Tänapäeval suunatakse patsiente üha sagedamini mitte radiograafiale või ultraheliuuringule, vaide. See uurimismeetod põhineb tuuma magnetilisusel. Mõelgem, mis see on, millised on selle eelised ja millistel juhtudel seda tehakse.

See diagnostiline meetod põhineb tuumamagnetresonantsil. Välises magnetväljas on vesinikuaatomi ehk prootoni tuum kahes vastastikku vastandlikus olekus. Tuuma magnetmomendi suunda saab muuta, toimides sellele kindla kindla sagedusega elektromagnetiliste kiirtega.

Prootoni asetamine välisesse magnetvälja põhjustab selle magnetmomendi muutumise, naases algasendisse. See vabastab teatud koguse energiat. registreerib sellise energia hulga muutuse.

Tomograaf kasutab väga tugevaid magnetvälju. Elektromagnetid on tavaliselt võimelised arendama magnetvälja 3, mõnikord kuni 9 Teslat. See on inimestele täiesti kahjutu. Tomograafisüsteem võimaldab teil lokaliseerida magnetvälja suuna, et saada kõrgeima kvaliteediga pilte.

Tuumamagnettomograaf

Diagnostikameetod põhineb aatomi tuuma (prootoni) elektromagnetilise reaktsiooni registreerimisel, mis tekib selle ergastamisel elektromagnetlainete poolt väga intensiivses magnetväljas. Magnetresonantstomograafiast räägiti esmakordselt 1973. aastal. Siis tegi Ameerika teadlane P. Laterbourg ettepaneku uurida objekti muutuvas magnetväljas. Selle teadlase töö oli algus uus ajastu meditsiinis.

Magnetresonantstomograafi abil on saanud võimalikuks inimkeha kudede ja õõnsuste uurimine tänu kudede küllastumise astmele vesinikuga. Sageli kasutatakse magnetresonantskontrastaineid. Enamasti on need gadoliiniumi ravimid, mis võivad muuta prootonite reaktsiooni.
Mõiste "tuuma MR-pildistamine" eksisteeris kuni 1986. aastani.

Seoses Tšernobõli tuumaelektrijaama katastroofiga elanikkonna seas tekkinud radiofoobia tõttu otsustati uue diagnostikameetodi nimest eemaldada sõna "tuuma". See võimaldas aga magnetresonantstomograafial kiiresti siseneda paljude haiguste diagnoosimise praktikasse. Tänapäeval on see meetod võtmetähtsusega paljude haiguste tuvastamisel, mida varem oli raske diagnoosida.

Kuidas diagnoositakse?

MRI kasutab väga tugevat magnetvälja. Ja kuigi see pole inimestele ohtlik, peavad arst ja patsient siiski kinni pidama teatud reeglitest.

Kõigepealt täidab patsient enne diagnostilist protseduuri spetsiaalse küsimustiku. Selles näitab ta oma tervislikku seisundit ja teavet enda kohta. Uuring viiakse läbi spetsiaalselt ettevalmistatud ruumis, kus on kabiin riiete ja isiklike asjade vahetamiseks.

Et ennast mitte kahjustada ja ka tulemuste õigsust tagada, peab patsient eemaldama kõik metalli sisaldavad asjad, jätma isiklike asjade kappi mobiiltelefonid, krediitkaardid, kellad jms. Naistel on soovitav dekoratiivkosmeetika nahalt maha pesta.
Järgmisena asetatakse patsient tomograafi torusse. Vastavalt arsti juhistele määratakse uurimispiirkond. Iga tsooni uuritakse kümme kuni kakskümmend minutit. Kogu selle aja peab patsient jääma liikumatuks. Sellest sõltub piltide kvaliteet. Arst saab vajadusel patsiendi asendit fikseerida.

Seadme töötamise ajal kostavad ühtlased helid. See on normaalne ja näitab, et uuring kulgeb õigesti. Täpsemate tulemuste saamiseks võib patsiendile manustada intravenoosset kontrastainet. Mõnel juhul on sellise aine manustamisel tunda kuumuse hoogu. See on täiesti normaalne.

Umbes pool tundi pärast uuringut saab arst saada uuringuprotokolli (järeldus). Väljastatakse ka ketas tulemustega.

Tuuma-MRI eelised

Sellise uuringu eelised hõlmavad järgmist.

1. Võimalus saada kvaliteetseid pilte keha kudedest kolmes projektsioonis. See parandab oluliselt kudede ja elundite visualiseerimist. Sel juhul on tuuma-MRI palju parem kui kompuutertomograafia, radiograafia ja ultraheli diagnostika.
2. Kvaliteetsed mahulised pildid annavad täpse diagnoosi, mis parandab ravi ja suurendab paranemise tõenäosust.
3. Kuna MRI abil saab teha kvaliteetseid pilte, on selline uuring parim kasvajate, kesknärvisüsteemi häirete tuvastamiseks. närvisüsteem, luu- ja lihaskonna patoloogilised seisundid. See võimaldab diagnoosida haigusi, mida kuni viimase ajani oli raske või võimatu avastada.
4. Kaasaegsed tomograafiaseadmed võimaldavad teil saada kvaliteetseid pilte ilma patsiendi asendit muutmata. Ja teabe kodeerimiseks kasutatakse samu meetodeid, mis kompuutertomograafias. See muudab diagnoosimise lihtsamaks, kuna arst näeb tervete elundite kolmemõõtmelisi pilte. Samuti saab arst kihthaaval saada pilte konkreetsest elundist.
5. Selline uuring tuvastab hästi kõige varasemad patoloogilised muutused elundites. Nii saab haigust avastada staadiumis, mil patsient veel sümptomeid ei tunne.
6. Sellise uuringu läbiviimisel ei puutu patsient kokku ioniseeriva kiirgusega. See laiendab oluliselt MRI rakenduste ulatust.
7. MRI protseduur on täiesti valutu ja ei tekita patsiendile ebamugavust.

MRI näidustused

Magnetresonantstomograafia jaoks on palju näidustusi.

• Tserebraalse vereringe häired.
• Ajukasvaja kahtlus, selle membraanide kahjustus.
• Elundite seisundi hindamine pärast operatsiooni.
• Põletikuliste nähtuste diagnoosimine.
• Krambid, epilepsia.
• Traumaatiline ajukahjustus.
• Veresoonte seisundi hindamine.
• Luude ja liigeste seisundi hindamine.
• Keha pehmete kudede diagnostika.
• Lülisamba haigused (sh osteokondroos, spondüloartroos).
• Lülisamba vigastused.
• Seljaaju seisundi hindamine, sealhulgas pahaloomuliste protsesside kahtlused.
• Osteoporoos.
• Kõhukelmeorganite, samuti retroperitoneaalse ruumi seisundi hindamine. MRI on näidustatud kollatõve, kroonilise hepatiidi, koletsüstiidi, sapikivitõve, maksa kasvajalaadsete kahjustuste, pankreatiidi, mao-, soolte-, põrna- ja neeruhaiguste korral.
• Tsüstide diagnoosimine.
• Neerupealiste seisundi diagnoosimine.
• Vaagnaelundite haigused.
• Uroloogilised patoloogiad.
• Günekoloogilised haigused.
• Rindkere organite haigused.

Lisaks on neoplasmi kahtluse korral näidustatud kogu keha magnetresonantstomograafia. MRI-d saab kasutada metastaaside otsimiseks, kui diagnoositakse primaarne kasvaja.

See ei ole magnetresonantstomograafia näidustuste täielik loetelu. Etteruttavalt võib öelda, et pole ühtegi organismi ega haigust, mida selle diagnostikameetodi abil ei oleks võimalik tuvastada. Meditsiini võimaluste kasvades on arstide ees peaaegu piiramatud võimalused paljude ohtlike haiguste diagnoosimiseks ja raviks.

Millal on magnetresonantstomograafia vastunäidustatud?

