Ядролық магниттік резонанс. Магниттік резонансты бейнелеу Медицинадағы магниттік резонанс

Магнитті резонансты бейнелеу (МРТ)– дененің ішкі құрылымдарын визуализациялауға мүмкіндік беретін заманауи инвазивті емес әдіс. Ядролық магниттік резонанстың әсеріне негізделген – реакция атомдық ядролармагнит өрісіндегі электромагниттік толқындардың әсеріне. Адам ағзасының кез келген ұлпасының үш өлшемді бейнесін алуға мүмкіндік береді. ішінде кеңінен қолданылады әртүрлі өрістермедицина: гастроэнтерология, пульмонология, кардиология, неврология, отоларингология, маммология, гинекология және т.б.. Жоғары ақпараттық мазмұнына, қауіпсіздігіне және қолайлы бағасына байланысты Мәскеудегі МРТ аурулар мен патологиялық жағдайларды диагностикалау үшін қолданылатын әдістер тізімінде жетекші орын алады. әртүрлі органдар мен жүйелер.

Зерттеудің тарихы

МРТ-ның құрылған күні дәстүрлі түрде 1973 жыл деп есептеледі, ол кезде американдық физик және радиолог П.Лотербур осы тақырыпқа арналған мақаласын жариялады. Дегенмен, МРТ тарихы әлдеқайда ерте басталды. 1940 жылдары американдықтар Ф.Блох пен Р.Пурселл ядролық магниттік резонанс құбылысын дербес сипаттады. 50-жылдардың басында екі ғалым да физикадағы жаңалықтары үшін Нобель сыйлығын алды. 1960 жылы кеңестік әскери офицер МРТ аппаратының аналогын сипаттайтын патент алуға өтініш берді, бірақ өтінім «іске асыру мүмкін емес» деп қабылданбады.

Лотербурдың мақаласы жарияланғаннан кейін МРТ қарқынды дами бастады. Біраз уақыттан кейін П.Мансфилд кескінді алу алгоритмдерін жетілдірумен айналысты. 1977 жылы американдық ғалым Р.Дамадян МРТ зерттеуге арналған алғашқы құрылғыны жасап, оны сынақтан өткізді. Алғашқы МРТ аппараттары өткен ғасырдың 80-жылдары американдық клиникаларда пайда болды. 90-жылдардың басында әлемде 6 мыңға жуық мұндай құрылғылар болды.

Қазіргі уақытта МРТ медициналық әдіс болып табылады, онсыз абдоминальді органдардың, буындардың, мидың, қан тамырларының, омыртқаның, жұлынның, бүйректің, ретроперитонеумның, әйел жыныс мүшелерінің және басқа да анатомиялық құрылымдардың ауруларын заманауи диагностикалауды елестету мүмкін емес. МРТ аурулардың ерте кезеңдеріне тән шамалы өзгерістерді анықтауға, органдардың құрылымын бағалауға, қан ағымының жылдамдығын өлшеуге, мидың әртүрлі бөліктерінің белсенділігін анықтауға, патологиялық ошақтарды дәл анықтауға және т.б.

Бейнелеу принциптері

МРТ ядролық магниттік резонанс құбылысына негізделген. Өзектер химиялық элементтерОлар өз осінің айналасында тез айналатын магниттердің бір түрі. Сыртқы магнит өрісіне енген кезде ядролардың айналу осьтері белгілі бір жолмен ығысады да, ядролар осы өрістің күш сызықтарының бағытына сәйкес айнала бастайды. Бұл құбылыс шеру деп аталады. Белгілі бір жиіліктегі радиотолқындармен сәулеленгенде (шеру жиілігімен сәйкес келеді) ядролар радиотолқындардың энергиясын сіңіреді.

