Т2-виваженість

Контраст на МР-зображеннях визначається відмінностями в магнітнихвластивості тканин, або, точніше відмінностями в магнітних векторах, що обертаються вплощині х-у і індукують струми в приймальні котушці. Величина магнітноговектора тканини перш за все визначається щільністю протонів. Анатомічніобласті з малою кількістю протонів, наприклад повітря завжди індукуютьдуже слабкий МР-сигнал, і таким чином, завжди представляються назображенні темними. Вода та інші рідини, з іншого боку, повинні бутияскравими на МР-зображеннях як такі, що дуже високу щільність протонів.
Однак це не так. Залежно від використовуваного для одержання зображенняметоду рідини можуть давати як яскраві, так і темні зображення. Причинацього полягає в тому, що контрастність зображення визначається не тількищільністю протонів. Певну роль відіграють кілька інших параметрів;два найбільш важливих з них - Т1 і Т2.

Протипоказання і потенційні небезпеки.

До теперішнього часу не доведені шкідливі ефекти використовуються в МРТпостійних або змінних магнітних полів. Однак, будь-який феромагнітнийоб'єкт піддається впливу сильних магнітних сил, і розташуванняферомагнітного будь-якого об'єкта в місці, де його переміщення може бутинебезпечним для пацієнта, є абсолютним протипоказанням для застосування
МРТ. Найбільш важливими і небезпечними об'єктами є внутрішньочерепніферомагнітні кліпси на судинах і внутрішньоочні феромагнітні чужоріднітіла. Найбільш важливими і небезпечними об'єктами є внутрішньочерепніферомагнітні кліпси на судинах і внутрішньоочні феромагнітні чужоріднітіла. Найбільшого потенційна небезпека, пов'язана з цими об'єктами --важке кровотеча. Наявність кардіостимуляторів є абсолютнимпротівопаказ. для МРТ. На функціонування цих приладів може вплинутимагнітне поле, і, більше того в їх електродах можуть індукуватиелектричні струми з можливим нагрівом ендокарда.

Передані радіочастотні хвилі завжди викликають нагрівання тканин. Длязапобігання небезпечного нагрівання максимально допустима енергія, яку випромінюєна пацієнта, регулюється міжнародними рекомендаціями. Перші три місяцівагітності деякими авторами розцінюються як абсолютнепротипоказання для МРТ через ризик нагріву плоду. Протягом перших трьохміс. плід оточений відносно великим обсягом амниотической рідини імає вкрай обмеженими можливостями для відводу надлишкового тепла.