MRI jaoks on mitmeid absoluutseid ja suhtelisi vastunäidustusi. Absoluutsed vastunäidustused on järgmised:

1. Paigaldatud südamestimulaatori olemasolu. See on tingitud asjaolust, et magnetvälja kõikumised võivad kohanduda südame rütmiga ja seega lõppeda surmaga.
2. Paigaldatud ferromagnetiliste või elektrooniliste implantaatide olemasolu keskkõrvas.
3. Suured metallist implantaadid.
4. Ferromagnetiliste fragmentide olemasolu kehas.
5. Ilizarovi aparaatide saadavus.

Suhtelised vastunäidustused (kui uuring on võimalik, kui teatud tingimused on täidetud) on järgmised:

MRI tegemisel kontrastainega on vastunäidustused aneemia, krooniline dekompenseeritud neerupuudulikkus, rasedus ja individuaalne talumatus.

Järeldus

Magnetresonantstomograafia tähtsust diagnoosimisel ei saa ülehinnata. See on täiuslik, mitteinvasiivne, valutu ja kahjutu viis paljude haiguste tuvastamiseks. Magnetresonantstomograafia kasutuselevõtuga on arstile teadaolevalt paranenud ka patsientide ravi kõigi patsiendi kehas toimuvate protsesside täpne diagnoos ja tunnused.

MRI-d pole vaja karta. Patsient ei tunne protseduuri ajal valu. Sellel pole midagi pistmist tuuma- ega röntgenkiirgusega. Sellisest protseduurist on samuti võimatu keelduda.

Magnetresonantstomograafia (MRI) tehakse tuumamagnetresonantsi (NMR) abil, mis on üks meditsiiniteaduse uusimaid edusamme diagnostika valdkonnas. Selle tehnilise meistriteose loomise peamiseks tingimuseks on kõige kaasaegsemad arvutid ja arvutiprogrammid.

See meetod erineb tavapärasest kompuutertomograafiast pildi saamise viisi poolest. Tavalise röntgenikiirguse asemel kasutatakse tugevat magnetvälja. Selle läbivaatuse käigus ei puutu patsient kokku radioaktiivse röntgenkiirgusega ning kiirgusele iseloomulikke kõrvaltoimeid ei esine.

Kuidas MRI tehakse?

Peamised selle meetodi läbiviimiseks vajalikud seadmed on suur magnetiline silindriline toru ja arvuti. Kujutise saamiseks kasutatakse aatomite erilist omadust kiirgada tugevate magnetimpulsside mõjul elektromagnetlaineid. Sõltuvalt koe tihedusest on elektromagnetlainete voog erinev ja nende pilt saadakse arvutis. Patsient asetatakse "magnettorusse" ja magnetväli aktiveeritakse korraks. Spetsiaalne seade registreerib katsealuse kehast tulevad elektromagnetlained ja arvuti muudab need lained pildiks. Kui vaja on mitut viilupilti, tuleb mõõtmisi korrata. Arvuti suudab muuta mitmed viilud kolmemõõtmeliseks plastikpildiks.

Mida saab MRI abil diagnoosida?

MRI meetod on diagnoosimisel üks täpsemaid. Selle kasutamisel tuvastatakse muutused aju valgeaines, tehakse veresoonte eriuuringuid, ajuvedeliku tsirkulatsiooni uuringut ja abiga. uusim tehnoloogia- ajuenergia metabolismi ja ainevahetuse uurimine ajus. Traditsiooniline kompuutertomograafia on vigastuste, vererõhu ja luumurdude diagnoosimisel asendamatu. NMR-i on kõige parem kasutada palju vedelikku sisaldavate kudede uurimiseks. Sellega saab uurida siseorganeid – südant ja neere.

Kas MRI on ohtlik?

Siiani pole tõendeid selle kohta, et need uuringud oleksid inimestele kahjulikud. Magnetväli võib aga nende patsientide uurimisel, kellel on kehas metallproteesid ja implantaadid, tekitada probleeme. Nendel juhtudel on MRI kasutamine keelatud. Selle seadmega töötades ei tohiks riietes olla metallesemeid.

Magnetresonantstomograafia ainus probleem on selle kõrge hind. See uuring viiakse läbi ainult siis, kui diagnoosi ei saa teha muude meetoditega. Lisaks nõuab see uuring rohkem aega. Laste uurimise võimalused on mõnevõrra piiratud nende hirmu tõttu suletud ruumide ees (vajadus olla silindrilises “torus”).

Seda uurimismeetodit täiustatakse pidevalt. Magnetresonantstomograafia on informatiivne ja ohutu diagnostiline meetod, mis võimaldab teil saada pilte erinevatel tasanditel olevatest elunditest. Arvutiekraanil on näha kolmemõõtmeline pilt, mis võimaldab näiteks inimese aju uurida igast küljest ja igast sügavusest.

Füüsilised põhitõed MRI

Mis tahes kujutiste konstrueerimiseks on vaja mõõta ja võrrelda signaali intensiivsust tulevase pildi igas punktis selle koordinaatidega (st asukohaga pildil) või teisisõnu määrata selle signaali intensiivsuse jaotus kahes osas. -mõõtmeline (2D) või kolmemõõtmeline (3D) ruum. Magnetresonantstomograafias (MRI) saadakse kujutised kehaosadest 1H vesiniku tuumade (prootonite) signaalijaotuse mõõtmise teel. Prootonid on lahutamatu osa peaaegu kõik inimkeha molekulid ning eelkõige vee- ja rasvkoe molekulid. Veemolekulid kehas võivad olla vabas olekus (rakuväline ja rakusisene vesi) ja seotud olekus (ioonide, süsivesikute, valkude ja isegi entroopiliste jõudude mõjul lipiididega). Sõltuvalt veemolekulide olekust on prootonisignaalidel samades mõõtmistingimustes erinevad magnetilised omadused, mis määravad MRT-pildi suhtelise koe kontrasti. Kõik keeruline süsteem Kudede vesiniku tuumade sisemise signaali mõõtmiseks on vaja MRI-skannerit, mis eristab põhimõtteliselt MRI-d paljudest teistest kiirgusdiagnostika meetoditest ja määrab selle ainulaadse diferentsiaaldiagnostilise väärtuse.

Magnetresonantstomograafia (MRI) põhineb vesiniku tuumade tuumamagnetresonantsi (NMR) nähtusel. Prootonitel on keerutada ja vastavalt magnetmoment, nagu kõik liikuvad laetud osakesed. Prootoni kõige ilmsem mudel on kompassinõel, millel on ka magnetmoment. Kui Maa magnetvälja asetada kompass, hakkab selle nõel võnkuma ümber selle välja jõujoonte suuna. Sama juhtub prootonitega. Kui patsient asetatakse MRI skanneri ühtlasesse magnetvälja (kliinilises praktikas ei tohiks selle intensiivsus ületada 3,0 Teslat), interakteeruvad kehakudede vesiniku tuumad seadme magnetväljaga. Selle tulemusena tekivad magnetmomendid või seljad prootonid orienteeruvad magnetvälja joonte suuna suhtes teatud nurga all (vt joonis 2.1.1-B), sarnaselt sellele, mis juhtub Maa magnetväljas kompassinõelaga, ja hakkavad pöörlema ​​( pretsess) sagedusega, mis nagu spinnide kõrvalekaldenurk magnetvälja joonte suunast a o, mis on otseselt proportsionaalne väljatugevusega B o ja kutsutakse pretsessiooni sagedus,Larmori sagedus või resonantssagedus(Tabel 2.1.1). Selle tulemusena magnetiseeritakse kogu proov, see tähendab a täielik magnetiseerimine proov paralleelselt teljega, mis on suunatud piki magnetvälja jooni (tavaliselt tähistatakse kui telge). Z), mida nimetatakse pikisuunaline magnetiseerimine.

Tabel 2.1.1. Vesiniku tuumade pretsessioonisagedus 1 H MRT süsteemide erinevatel magnetvälja tugevustel.