Сәулелену тоқтаған кезде ядролар қалыпты күйіне оралады, сіңірілген энергия бөлініп, арнайы құрылғының көмегімен жазылатын электромагниттік тербелістер пайда болады. МРТ аппараты сутегі атомдарының ядролары бөлетін энергияны жазады. Бұл дененің тіндеріндегі су концентрациясының кез келген өзгерістерін анықтауға және осылайша кез келген мүшелердің кескіндерін алуға мүмкіндік береді. МРТ жүргізу кезінде белгілі бір шектеулер судың төмен мөлшері бар тіндерді (сүйектер, бронхоальвеолярлы құрылымдар) визуализациялауға тырысқанда туындайды - мұндай жағдайларда суреттер жеткілікті ақпараттандырмайды.

МРТ түрлері

Зерттелетін аумақты ескере отырып, МРТ келесі түрлерін ажыратуға болады:

Бастың МРТ (ми, гипофиз және параназальды синустар).
Кеуде мүшелерінің МРТ (өкпе және жүрек).
Құрсақ қуысының және ретроперитонеальды кеңістіктің МРТ (ұйқы безі, бауыр, өт жолдары, бүйрек, бүйрек үсті бездері және осы аймақта орналасқан басқа органдар).
Жамбас мүшелерінің МРТ (зәр шығару жолдары, простата және әйел жыныс мүшелері).
Тірек-қимыл аппаратының МРТ (омыртқа, сүйектер және буындар).
Жұмсақ тіндердің, соның ішінде сүт бездерінің, мойынның жұмсақ тіндерінің (сілекей бездері, қалқанша безі, көмей, лимфа түйіндері және басқа құрылымдар), адам денесінің әртүрлі аймақтарының бұлшықеттері мен майлы тіндерінің МРТ.
Тамырлардың МРТ (ми тамырлары, аяқ-қол тамырлары, мезентериальды тамырлар және лимфа жүйесі).
Бүкіл дененің МРТ. Ол әдетте әртүрлі органдар мен жүйелердің метастатикалық зақымдалуына күдіктенген кезде диагностикалық іздеу сатысында қолданылады.

МРТ контраст агентінсіз де, оны қолдану арқылы да жүргізілуі мүмкін. Сонымен қатар, тіндердің температурасын, жасушаішілік сұйықтықтың қозғалысын және сөйлеу, қозғалыс, көру және есте сақтау үшін жауап беретін ми аймақтарының функционалдық белсенділігін бағалауға мүмкіндік беретін арнайы әдістер бар.

Көрсеткіштер

Мәскеудегі МРТ әдетте қолданылады соңғы кезеңдиагностика, рентгенография және басқа бірінші қатардағы диагностикалық зерттеулерден кейін. МРТ диагнозды нақтылау, дифференциалды диагноз қою, патологиялық өзгерістердің ауырлығы мен дәрежесін дәл бағалау, консервативті емдеу жоспарын дайындау, хирургиялық араласудың қажеттілігі мен көлемін анықтау, сонымен қатар емдеу кезінде және ұзақ мерзімді кезеңде динамикалық бақылау үшін қолданылады. .

бастың МРТсүйектерді, беткей жұмсақ тіндерді және бассүйек ішілік құрылымдарды зерттеу үшін тағайындалады. Бұл әдіс мидың, гипофиздің, бассүйек ішілік тамырлар мен нервтердің, ЛОР мүшелерінің, параназальды синустардың және бастың жұмсақ тіндеріндегі патологиялық өзгерістерді анықтау үшін қолданылады. МРТ туа біткен аномалияларды, қабыну процестерін, біріншілік және қайталама ісік зақымдануларын, травматикалық жарақаттарды, ішкі құлақ ауруларын, көз патологияларын және т.б. диагностикада қолданылады. Процедура контрастпен немесе контрастсыз жүргізілуі мүмкін.

Кеуде қуысының МРТжүректің, өкпенің, трахеяның, ірі тамырлар мен бронхтардың, плевра қуысының, өңештің, тимустың және медиастинальды лимфа түйіндерінің құрылысын зерттеу үшін қолданылады. МРТ көрсеткіштері миокардтың және перикардтың зақымдалуы, қан тамырларының бұзылуы, қабыну процестері, кеуде қуысының және медиастинаның кисталары мен ісіктері болып табылады. МРТ контраст агентімен немесе онсыз жасалуы мүмкін. Альвеолярлы тіндерді зерттегенде онша ақпаратты емес.