Kui siis magnetpilule rakendatakse raadiosageduslik impulss E 0 sagedusega w, võrdne Larmori sagedusega (sageli tähistatud kui resonantssagedus w o), siis pretseseerivad vesiniku tuumad suudavad selle raadiosagedusliku impulsi energiat absorbeerida, mille tulemuseks on läbipaindenurk a nende magnetmomendid MR-tomograafi magnetvälja jõujoonte suunast muutuvad, kuna tänu sellele neeldunud lisaenergiale omandavad tuumad võime taluda seadme magnetvälja mõju. Sõltuvalt erutava raadiosagedusliku impulsi kestusest spinni läbipainde nurk algsuuna suhtes Da võib olla näiteks 90 o või 180 o: Selliseid raadiosageduslikke impulsse nimetatakse vastavalt 90-kraadiseks või 180-kraadiseks. Sel juhul proovi pikisuunalise magnetiseerimise koguvektor (piki telge Z, mis on suunatud piki magnetvälja jooni) muutub (sagedamini väheneb) koguse võrra, mis sõltub raadiosagedusliku impulsi kestusest. Kuna algselt (enne tomograafi magnetvälja paigutamist) olid vesiniku tuumade magnetmomendid suunatud kaootiliselt - erinevatesse suundadesse (joon. 2.1.1-A), siis ka pärast nende sisenemist magnetvälja (joon. 2.1.1 AB) ), spinnid, kuigi nad pöörlevad mööda koonust, mis on orienteeritud magnetvälja joonte suunas, toimub nende pretsessioon asünkroonselt(või ebajärjekindlalt), see tähendab erinevatega faas f pretsessioon (joonis 2.1.1-B). Selle tulemusena tekib igal ajahetkel mis tahes ühes suunas suunatud spinni puhul teine ​​​​sarnane vastupidise (vastupidise) suunaga spin. Seega proovi kogumagnetiseerimisvektor tasapinnal, mis on risti teljega Z, mis on suunatud piki magnetvälja jooni, mida tavaliselt tähistatakse tasapinnana XY, võrdub nulliga (joonis 2.1.1-B).

Joonis 2.1.1. Üldskeem tuumamagnetresonantssignaali saamiseks vaba induktsiooni lagunemise kujul (selgitused tekstis).

Järgmises etapis proovige kasutada ülekande mähis kiiritatakse raadiosagedusväljaga E 0, mille sagedus (nimetatakse ka MRI süsteemi resonantssagedus) (joonis 2.1.1 BÒV) on tavaliselt mitukümmend megahertsi (tabel 2.1.1).

Raadiosagedusliku impulsi toime tõttu pöörleb kõik pöörlevad sünkroniseeritud(saada sidus), see tähendab neid faas f muutub samaks f = f 0, ja lennukis XY ilmub vesiniku tuumade magnetmomentide summaarne signaal või risti võrgu magnetiseerimine näidis (joonis 2.1.1-B). Kui magneti luumenis on raadiosageduse vastuvõtupool(raadioantenn), mis on võimeline mõõtma sellel tasapinnal raadiosignaali, seejärel proovi kogu magnetiseerimisvektori pöörlemist tasapinnal XY põhjustab vastuvõtvasse mähisesse vahelduvvoolu, mida saab tuvastada. Elektriliste võnkumiste mõõtmine pärast põneva raadiosagedusliku impulsi väljalülitamist sellise vastuvõtuahelaga tähendab tegelikult kehakudedes olevate prootonite NMR-signaali mõõtmist. Vesinikutuumade magnetresonantssignaalil endal (seda nimetatakse ka vabaks induktsioonisignaaliks ehk FSI-ks (joonis 2.1.1-B) on summutatud iseloom, mis peegeldab spinnisüsteemi tagasipöördumist algsesse olekusse (enne põnev raadiosageduslik impulss) olek, st NMR lõõgastus(joon. 2.1.1 VÒB) magnetiliselt aktiivsetest tuumadest: kogunenud energia hajumise tõttu spinnide keskkonda nn. võre, pöördub spinni hälbe nurk tagasi algsele väärtusele ( spin-võre lõõgastus) ja spinni pöörlemise vastastikune sünkroniseerimine on häiritud, st seos üksikute spinnide vahel ( spin-spin lõõgastus). Neid protsesse iseloomustatakse kvantitatiivselt kohati spin-võre T 1 või spin-spin T 2 lõõgastus, või õigemini spin-võre kiirused W 1 või spin-spin W 2 lõdvestus. Lõõgastusajad kudedes sõltuvad temperatuurist, vesiniku tuumade liikuvusest (vedelikes on need pikemad kui pehmetes kudedes) ja paramagnetiliste või ferromagnetiliste lõõgastuskeskuste olemasolust (mida suurem on selliste paramagnetiliste või ferromagnetiliste ainete kontsentratsioon, seda lühem on lõõgastusaeg vesiniku tuumad). Spin-spin-relaksatsiooniaeg T2 sõltub ka prootonite mikrotsirkulatsioonist (pH, lahuse ioontugevus jne), mistõttu on see koeprootonite omadus patoloogilise protsessi arengu suhtes tundlikum kui T1 aeg. Pange tähele, et inimese kehakudede lõõgastusajad sõltuvad ka vanusest. Inimese aju müeliniseerumisega esimesel eluaastal muutub aju halli ja valge aine relaksatsiooniaegade suhe vastupidiseks, mis jääb seejärel püsima kogu eluks (joonis 2.1.2): aju lõdvestumisajad. vastsündinu aju valgeollus on pikemad kui hallollus ja juba üle 1 aasta vanuselt lõdvestub aju valgeollus kiiremini.

Joonis 2.1.2. Aju valge ja halli aine lõdvestumisajad lühenevad kogu inimese elu jooksul. Tähelepanu tasub pöörata lõdvestusaegade tasemete “ristamisele” esimesel eluaastal.

Lõdvestusajad ise vähenevad vanusega, samas kui veesisaldus ajus väheneb 93-95%-lt vahetult pärast sündi 82-84%-ni teise eluaasta lõpuks.

Niisiis, objekti kõigi vesiniku tuumade resonantssagedus w o peaaegu identne ja otseselt võrdeline magnetvälja tugevuse suurenemisega B o. Kui nendel tingimustel tekib piki ühte telgedest magnetväli, mille tugevus varieerub lineaarselt piki seda telge, siis prootoni pretsessiooni sagedus w on lineaarselt seotud nende asukohaga (koordinaadiga) piki valitud telge. See tähendab, et see viiakse läbi punktide positsioonide sageduslik ruumiline kodeerimine piki ühte telgedest (joonis 2.1.3). Selline lineaarne muutus magnetväljas tekib täiendava kehtestamisega gradientmagnetväli G ehk teisisõnu kaasamine magnetvälja gradient teatud suunas.

Prootonite resonantssageduse väljaselgitamiseks w mõõdetud muutuja SSI (NMR-signaal) töödeldakse kasutades Fourier' teisendus (Fourier' teisendus või F.T.). Fourier' teisendus võimaldab määrata erineva resonantssagedusega tuumade spetsiifilist panust mõõtmisel saadud NMR signaali kujunemisse. Selle töötlemise tulemusel saadakse laguneva NMR-signaali mõõdetud amplituudi sõltuvuse ajast jaotuse asemel magnettuumade panuste (arv) jaotus nende resonantssagedusel. Seda jaotust nimetatakse NMR spekter. Piigi amplituud (täpsemalt spektraaljoone kõvera alune pindala) on otseselt võrdeline etteantud pretsessioonisagedusega tuumade kontsentratsiooniga ja selle pretsessiooni sagedus määrab unikaalselt tipu asukoha spektris. Lõdvestusajad ise vähenevad vanusega, samas kui veesisaldus ajus väheneb 93-95%-lt vahetult pärast sündi 82-84%-ni teise eluaasta lõpuks.