Құрсақ қуысының және ретроперитонеумның МРТұйқы безінің, бауырдың, өт жолдарының, ішектің, көкбауырдың, бүйректің, бүйрек үсті бездерінің, мезентериальды тамырлардың, лимфа түйіндерінің және басқа құрылымдардың құрылысын зерттеу үшін тағайындалады. МРТ-ға көрсеткіштер даму аномалиялары, қабыну аурулары, травматикалық жарақаттар, холелития, уролития, бастапқы ісіктер, метастатикалық ісіктер, басқа аурулар мен патологиялық жағдайлар.

Жамбастың МРТтік ішекті, несепағарларды, қуықты, лимфа түйіндерін, жамбас ішілік тіндерді, ерлерде қуық асты безін, әйелдерде аналық бездерді, жатырды және жатыр түтіктерін зерттеуде қолданылады. Зерттеуге көрсеткіштер – даму ақаулары, жарақаттық жарақаттар, қабыну аурулары, кеңістікті басып алу процестері, қуық пен несепағардағы тастар. МРТ денеге сәулеленуді қамтымайды, сондықтан оны жүктілік кезінде де ұрпақты болу жүйесінің ауруларын диагностикалау үшін қолдануға болады.

Тірек-қимыл аппаратының МРТсүйек және шеміршекті құрылымдарды, бұлшықеттерді, байламдарды, буын капсулаларын және әртүрлі анатомиялық аймақтардың синовиальды мембраналарын, соның ішінде буындарды, сүйектерді, омыртқаның белгілі бір бөлігін немесе бүкіл омыртқаны зерттеу үшін тағайындалады. МРТ кең ауқымды даму аномалияларын, травматикалық жарақаттарды, дегенеративті ауруларды, сондай-ақ сүйектер мен буындардың қатерсіз және қатерлі зақымдануларын диагностикалауға мүмкіндік береді.

Қан тамырларының МРТми тамырларын, перифериялық тамырларды, ішкі ағзаларды қанмен қамтамасыз етуге қатысатын тамырларды, сондай-ақ лимфа жүйесін зерттеуде қолданылады. МРТ даму ақауларына, травматикалық жарақаттарға, жедел және созылмалы цереброваскулярлық апаттарға, аневризмаларға, лимфедемаларға, тромбоздарға және аяқ-қолдар мен ішкі органдардың тамырларының атеросклеротикалық зақымдалуына арналған.

Қарсы көрсеткіштер

Кардиостимуляторлар және басқа имплантацияланған электронды құрылғылар, үлкен металл импланттары және Илизаров құрылғылары Мәскеуде МРТ-ға абсолютті қарсы көрсеткіштер болып саналады. МРТ-ға салыстырмалы қарсы көрсеткіштерге протездік жүрек клапандары, металл емес ортаңғы құлақ импланттары, кохлеарлық имплантаттар, инсулин сорғылары және ферромагниттік бояғыштарды қолданатын татуировкалар жатады. Сонымен қатар, МРТ-ға салыстырмалы қарсы көрсеткіштер жүктіліктің бірінші триместрі, клаустрофобия, декомпенсацияланған жүрек ауруы, жалпы ауыр жағдай, моторлы қозу және сананың бұзылуы немесе психикалық бұзылуларға байланысты пациенттің дәрігердің нұсқауларын орындай алмауы.

Контрастты МРТ контрастты заттарға аллергиясы, созылмалы бүйрек жеткіліксіздігі және анемиямен ауыратын науқастарға қарсы. Жүктілік кезінде контраст агентін қолданатын МРТ тағайындалмайды. Лактация кезеңінде емделушіден сүтті алдын ала сауу және зерттеуден кейін 2 күн бойы (контрастты денеден шығарылғанға дейін) тамақтандырудан бас тартуды сұрайды. Титан импланттарының болуы МРТ-ның кез келген түріне қарсы көрсетілім болып табылмайды, өйткені титанның ферромагниттік қасиеттері жоқ. Техниканы құрсақішілік құрылғы болған жағдайда да қолдануға болады.

МРТ-ға дайындық

Көптеген зерттеулер арнайы дайындықты қажет етпейді. Жамбастың МРТ-ге дейін бірнеше күн бойы сіз газ түзетін тағамдарды тұтынудан бас тартуыңыз керек. Ішектегі газдың мөлшерін азайту үшін белсендірілген көмірді және басқа ұқсас препараттарды қолдануға болады. Кейбір науқастарға клизма немесе іш жүргізетін дәрілер қажет болуы мүмкін (дәрігердің нұсқауы бойынша). Зерттеудің басталуына аз уақыт қалғанда қуықты босату керек.

Кез келген МРТ түрін жүргізген кезде дәрігерге басқа зерттеулердің (рентгенография, ультрадыбыстық, КТ, зертханалық зерттеулер) нәтижелерін беру керек. МРТ-ны бастамас бұрын, киіміңізді шешіп алуыңыз керек металл элементтеріжәне барлық металл заттар: шаш қыстырғыштары, зергерлік бұйымдар, сағаттар, протездер және т.б. Егер сізде металл имплантанттар және имплантацияланған электрондық құрылғылар болса, олардың түрі мен орналасқан жері туралы маманға хабарлауыңыз керек.

Әдістеме

Науқасты томографиялық туннельге сырғытатын арнайы үстелге қояды. Контрасты күшейтілген МРТ-да контраст агенті алдымен тамырға енгізіледі. Зерттеу барысында науқас томографтың ішіне орнатылған микрофон арқылы дәрігермен байланыса алады. МРТ аппараты процедура кезінде біраз шу шығарады. Зерттеудің соңында пациентке дәрігер алынған деректерді тексергенше күту ұсынылады, өйткені кейбір жағдайларда толық суретті жасау үшін қосымша суреттер қажет болуы мүмкін. Содан кейін маман қорытынды дайындайды және оны емдеуші дәрігерге тапсырады немесе науқасқа тапсырады.

Мәскеудегі магниттік-резонанстық томографияның құны

Диагностикалық процедураның бағасы зерттелетін аймаққа, контраст қажеттілігіне және арнайы қосымша әдістерді қолдануға, жабдықтың техникалық сипаттамаларына және басқа да факторларға байланысты. Мәскеудегі магнитті-резонансты бейнелеудің бағасына ең маңызды әсер контрастты енгізу қажеттілігі болып табылады - контраст агентін пайдаланған кезде пациенттің жалпы шығындары екі есеге жуық өсуі мүмкін. Сондай-ақ сканерлеу құны емхананың ұйымдық-құқықтық мәртебесіне (жеке немесе мемлекеттік), медициналық мекеменің деңгейі мен беделіне, маманның біліктілігіне байланысты өзгеруі мүмкін.

Магнитті резонансты бейнелеу (МРТ)− ядролық магниттік резонанс құбылысын пайдалана отырып, ішкі ағзалар мен тіндерді зерттеуге арналған томографиялық медициналық кескіндерді алу әдісі. Питер Мэнсфилд пен Пол Лаутербур 2003 жылы МРТ ойлап тапқаны үшін медицина саласындағы Нобель сыйлығын алды.
Алғашында бұл әдіс ядролық магниттік-резонансты бейнелеу (ЯМР) деп аталды. Бірақ содан кейін радиофобиямен зомбиленген жұртшылықты үрейлендірмеу үшін олар әдістің «ядролық» шығу тегі туралы ескертуді алып тастады, әсіресе бұл әдісте иондаушы сәулелер пайдаланылмайды.