Joonis 2.1.3. Luba magnetvälja gradient G"pea-varba" suunas viib asjaolu, et iga kihi (lõigatud) prootonite sagedus selles suunas erineb üksteisest koguse võrra. Dw võrdeline magnetvälja muutuse suurusega DG. Resonantssagedus w o jääb samaks ainult ühes kihis. Selle tulemusena on kihi prootonite resonantssageduse põhjal võimalik täpselt määrata selle asukoht magnetvälja tugevuse muutumise suunas, st selle koordinaat piki seda telge.

Joonis 2.1.4. Kolme identse objekti, mis paiknevad teljel erinevalt, NMR signaali mõõtmisel X, magnetvälja gradiendi puudumisel ( A) saame homogeense NMR signaali, mis pärast Fourier' teisendust annab ühe suure amplituudiga spektrijoone (piigi) (resonantssagedus on kõigil kolmel näidisel sama). Magnetvälja gradiendi olemasolul ( B) igal proovil on spektris oma tipp (oma sagedus) vastavalt nende asukohale piki telge X. A iga piigi amplituud on kolm korda väiksem kui spektri suure piigi amplituud enne gradiendi sisselülitamist.

Tegelikult võimaldab ruumiline sageduskodeerimine saada objekti tulevase kujutise ühe "projektsiooni" või pigem NMR-i signaali jaotuse piki ühte kolmemõõtmelise ruumi telgedest tänu NMR-i moodustumisele. spekter. Niisiis, kui asetate kolm identset veega katseklaasi konstantsesse magnetvälja piki telge järjest X(joonis 2.1.4 - A), siis saadakse kõigi kolme toru TMR-signaale sisaldavas TMR-spektris üks tipp, kuna nende resonantssagedus on sama. Magnetvälja lineaarse muutuse loomisel piki seda telge saadakse NMR spektris kolm piiki, mille suhtelised asukohad peegeldavad üheselt katseklaaside asukohta piki telge X(joonis 2.1.4 - B). Seega on NMR-spekter katseklaaside asukoha "projektsioon" piki telge X.

Muutes magnetvälja gradiendi suunda kogu kolmemõõtmelises ruumis, saate saada terve rea selliseid "projektsioone" (joonis 2.1.5), millest (nagu röntgen-kompuutertomograafias) saate kujutise rekonstrueerida. objektide (pöördprojektsiooni meetod). Selline protseduur võtab aga väga kaua aega, kuna igal kolmel tasapinnal on vaja saada palju projektsioone: on vaja minna 0 o-lt 180 o-le sammuga suurusjärgus 1-2 o , mis üldiselt sõltub antud resolutsioonist.

Joonis 2.1.5. NMR spektrite saamine mööda kahte telge X Ja Y(A) võimaldab teil määrata objektide asukoha tasapinnal XY. Selle protseduuri kordamine mitu korda kõigis suundades (B) võimaldab määrata algsete objektide kuju.

Samal ajal mõjutab magnetvälja gradiendi kaasamine mitte ainult tuumade resonantssagedust w, aga ka nende faasis f. Tänu sellele efektile toimub magnetvälja gradiendi olemasolul spinni defaasimine palju kiiremini, st spin-spin-relaksatsioon kiireneb. Samal ajal sõltub spinnide faasi muutumise kiirus otseselt magnetvälja suurusest antud punktis, mis tähendab, et spinnide spetsiifiline faas magnetvälja gradiendi suunas sõltub nende asukohast. ruumis (joonis 2.1.6).

Joonis 2.1.6. Magnetvälja gradiendi puudumisel on faasi (A) muutused tühised. Magnetvälja gradiendi pideva kestusega, muutes selle polaarsust (B) või amplituudi (C), saate faasinurka juhtida.

Selle tulemusena faasikodeerimise gradient pöörlemisfaasi nurk sisaldab teavet tuumade koordinaatide kohta ruumis selle toime suunas ja protseduuri ennast saab kasutada faasiline ruumiline kodeerimine.

Seega, kasutades sagedus ja/või faas ruumiline kodeerimine on võimalik üheselt võrrelda konkreetse punkti NMR signaali amplituudi selle koordinaatidega ruumis.

SID-i mõõtmisel gradientmagnetväljade tingimustes on aga teatud tehnilisi raskusi, kuna see signaal on väga nõrk ja laguneb suhteliselt kiiresti (kiirenenud spin-spin-relaksatsiooni tõttu). Selle mõõtmiseks nendes tingimustes on vaja see signaal magnetvälja gradientide juuresolekul uuesti moodustada. Sellise signaali genereerimiseks on kaks võimalust: tekitades spin-kaja või tekitades gradientkaja.

Pöörlemiskaja tekib tänu sellele, et mõni aeg t pärast esimese erutava raadiosagedusliku 90 o impulsi lisamist 180 o lisaimpulss, mis "pöörab" lõdvestavaid spine 180 o ja need peegelduvad tasapinna suhtes. XY(spinnid pöörduvad pärast 90 o impulsi rakendamist sellele tasapinnale), kus aja möödudes t spinnid taas kogunevad, moodustades spin kaja signaal. Sel juhul tasandatakse kogu magnetvälja ebahomogeensuse mõju lõõgastumisele. Kõige edukam analoogia spinnide käitumise kohta on jooksjate näide (joonis 2.1.7), kes pärast starti (ergastav 90 o pulss) jooksevad erinevatel kiirustel (spin-spin-relaksatsiooni kiirus ja välja ebahomogeensuse mõju). ).

Joonis 2.1.7. Pööramise kaja vastuvõtmine: kõik osalejad (spinnid) alustavad korraga (pärast 90 o-impulssi) ja eemalduvad üksteisest erinevad kiirused jooksmine (spin-spin lõdvestus ja magnetvälja ebahomogeensus). “Koguv” 180 o-impulss peegeldab võistlejaid stardijoone suhtes ning kiiremad jooksjad jõuavad aeglasematele järele alles stardijoonel.

Kuid pärast " peegli peegeldus"(kogub" 180 o-impulssi) stardijoone (tasapinna) suhtes XY) need jooksjad, kes olid kiiremad ja jooksid kaugemale, leiavad end stardijoonest kaugemale ja jõuavad aeglasematele järele. Arvestades, et kõik tegurid, mis mõjutasid sportlaste stardis jooksmist, toimivad ka pärast “peegeldust” samas suunas, siis nende mõju jooksukiirusele ühtlustub ning jooksjad jõuavad stardijoonele samal ajal.

Gradiendi kaja saadakse magnetvälja gradiendi polaarsuse järsu muutmisega, mille tulemusena see muutub vastassuunas spinnide lõdvestumine, samal ajal kui kiiresti lõdvestub (spin-spin lõdvestumise ja magnetvälja gradiendi toime ja ebahomogeensuse tõttu) satuvad spinnid algpositsioonist kaugemale, kuhu spinnid suunamuutuse tõttu kalduvad. Sel juhul ei tasandata magnetvälja gradientide ja mittedoonorite mõju, vaid see kiirendab ka tuumade põiki lõdvestumist. Juba antud analoogias jooksjatega (joonis 2.1.8) pärast starti (põnev raadiosageduslik impulss) suureneb distants jooksus osalejate vahel erinevate kiiruste tõttu (spin-spin lõdvestumise kiirus ja mõju magnetvälja ebahomogeensus).

Joonis 2.1.8. Gradiendi kaja vastuvõtmine: kõik osalejad (spinnid) alustavad üheaegselt (põnev raadiosageduslik impulss) ja eemalduvad üksteisest erinevate jooksukiiruste tõttu (spin-spin relaksatsioon ja magnetvälja ebahomogeensus). Pärast seda, kui jooksjad on paigal ümber pööranud (vahetades gradiendi märki), jõuavad kiiremad jooksjad stardijoonest kaugemale kui aeglasemad. Selle tulemusena jõuavad kiired sportlased aeglasematele järele alles stardijoonel.

Mingil hetkel (gradiendi polaarsust vahetades) pööravad jooksjad otsa ringi ja jooksevad tagasi stardijoonele, samas kui kiiremad sportlased jäävad aeglasemate taha ja on sunnitud neile järele jõudma. Sel juhul mõjuvad sisse jooksmist “segavad” tegurid erinevad suunad ja ei ole tasandatud: näiteks kui tuul puhus enne pööret tagant, siis sisse joostes tagakülg puhub sulle näkku. Relaksatsiooni suuna muutumise tõttu võib erutav raadiosageduslik impulss gradiendikaja tekke ajal olla alla 90 o, mis on vajalik tingimus spin kaja kasutamisel. Raadiosageduslikud impulsid ja impulssmagnetvälja gradient lülitatakse sisse kindlas järjekorras, nn. impulsi jada (IP). Aeg ühest põnevast raadiosagedusimpulsist teiseni(st ühest impulsi pakett enne teise algust) kutsutakse kordusaeg (Kordamise aeg või TR). Aeg spin-relaksatsiooni algusest kajasignaali maksimaalse väärtuseni helistas kajaaeg (Echo Time või TE). Võrreldes spin-kaja ja gradientkaja impulsside jadasid (joonis 2.1.9), on tähelepanuväärne, et tänu kiiremale lõdvestumisele võimaldab gradientkaja kasutada lühemaid aegu. TR Ja T.E..

Joonis 2.1.9. Pärast põneva 90 o impulsi rakendamist moodustub teatud aja pärast seljaaju kajasignaal T.E. 180 o raadiosagedusliku impulsi kaasamise tõttu ( A). Gradiendi kaja puhul on kajasignaali allikaks gradiendi polaarsuse muutus ( B).

Olenemata valitud kajasignaali saamise meetodist on magnetresonantstomograafia (MRI) käigus tervikliku kujutise moodustamiseks vaja saada teavet NMR-signaali jaotuse kohta, mis esindab üht või teist kajasignaali, iga punkt kolmemõõtmelises ruumis. 2D MRI puhul ergastatakse esmalt ühte lõiku (vt joonis 2.1.10), edastades selektiivse ergastuse raadiosagedusliku impulsi selektiivse magnetvälja gradiendi nihkejõud. Mida suurem on magnetvälja gradient, seda õhem on viilu paksus ja väiksem suhe signaal/müra Viilude arvu suurendamine suurendab ka uurimistöö aega.

Joonis 2.1.10. Selektiivse põneva raadiosagedusliku impulsi sisselülitamise tulemusena sagedusega w o magnetvälja gradiendi olemasolul G o"pea-varvas" suunas moodustavad ainult ühe lõigu prootonid NMR-signaali, kuna ainult selle lõigu jaoks on täpne vastavus magnetresonantsi tingimustele - ainult selle sagedus on võrdne w O. Külgneva lõigu signaali mõõtmiseks on vaja protseduuri korrata, muutes magnetvälja gradiendi suurust.

Joonis 2.1.11. Täieliku kahemõõtmelise MRI-pildi saamiseks rakendatakse kolmes üksteisega risti asetsevas suunas kolm impulss-gradientmagnetvälja:

A. Ergastada valitud lõigu prootoneid koos põneva 90 o raadiosagedusliku impulsiga sagedusega w o lülitatakse sisse impulssnihket valiv gradient, mis loob tingimused NMR-i jaoks sagedusel w o ainult ühes sektsioonis (tähistatud nooltega). Seejärel, rakendades impulss-faasikodeerimise ja sageduskodeerimise magnetvälja gradiente üksteisega risti, mõõdetakse selle lõigu iga punkti NMR-signaal eraldi. Selle mõõtmise jaoks genereeritakse spin kaja signaal, kasutades 180° raadiosagedusimpulssi ja uut nihket valivat gradientimpulssi, mille suurus registreeritakse impulsssagedust kodeeriva magnetvälja gradiendi juuresolekul.

B. Lõikepunktide kahemõõtmeline jaotus saadakse faasikodeeriva ja sageduskodeeriva magnetvälja gradientide samaaegsel sisselülitamisel üksteisega risti olevates suundades, mille tulemusena saab selle lõike iga punkt oma faasinurga ja sageduse, mis määravad unikaalselt selle asukoha viilus.

Pärast lõike valimist risti tasapinnal söödake faasiline kodeerimine(või valmistub) Ja sageduskodeering(või lugemist) gradiente (joonis 2.1.11-A), mis võimaldavad mõõdetud kajasignaale üheselt seostada (kodeerida) nende jaotusega valitud lõigul. Tegevuse tulemusena faasikodeerimise gradient prootonitel valitud lõigul, mis asuvad erinevates ridades või kihtides, on erinevad faasinurgad ja seetõttu sageduse kodeerimise gradient perpendikulaarses suunas (piki selle "faasi-ühtlase" joone pikkust) muutub prootonite sagedus lineaarselt vastavalt gradiendi suurusele (joonis 2.1.11-B). Kõigi viilujoonte kohta teabe saamiseks on vaja kogu protseduuri korrata sõltuvalt valitud akumulatsioonimaatriksist faasikodeeriva magnetvälja gradiendi toimesuunas (näiteks MR-tomogrammi maatriksiga 256x256 pikslit või piksel Iga lõigu jaoks on vaja 256 tsüklit), mis pikendab oluliselt uurimisaega. Kuid samal ajal, mida rohkem faasikodeerimise tsükleid tuleb läbi viia, seda suurem on signaali-müra suhe.

Akumulatsioonimaatriksi mõõde sagedust kodeeriva gradiendi suunas ei mõjuta otseselt uurimisaega, kuid selle suurenedes signaali-müra suhe väheneb, mis nõuab suuremat kogunemiste arvu ja seega ka rohkem aega. Kogu saadud teave pärast kahemõõtmelist Fourier' teisendust esitatakse 2D tomogrammide seeriana (vastavalt valitud viilude arvule). Lisaks sõltub kogunemisaeg ilmselgelt viilude arvust, kuna kõikidest viiludest kujutiste saamiseks tuleb protseduuri korrata vastavalt sellele arvule.

Kaasaegne meditsiiniline diagnostika põhineb kahte tüüpi uuringutel: rakenduslikel (bioloogiline, keemiline jne) ja visualiseerimine. Kui esimest tüüpi uuringud ilmusid iidsetest aegadest, kui inimene määras haiguse olemasolu kindlaks, nagu öeldakse "lõhna ja keele järgi", siis siseorganite visualiseerimine ilma keha kahjustamata sai võimalikuks alles võime avastamisega. radioaktiivsetest materjalidest, et tekitada läbitungivat kiirgust, mida praegu tuntakse kui "röntgenikiirgust"

Füüsikute avastused elementaarosakeste maailmas on andnud meditsiinile uue võimaluse kõigi kudede ja elundite kujutiste saamiseks Inimkeha ilma otsese rakendamiseta. Magnetresonantstomograafia (MRI) on üks kõige arenenumaid ja pidevalt arenevaid tüüpe elusorganismide seisundi kohta teabe saamiseks.

Lülisambahaiguste diagnoosimisel on MRI juhtiv pildistamise tüüp, kuna lülisamba struktuuris on palju pehmete kudede elemente (lülidevahelised kettad, sidemed, tahkliigeste kapslid), mille jaoks on ette nähtud magnetresonantstomograafia. parimal võimalikul viisil"mittepurustav katsetamine".

Mis on MRI?

Magnetresonantstomograafia nimeline pildistamise uurimismeetod põhineb ühel kvant- ja osakestefüüsika avastusel, et teatud elementide tuumad on võimelised kiirgama orienteeritud magnetväljade ja raadiosagedusliku kiirguse mõjul neeldunud liigset energiat.

"Tuumamagnetresonantsi" nähtus, millel põhinevad (elus- ja elutute) objektide magnetresonantsuuringud, avastati 1922. aastal elektronide "spinnikvantimise" määramise katse käigus. Siis mõistsid füüsikud, et kvantfüüsika "spin" (osakese nurkimpulss) mõistel on füüsiline väljendus.