Ядролық магниттік резонанс

Ядролық магниттік резонанс нөлдік емес спиндері бар ядроларда жүзеге асады. Медицина үшін ең қызықтысы сутегі (1 H), көміртегі (13 С), натрий (23 Na) және фосфор (31 P) ядролары, өйткені олардың барлығы адам ағзасында болады. Оның құрамында адам ағзасында ең көп кездесетін май мен судағы сутегі атомдарының ең көп мөлшері (63%) бар. Осы себептерге байланысты қазіргі заманғы МРТ сканерлері көбінесе сутегі ядроларына – протондарға «бапталған».

Сыртқы өріс болмаған жағдайда протондардың спиндері мен магниттік моменттері кездейсоқ бағытталған (8а-сурет). Егер протонды сыртқы магнит өрісіне орналастырсаңыз, онда оның магниттік моменті магнит өрісіне не тең бағытталған, не қарама-қарсы болады (8б-сурет), ал екінші жағдайда оның энергиясы жоғары болады.

Күштілігі В магнит өрісіне орналастырылған спинді бөлшек ν жиілігі бар фотонды жұта алады, бұл оның γ гиромагниттік қатынасына байланысты.

Сутегі үшін γ = 42,58 МГц/Т.
Бөлшек фотонды жұту арқылы екі энергетикалық күй арасында ауыса алады. Төменгі энергия деңгейіндегі бөлшек фотонды жұтып, одан жоғары энергия деңгейінде аяқталады. Берілген фотонның энергиясы екі күйдің айырмашылығына дәл сәйкес келуі керек. Протонның энергиясы E, оның жиілігімен, ν, Планк тұрақтысы арқылы (h = 6,626·10 -34 Дж·с) байланысты.

ЯМР-де ν шамасы резонанстық немесе Лармор жиілігі деп аталады. ν = γB және E = hν, сондықтан екі спиндік күй арасында ауысуды тудыру үшін фотонның энергиясы болуы керек.

Фотонның энергиясы екі спин күйінің айырмашылығына сәйкес келсе, энергияның жұтылуы жүреді. Тұрақты кернеу магнит өрісіжәне радиожиілік магнит өрісінің жиілігі бір-біріне қатаң сәйкес келуі керек (резонанс). ЯМР тәжірибелерінде фотонның жиілігі радиожиілік (РЖ) диапазонына сәйкес келеді. Клиникалық МРТ-де сутегі бейнелеуі үшін ν әдетте 15 пен 80 МГц арасында болады.
Бөлме температурасында төменгі энергетикалық деңгейдегі спиндері бар протондар саны олардың жоғарғы деңгейдегі санынан сәл асып түседі. ЯМР спектроскопиясындағы сигнал деңгей популяцияларындағы айырмашылыққа пропорционал. Артық протондар саны B 0 пропорционал. Бұл айырмашылық 0,5 Т өрісте миллионға 3 протонды ғана құрайды, 1,5 Т өрісте миллионға 9 протонды құрайды. Дегенмен, 1,5 Т өрістегі 0,02 мл судағы артық протондардың жалпы саны 6,02·10 15 . Магнит өрісінің күші неғұрлым жоғары болса, кескін соғұрлым жақсы болады.

Тепе-теңдік жағдайында таза магниттелу векторы B 0 қолданылған магнит өрісінің бағытына параллель болады және тепе-теңдік магниттелуі M 0 деп аталады. Бұл күйде магниттелудің Z-компоненті M Z M 0 тең. M Z бойлық магниттелу деп те аталады. Бұл жағдайда көлденең (M X немесе M Y) магниттелу болмайды. Лармор жиілігі бар РЖ импульсін жіберу арқылы сіз бұл жағдайда Z осіне перпендикуляр жазықтықта таза магниттелу векторын айналдыра аласыз. X-Y ұшағы.

T1 Релаксация
РЖ импульсі тоқтағаннан кейін жалпы магниттелу векторы радиожиілік толқындарын шығаратын Z осі бойымен қалпына келтіріледі. M Z тепе-теңдік мәніне қалай оралатынын сипаттайтын уақыт константасы спин-тордың релаксация уақыты (T 1) деп аталады.

M Z = M 0 (1 - e -t/T 1 )

T1 релаксациясы протондары бар көлемде жүреді. Бірақ молекулалардағы протондардың байланыстары бірдей емес. Бұл байланыстар әр ұлпа үшін әртүрлі. Бір 1 H атомы майлы тіндердегі сияқты өте күшті байланысқан болуы мүмкін, ал басқа атом судағы сияқты әлсіз байланысқа ие болуы мүмкін. Күшті байланысқан протондар әлсіз байланысқан протондарға қарағанда энергияны әлдеқайда жылдам бөледі. Әрбір ұлпа энергияны әртүрлі жылдамдықпен шығарады, сондықтан МРТ жақсы контрастты ажыратымдылыққа ие.

T2 Релаксация
T1 релаксациясы Z бағытында болатын процестерді сипаттайды, ал T2 релаксациясы X-Y жазықтығындағы процестерді сипаттайды.
РЖ импульсінің әсерінен кейін бірден таза магниттелу векторы (қазір көлденең магниттелу деп аталады) Z осінің айналасында X-Y жазықтығында айнала бастайды. Барлық векторлардың бағыты бірдей, өйткені олар фазада. Алайда олар бұл күйді сақтамайды. Таза магниттелу векторы фазада (дефазада) ығыса бастайды, себебі әрбір спиндік пакет басқа пакеттер сезінетін магнит өрісінен сәл өзгеше магнит өрісін бастан кешіреді және өзінің Лармор жиілігінде айналады. Бастапқыда дефазаланған векторлардың саны аз болады, бірақ фазалық когеренттілік жойылған сәтке дейін тез өседі: басқасының бағытына сәйкес келетін вектор болмайды. XY жазықтығындағы жалпы магниттелу нөлге ұмтылады, содан кейін бойлық магниттелу M 0 Z бойымен болғанша артады.

Күріш. 9. Магниттік индукцияның төмендеуі

Көлденең магниттелудің мінез-құлқын сипаттайтын уақыт константасы, M XY, спиндік релаксация уақыты, T 2 деп аталады. T2 релаксациясы спин-спиндік релаксация деп аталады, өйткені ол протондардың тікелей ортасындағы (молекулалар) өзара әрекеттесуін сипаттайды. T2 релаксациясы демпферлік процесс болып табылады, ол процестің басында жоғары фазалық когеренттілікті білдіреді, бірақ соңында когеренттілік толығымен жойылғанша тез төмендейді. Сигнал басында күшті, бірақ T2 релаксациясына байланысты тез әлсірейді. Сигнал магниттік индукциялық ыдырау (FID - Free Induction Decay) деп аталады (9-сурет).

M XY =M XYo e -t/T 2

T 2 әрқашан T 1-ден аз.
Әрбір ұлпа үшін фазалық ығысу жылдамдығы әртүрлі. Майлы тіндердің дефазасы сумен салыстырғанда тезірек жүреді. T2 релаксациясы туралы тағы бір ескерту: бұл T1 релаксациясынан әлдеқайда жылдам. T2 релаксациясы ондаған миллисекундтарда жүреді, ал T1 релаксациясы секундтарға жетуі мүмкін.
Көрнекілік үшін 1-кестеде әртүрлі тіндер үшін T 1 және T 2 уақыттарының мәндері көрсетілген.

1-кесте

Маталар	T 1 (мс), 1,5 Т	T 2 (мс)
МИ
Сұр зат	921	101
Ақ зат	787	92
Ісік	1073	121
Ісіну	1090	113
ЕМШЕК
Талшықты тін	868	49
Майлы тін	259	84
Ісік	976	80
Карцинома	923	94
Бауыр
Қалыпты тін	493	43
Ісік	905	84
Бауыр циррозы	438	45
БҰЛшық ет
Қалыпты тін	868	47
Ісік	1083	87
Карцинома	1046	82
Ісіну	1488	67

Магниттік-резонансты бейнелеу құрылғысы

Күріш. 10. МРТ схемасы

Магниттік-резонанстық томографтың диаграммасы суретте көрсетілген. 10. МРТ магниттен, градиенттік катушкалардан және радиожиілік катушкаларынан тұрады.