Raadiosagedusliku (RF) kiirguse mõju uurimine osakestele tugevas magnetväljas 1937. aastal näitas, et proovi tuumad neelasid teatud sagedusega raadiosageduslikku energiat ja kiirgasid seda pärast välise impulsi väljalülitamist. Sellist efekti saavad tekitada vaid osakesed, mille tuumades on elektrilaeng ja spinn. Sellised omadused on omased elementidele, mille tuum sisaldab ühte "lisa" prootonit (st prootonite arv ületab elektronide arvu). Kaasaegne MR-kuvamine kasutab uurimistöös mitmete “orgaaniliste” elementide omadusi, millest populaarseim on vesinik H(1).

Olles tugevas ühtlases magnetväljas, suudab ühest prootonist koosnev vesiniku tuum teatud sagedusel (Larmori resonantssagedusel) kiiratava raadioimpulsi mõjul “ergutada”: neeldunud RF-impulsi energia kannab edasi vesinikuaatomist kõrgemale energia tase. Kuid see ebastabiilne seisund ei suuda püsida ilma välise mõjuta ja impulsside peatumisel toimub naasmine stabiilsesse olekusse (lõõgastumine). Selle "jahutusprotsessi" käigus kiirgab südamik elektromagnetlaineid, mida saab tuvastada. Järgneb keerukate matemaatiliste ruumiarvutuste küsimus, mille käigus teatud aatomi signaal muudetakse kindlate koordinaatidega “piksliks”.

Mis paneb vesiniku tuuma neelama RF-impulsi energiat? See on tuuma enda magnetvälja ja "uurimisobjekti" ümber indutseeritud, kindlas suunas orienteeritud suure konstantse magnetvälja koosmõju, mille tekitavad tugevad elektromagnetid. Iga vesinikuaatomi tuum on üks magnetiline süsteem, millel on magnetmomendi kordumatu suund. Kõigi prootonite magnetmomendid on sunnitud orienteeruma selles suunas, kuhu on suunatud välisvälja magnetinduktsiooni vektor. Prootonite pöörlemissagedusega ühtival sagedusel kiiratud RF-impulsi energia neeldub, muutes mööda orienteeritud telje asendit. üldine suund magnetväli (pöörleb 90 (T1) ja 180 kraadi (T2)). Tagasi normaalseks, st. "ergastamata" olekuga pöörlemistelje pöördega algses suunas kaasneb elektromagnetlaine kiirgamine sama sagedusega, millega energia neeldus. Asendites T1 ja T2 “salvestavad” vesiniku tuumad erineval hulgal energiat ja vastavalt sellele erineb ka kiirgusvõimsus (esimene olek annab vähem hoogu kui teine).

See on tuumamagnetresonantsi olemuse lihtsaim seletus ühes süsteemis, näiteks vesinikuaatomis, kuid tihedas aines on tulemuste saamiseks vaja keerukamat magnetvälja rakendamist. Sel eesmärgil võeti kasutusele täiendavad magnetväljad, mida nimetatakse gradiendiks. Nende abiga saate muuta üldise magnetvälja suunda kolmes mõõtmes, mis võimaldab teil saada pilte mis tahes projektsioonis (tasapinnas) ja genereerida kolmemõõtmelisi pilte arvutitöötluse abil (nagu kompuuterröntgentomograafias).

Ausalt öeldes tuleks tomograafiat nimetada "tuumamagnetiliseks", kuna Kasutatakse aatomituumade kiirgust. Aga pärast hävinguni viinud õnnetust tuumareaktor peal Tšernobõli tuumaelektrijaam ja külgnevate territooriumide saastumine radioaktiivsete heitkogustega, suhtutakse igasse nimesse, mis sisaldab sõna "tuuma", märkimisväärse ebatervisliku skeptitsismiga. Vähendamine tehti kvantfüüsikaga mitte tundva elanikkonna rahu säilitamiseks.

Leiutamise ajalugu, seade ja tööpõhimõte

Kaasaegseid magnetresonantstomograafia skannereid toodetakse mitmes tehnoloogiliselt arenenud riigis, mille kogutoodangust kuni 40% moodustab USA. See pole juhuslik, sest Enamik MR-kuvamisega seotud peamisi tehnoloogilisi avastusi tehti Ameerika uurimiskeskustes:

• 1937 – Columbia ülikooli (New York, USA) professor Isidor Rabi viis läbi esimese katse tuumamagnetresonantsi uurimiseks molekulaarkiirtes;
• 1945 – kaks ülikooli (Stanford ja Harvard) toimusid alusuuringud NMR tahketes ainetes (F. Bloch ja E. Purcell);
• 1949 – E.F. Ramsey (Columbia ülikool) sõnastas keemilise nihke teooria, mis pani aluse MR-spektroskoopiale, mis andis keemialaborid kõige täpsemate analüüsiseadmetega;
• 1971-1977 - füüsik Raymond Vahan Damadian koos kolleegide rühmaga (Brooklyn meditsiinikeskus) lõi esimese MRI-skanneri ja sai pilte elusobjektide (sh inimeste) siseorganitest. Uuringute käigus avastasid arstid, et kasvajate kujutised on tervetest kudedest väga erinevad. Tööde projekteerimiseks ja teostamiseks kulus umbes 7 aastat;
• 1972 – keemik Paul Lauterbur (New Yorgi osariigi ülikool) sai esimese kahemõõtmelise kujutise, kasutades oma arendusi vahelduvate gradientmagnetväljade kasutamisel.

Šveitsi füüsikaline keemik Richard Ernst pakkus 1975. aastal välja meetodid MRI tundlikkuse suurendamiseks (kasutades Fourier' teisendusi, faasi- ja sageduskodeeringut), mis tõstis oluliselt kahemõõtmeliste kujutiste kvaliteeti.

1977. aastal esitas R. Damadian teadusmaailmale esimese pildi inimese rindkere lõigust, mis tehti esimese MRI skanneriga. Hiljem tehnoloogiat ainult täiustati. Eriti suure panuse MRT arendamisse andis arvutitehnoloogia ja programmeerimise areng, mis võimaldas programmiliselt juhtida keerulist elektromagnetiliste seadmete komplekti ja töödelda tekkivat kiirgust ruumilise kujutise ehk kahemõõtmeliste “lõikude” saamiseks. mis tahes lennukis.

Praegu on 4 tüüpi MRI-skannereid:

1. Püsimagnetitel (väikesed, kaasaskantavad, nõrga magnetväljaga kuni 0,35 Teslat). Võimaldab "väliuuringuid" operatsioonide ajal. Kõige laialdasemalt kasutatakse neodüümpüsimagneteid.
2. Resistiivsetel elektromagnetitel (kuni 0,6 Teslat). Üsna mahukad, võimsa jahutussüsteemiga statsionaarsed seadmed.
3. Hübriidsüsteemid (püsi- ja takistusmagnetid);
4. Ülijuhtivatel elektromagnetitel (võimsad krüogeense jahutussüsteemiga statsionaarsed süsteemid).

Teadlased saavutavad kõrgeima pildikvaliteedi, selge ja kontrastse, kasutades tugevaid krüogeenseid MRI-skannereid magnetväljad kuni 9,4 T (keskmine – 1,5 -3 T). Kuid praktika näitab, et kvaliteetse pildi saamiseks pole vaja mitte niivõrd võimsat välja, kuivõrd kiiret signaalitöötlust ja head kontrasti. Tarkvara arenedes on standardsete meditsiiniliste MRT-skannerite magnetvõimsus vähenenud 1-1,5 Teslani. Kõige võimsamad tomograafid on valmistatud meditsiiniliste teadusuuringute jaoks.