Тұрақты магнит
МРТ сканерлері күшті магниттерді пайдаланады. Кескінді алу сапасы мен жылдамдығы өріс күшіне байланысты. Қазіргі заманғы МРТ сканерлері тұрақты немесе аса өткізгіш магниттерді пайдаланады. Тұрақты магниттер арзан және пайдалану оңай, бірақ күші 0,7 Tesla-дан асатын магнит өрістерін құруға мүмкіндік бермейді. Магниттік резонансты бейнелеу сканерлерінің көпшілігі асқын өткізгіш магниттері бар модельдер (0,5 – 1,5 Tesla). Өте күшті өрістері бар (3,0 Тесладан жоғары) томографтарды пайдалану өте қымбат. 1 Tesla-дан төмен өрісі бар МРТ сканерлері ішкі ағзалардың жоғары сапалы томографиясын жасай алмайды, өйткені мұндай құрылғылардың қуаты кескіндерді алу үшін тым төмен. жоғары ажыратымдылық. Магниттік өріс күші бар томографтарда< 1 Тл можно проводить только исследования головы, позвоночника и суставов.

Күріш. он бір.

Градиент катушкалар
Магниттің ішінде градиенттік катушкалар бар. Градиенттік катушкалар негізгі магнит өрісіне B 0 салынған қосымша магнит өрістерін жасауға мүмкіндік береді. Орамдардың 3 жинағы бар. Әрбір жиын белгілі бір бағытта магнит өрісін тудыруы мүмкін: Z, X немесе Y. Мысалы, ток Z градиентіне әсер еткенде, Z бағытында өрістің біркелкі сызықтық өзгерісі (ұзын ось бойымен) жасалады. денесі). Магниттің центрінде өрістің күші B 0, ал резонанстық жиілік ν 0-ге тең, бірақ ΔZ қашықтықта өріс ΔB шамасына өзгереді, ал резонанстық жиілік сәйкесінше өзгереді (11-сурет). Жалпы біртекті магнит өрісіне градиентті магниттік бұзылуды қосу арқылы ЯМР сигналының локализациясы қамтамасыз етіледі. Кесілген таңдау градиентінің әрекеті протондардың дәл қалаған аймақта таңдамалы қозуын қамтамасыз етеді. Томографтың жылдамдығы, сигнал-шуыл қатынасы және ажыратымдылығы катушкалардың қуаты мен жылдамдығына байланысты.

РЖ катушкалар
РЖ катушкалары желі магниттелуін импульстік ретпен айналдыратын B 1 өрісін жасайды. Олар сонымен қатар XY жазықтығында өтетін көлденең магниттелуді жазады. РЖ катушкалары үш негізгі санатқа бөлінеді: жіберу және қабылдау, тек қабылдау және тек жіберу. РЖ катушкалары B 1 өрістерінің эмитенттері және зерттелетін объектіден РЖ энергиясын қабылдағыштары ретінде қызмет етеді.

Сигналдарды кодтау

Науқас B 0 біртекті магнит өрісінде болған кезде, басынан аяғына дейін барлық протондар B 0 бойымен тураланады. Олардың барлығы Лармор жиілігінде айналады. Егер магниттелу векторын X-Y жазықтығына жылжыту үшін РЖ қозу импульсі жасалса, барлық протондар әрекеттеседі және жауап сигналы жасалады, бірақ сигнал көзінің локализациясы жоқ.

Кесінді кодтау градиенті
Z-градиент қосылған кезде, осы бағытта B 0 үстіне қойылған G Z қосымша магнит өрісі пайда болады. Күшті өріс жоғарырақ Лармор жиілігін білдіреді. Градиенттің бүкіл көлбеу бойымен В өрісі әртүрлі, сондықтан протондар әртүрлі жиілікте айналады. Енді ν + Δν жиілігі бар РЖ импульсін жасасаңыз, тек жұқа тілімдегі протондар ғана жауап береді, өйткені олар бірдей жиілікте айналады. Жауап сигналы тек осы бөліктегі протондардан келеді. Осылайша, сигнал көзі Z осі бойымен локализацияланады.Бұл кесіндідегі протондар бірдей жиілікте айналады және бірдей фазаға ие. Кесімде протондардың үлкен саны бар, X және Y осі бойынша көздердің локализациясы белгісіз.Сондықтан сигналдың тікелей көзін дәл анықтау үшін қосымша кодтау қажет.