Standardne MRI skanner koosneb mitmest plokist:

1. Mitme magnetiga süsteem:

• suur toroidaalne magnet, mis loob konstantse välja;
• gradientmagnetmähised, mille abil magnetilise induktsiooni vektori suund muutub ("poolused nihkuvad") kolmes dimensioonis. Gradiendi nihutamiseks leiutati erineva kuju ja suurusega poolid (8-kujuline, sadulakujuline, paaris (Helmgotz), Maxwell, Golay). Üksik- ja paarispoolide arvutiga juhitav töö on võimeline suunama südamike momente mis tahes suunas või isegi pöörama neid suure magneti poolt algselt seatud suuna suhtes;
• reguleerivad poolid, mis on vajalikud üldise välja stabiliseerimiseks. Nende poolide väikesed magnetväljad kompenseerivad suurte ja gradientmagnetite poolt tekitatud kõrvalisi häireid või välja võimalikku ebahomogeensust;
• RF mähis. RF mähised loovad magnetvälja, mis pulseerib resonantssagedusel. Välja on töötatud ja kasutusel kolme tüüpi mähised: edastav, vastuvõttev ja kombineeritud (edastav-vastuvõtt). RF-kiirgur on ühtlasi detektor, sest Kui "lõõgastavate" prootonite tekitatud väline kiirgus suunatakse mähisele, ilmuvad selle ahelasse induktsioonivoolud, mis salvestatakse RF-signaalidena. Detektori poolide konstruktsioonid jagunevad kahte tüüpi: pinna- ja mahulised, s.o. objekti ümbritsev. Kujundid sõltuvad signaali püüdmise meetoditest, mis võtavad arvesse kiirguse võimsust ja suunda. Näiteks kasutatakse mahulist linnupuuri mähist, et saada paremaid pilte peast ja jäsemetest. Tomograafil on mitu paaristatud ja üksikut RF-mähist igat tüüpi ja igat tüüpi RF-signaalide jaoks.

Kõige võimsama välja loovad ülijuhtivad magnetid. Suur konstantse välja tekitav rõngasmagnet on sukeldatud veeldatud heeliumiga (t = -269 o C) täidetud suletud anumasse. See anum suletakse teises, suuremas suletud anumas. Kahe seina vahelises ruumis tekib vaakum, mis ei lase heeliumil isegi kraadi võrra soojeneda (sisseehitatud vaakumanumate arv võib olla üle kahe). Mida väiksem on poolijuhtme takistus, seda suurem on magnetvälja võimsus. Just see omadus õigustab ülijuhtide kasutamist, mille takistus on 0 oomi lähedal.

Tomograafi juhtimissüsteem koosneb seadmetest:

• arvuti;
• gradientimpulsi programmeerija (moodustab magnetvälja suuna muutes gradientväljade amplituudi ja tüüpi);
• gradientvõimendi (juhib gradientimpulsside võimsust, muutes mähiste väljundvõimsust);
• RF-impulsside allikas ja programmeerija moodustavad resonantskiirguse amplituudi;
• RF-võimendi muudab impulsside võimsust vajalikule tasemele.

Arvuti juhib välja ja impulsi genereerimise plokke, võtab detektoritelt vastu andmeid ja töötleb neid, muutes analoogsignaalide voo digitaalseks “pildiks”, mis kuvatakse monitoril ja prinditakse.

MR-skanner (st magnetsüsteem) on tingimata ümbritsetud varjestussüsteemiga elektromagnetilise ja raadiokiirguse väliste "häirete" eest, mis võivad pärineda raadiosignaaliallikatest ja mis tahes tugevasse magnetvälja sattunud metallesemetest. Ruumi seinte metallvõrk või pidev lehtkate loob elektrit juhtiva Faraday puuri tüüpi kilbi.

MRI meditsiinilises diagnostikas

Magnetresonantstomograafia erineb täielikult röntgeni skaneerimisest, sest see ei ole sõna otseses mõttes "analoogne" (st fotograafiline) viis kujutise saamiseks, vaid pigem pildi konstrueerimine digiteeritud andmete abil. See tähendab, et pilt, mida inimene ekraanil näeb, on paljude mikroskoopiliselt väikeste signaalide dekodeerimise tulemus, mis on jäädvustatud tomograafi detektoriga (RF mähis). Igal neist elektromagnetilistest impulssidest on keha sees teatud võimsus ja ruumilised koordinaadid. Vastuvõetud "prootoni lõõgastumise" impulsside põhjal pildi töötlemine ja konstrueerimine toimub spetsiaalsete programmide abil võimsa arvutiga.

MRI kasutab RF-impulsside jadade komplekti, mis loovad kehakudedes vesiniku prootonite "ergastamise" spetsiifilisi režiime, millel on ainulaadne neeldumise intensiivsus ja vastav energia tagastamine. Tegelikult on järjestused arvutiprogrammid, mis kiirgavad teatud amplituudi ja võimsusega RF-signaale ning juhivad magnetvälja gradiente.

Vesinik on kehas kõige levinum element, sest... mitte ainult kõigis orgaanilistes molekulides, vaid ka vee komponendina enamikus kudedes. Seetõttu (ja ka seetõttu, et tuumas on ainult üks prooton, mis hõlbustab resonantsi tekitamist) on tomograafia parem pehmete kudede pildistamisel, kus vee kontsentratsioon on palju suurem. MRI-pildil ilmuvad kottmustade aladena väga vähe vabu veemolekule sisaldavad luud.

Arvukad katsed on näidanud, kui erinev võib olla prootoni relaksatsiooniaeg, kui aatom, milles see elementaarosake asub, asub teatud tüüpi koes. Veelgi enam, kui see kude on terve, erineb reageerimisaeg oluliselt. Just lõdvestusajale vastavalt, st. RF-impulsi tagasivoolukiirus, objekti heleduse määrab arvuti.

Meditsiinilises diagnostikas kasutatakse MRI-d mitte ainult uurimiseks paksud kangad, aga ka vedelikke: MR-angiograafia võimaldab määrata verehüüvete asukohta, tuvastada turbulentsi ja verevoolu suunda ning mõõta veresoonte luumenit. Vedelkeskkonna uuringutes on abiks spetsiaalsed ained, mis muudavad vedelikus olevate prootonite reaktsiooniaega. Kontrastained sisaldavad elemendi gadoliiniumi ühendeid, millel on aatomituumade ainulaadsed magnetilised omadused, mistõttu seda nimetatakse paramagnetiliseks.

MRI mõõdab ka sisetemperatuuri kõikjal kehas. Kontaktivaba termomeetria põhineb kudede resonantssageduste mõõtmisel (temperatuuri mõõdetakse relaksatsioonisageduse kõrvalekallete alusel veeaatomites sisalduvates vesinikumürkides).

Kujutiste konstrueerimine põhineb kolme põhiparameetri fikseerimisel, mis prootonitel on:

• relaksatsiooniaeg T1 (spin-võre, prootoni pöörlemistelje pöörlemine 90 o võrra);
• relaksatsiooniaeg T2 (spin-spin, prootoni pöörlemistelje pöörlemine 180 o võrra);
• prootonite tihedus (aatomite kontsentratsioon koes).

Ülejäänud kaks tingimust, mis mõjutavad pildi kontrasti ja heledust, on jada kordusaeg ja kaja algusaeg.

Kasutades kindla võimsuse ja amplituudiga RF-impulsside jadasid ning mõõtes T1 ja T2 reaktsiooniaegu, saavad teadlased erineva kontrasti ja heledusega kujutisi keha samadest punktidest (kudedest). Näiteks lühike T1-aeg tekitab tugeva RF-lõõgastussignaali, mis kuvatakse pildistamisel heleda kohana. Kombineerides koe valgusomadusi erinevates järjestustes, tuvastatakse vee, rasva kontsentratsiooni suurenemine või spetsiifiline muutus koe omadustes, mis viitab kasvaja või tihenduse esinemisele.

Magnetresonantstomograafiaga seotud teabe täiendamiseks tuleb öelda, et magnetväljade ja raadiosageduslike impulsside juhtimine ei ole ilma "intsidentide", ebatavalise välimusega piltideta. Neid nimetatakse "artefaktideks". See on mis tahes punkt, piirkond või funktsioon, mis on pildil, kuid ei esine kehas koe muutusena. Selliste artefaktide ilmumise põhjus võib olla:

• juhuslikud häired magnetvälja sattunud tundmatute metallesemete poolt;
• seadmete talitlushäired;
• keha füsioloogilised omadused ("fantoomid", laigud, mis on põhjustatud siseorganite liikumisest hingamise või südamelöögi ajal);
• operaatori valed tegevused.

“Artefaktide” kõrvaldamiseks viiakse läbi aparatuuri erakorraline kalibreerimine ja testimine, patsienti ja ruumi kontrollitakse võõrkehade suhtes ning korduvuuring mitmes režiimis.

MRI kasutamine lülisambahaiguste diagnoosimisel

Lülisammas on luu- ja lihaskonna süsteemi kõige liikuvam osa. Just pehmed koed tagavad nii selgroo liikuvuse kui ka terviklikkuse. Kui arvestada kõik teadaolevad ja levinud lülisambahaigused, moodustavad pehmete kudede vigastused kuni 90% kõigist registreeritud haigustest. Ja kui lisada seljaaju ja seljaaju närvide neuroloogilised haigused ja erinevat tüüpi kasvajad, siis suureneb statistika 95-97% -ni. Teisisõnu, selgroolülide luukoe kahjustavad haigused on pehmete kudede haigustega võrreldes enam kui haruldased: lülivahekettad, liigesekapslid, sidemed ja seljalihased.

Kui võrrelda pehmete kudede terviklikkuse erinevate häirete sümptomeid, on sarnasus erakordne:

• valu (kohalik ja teatud piirkonnas laialt levinud);
• "radikulaarne sündroom" (seljaajunärvide terviklikkuse rikkumine ja sellega seotud sensoorsete signaalide ja reaktsioonide moonutused);
• erineva raskusastmega halvatus (pleegia), parees ja tundlikkuse kaotus.

Sellepärast on magnetresonantstomograafia tulemused kõrge staatus"otsustav sõna" lülisambahaiguste visualiseerimise diagnoosimisel. Mõnikord on kahjustatud piirkonna kvaliteetne foto ainus viis lõplikult vormistada eeluuringu, neuroloogiliste testide ja analüüside põhjal tehtud diagnoos.

MRI uuringu näidustuseks on põletikuliste protsesside esinemine lülisambas, millega kaasneb aktiivne immuunreaktsioon (palavik, kudede turse, naha punetus). Analüüsid kinnitavad immuunreaktsiooni olemasolu, kuid ei suuda näidata nakkus- ja põletikukoha täpset asukohta. MRI skaneerimine määrab 1 mm täpsusega põletikulise protsessi fookuse koordinaadid ja leviala. MR-angiogrammid näitavad veresoonte tromboosi ja koeödeemi piire. Krooniliste haiguste uuringus ( osteokondroos kõigil etappidel, spondüloartroos jne) MRI näitab erakordset kasulikkust.

Samuti on MRT kasutamise otsesed näidustused sümptomid, mis viitavad võimalikule abstsesside tekkele epiduraalpiirkonnas: tugev lokaalne valu, "radikulaarne sündroom", progresseeruv tundlikkuse vähenemine ning jäsemete ja siseorganite halvatus.

Nakkushaigused, mis võivad kahjustada igat tüüpi kudesid (tuberkuloos, osteomüeliit), vajavad põhjalikku uurimist MRI ja kompuutertomograafia (CT) abil. MR-tomogrammid paljastavad närvikoe, kõhreliste intervertebraalsete ketaste ja liigesekapslite kahjustused. CT täiendab üldist pilti selgroogsete kehade ja protsesside luukoe hävitamise andmetega.

Seljaaju ja nende lähedaste kudede (veresooned, ajukelme, seljaaju kanali sisemine periost) vigastused nõuavad mitmekülgseid ja vaevarikkaid MRT-uuringuid, sest enamik Närvikoe häired on seotud kasvajate (healoomulised ja vähkkasvajad) ning mõnikord ka abstsesside (epiduraalsed ja subduraalsed) tekkega. Magnetresonantstomograafia uuringud olid algselt suunatud kesknärvisüsteemi kasvajamoodustiste tuvastamisele. Pikaajalised vaatlused ja kogutud kogemuste süstematiseerimine võimaldavad teadlastel tuvastada tekkivaid kasvajaid esimeses etapis, "tekkimisjärgus".

Skaneerimistehnoloogia arendamise eesmärk on suurendada igas suuruses objektide kujutiste detailsust, kontrasti ja heledust, samuti saada andmeid võimalikult kiiresti pärast RF-impulsi väljastamist. Kaasaegne MRI skanner suudab reaalajas “näidata” käimasolevaid protsesse: südamelööke, vedeliku liikumist, hingamist, lihaste kokkutõmbumist, trombide teket. Väikesed avatud MR-skannerid koos püsimagnetitega võimaldavad teha operatsioone minimaalse pindmiste kudede kahjustusega (interventsionaalne MRI).

Arvutiprogrammeerimine võimaldab skannerist saadud andmete põhjal ehitada monitori ekraanil või lasertehnoloogia abil kolmemõõtmelise pildi.

Areneb lülisamba MRI uuringute suund vertikaalasendis. Mobiilne seade on varustatud 90° asendit muutva lauaga, mis võimaldab reaalajas fikseerida lülisamba muutusi, kui vertikaalsed koormused suurenevad. Sellised andmed on eriti väärtuslikud vigastuste (luumurdude) uurimisel. erinevad tüübid) ja spondülolistees.

Uuringu läbiviijate arvustuste kohaselt ei esine neil valusaid aistinguid. Neile avaldab enim muljet müra, mida seadmed tekitavad: "tugev koputav heli tunneli seintes, nagu töötaks läheduses trell." See on püsimagneti liikuv osa, mis pöörleb.

Vastunäidustused

Selgeks takistuseks MRT-uuringu läbiviimisel on implantaatide ja seadmete olemasolu patsiendi kehas, mis sisaldavad metalle, millel on mis tahes määral ferromagnetilised omadused. Teadmiseks: ainult puhas titaan, mida kasutatakse selgroolülide fikseerimise süsteemide loomiseks, ei oma magnetilisi omadusi.

Südamestimulaatori, elektroonikaseadmetega sisekõrvaimplantaadi ja metallosade olemasolu patsiendi kehas põhjustab koheselt magnetvälja häireid, mis tekitab tomogrammile “artefakti”. Lisaks ebaõnnestub elektrooniline seade, põhjustades omanikule maksimaalset kahju. Pärast vigastust kehasse jäänud kunstliigeste, tihvtide, klambrite või isegi metallikildude olemasolu viib sama tulemuseni. Mõned keemilised ühendid, mis moodustavad tätoveeringutinti, omavad ka ferromagnetilisi omadusi (eelkõige võivad mikroskoopilised osakesed kuumeneda tugevas magnetväljas, mis põhjustab põletusi epidermise sügavates kihtides).

Läbivaatuse ajal peab patsient jääma võimalikult kaua liikumatuks. MRT-uuringu takistuseks võib olla vaimne ebastabiilsus, teatud foobiad (näiteks klaustrofoobia), mis põhjustavad subjektil šokki, hüsteeriat ja tahtmatut liikuvust.

Pildikvaliteedi parandamiseks võib kasutada kontrastaineid (gadoliiniumi ühendeid), mille omadusi pole veel täielikult uuritud. Näiteks kuidas need võivad mõjutada loote arengut esimesel kolmel raseduskuul. Seetõttu ei ole soovitatav läbi viia rasedate naiste uuringuid, mis nõuavad kontrastainete kasutamist. Lisaks võivad need ravimid inimestel, kellel on individuaalne füsioloogiline talumatus, põhjustada ootamatu anafülaktilise reaktsiooni.

Tuumamagnetresonantsi fenomeni kasutava tehnoloogia täiustamine annab arstidele, keemikutele ja bioloogidele võimsa tööriista elusorganismis toimuvate protsesside uurimiseks ja patoloogiate otsimiseks varases arengujärgus.

Artiklid teemal