Күріш. 12.

Фазалық кодтау градиенті
Протондарды әрі қарай кодтау үшін G Y градиенті өте қысқа уақытқа қосылады. Осы уақыт ішінде Y бағытында қосымша градиент магнит өрісі пайда болады. Бұл жағдайда протондардың айналу жылдамдығы сәл өзгеше болады. Олар енді фаза бойынша айналмайды. Фазалар айырмашылығы жинақталады. G Y градиенті өшірілгенде, кесіндідегі протондар бірдей жиілікте айналады, бірақ фазасы басқа болады. Бұл фазалық кодтау деп аталады.

Жиіліктерді кодтау градиенті
Сол-оң бағытты кодтау үшін G X үшінші градиент қосылған. Сол жақтағы протондар оң жақтағыға қарағанда төмен жиілікте айналады. Олар жиіліктердің айырмашылығына байланысты қосымша фазалық ығысуды жинақтайды, бірақ алдыңғы қадамдағы градиент фазасын кодтау арқылы алынған бұрыннан алынған фазалық айырмашылық сақталады.

Осылайша, магнит өрісінің градиенттері катушкалар қабылдайтын сигналдардың көзін локализациялау үшін қолданылады.

G Z градиенті осьтік кесінді таңдайды.
G Y градиенті әртүрлі фазалары бар сызықтарды жасайды.
G X градиенті әртүрлі жиіліктегі бағандарды құрайды.

Бір қадамда фазалық кодтау тек бір жолда орындалады. Бүкіл кесінді сканерлеу үшін кесінді, фазаны және жиілікті кодтаудың толық процесі бірнеше рет қайталануы керек.
Бұл шағын көлемді (воксельдер) жасайды. Әрбір дыбыс жиілігі мен фазасының бірегей комбинациясы бар (12-сурет). Әрбір воксельдегі протондар саны РЖ толқынының амплитудасын анықтайды. Дененің әртүрлі аймақтарынан келетін нәтиже сигналы жиіліктердің, фазалардың және амплитудалардың күрделі комбинациясын қамтиды.

Импульстік тізбектер

Суретте. 13-суретте қарапайым реттілік диаграммасы көрсетілген. Алдымен, кесінді таңдаулы градиент (1) (Gss) қосылады. Бұл ретте 90 0 РЖ кесілген таңдау импульсі (2) жасалады, ол жалпы магниттелуді X-Y жазықтығына «айналдырады». Содан кейін фазалық кодтау градиенті (3) (Gpe) бірінші фазалық кодтау қадамын орындау үшін қосылады. Осыдан кейін жиілікті кодтау немесе оқу градиенті (4) (Gro) қолданылады, оның барысында бос индукциялық ыдырау сигналы (5) (FID) жазылады. Кескіндеу үшін барлық қажетті деректерді жинау үшін импульс тізбегі әдетте 128 немесе 256 рет қайталанады. Тізбекті қайталау арасындағы уақыт қайталану уақыты (TR) деп аталады. Кезеңнің әрбір қайталануымен фазалық кодтау градиентінің шамасы өзгереді. Дегенмен, бұл жағдайда сигнал (FID) өте әлсіз болды, сондықтан алынған кескін нашар болды. Сигнал шамасын арттыру үшін спин-эхо тізбегі қолданылады.

Айналдыру жаңғырық тізбегі
90 0 қозу импульсін қолданғаннан кейін таза магниттелу X-Y жазықтығында болады. Фазалық ығысу T2 релаксациясына байланысты бірден басталады. Дәл осы дефазаға байланысты сигнал күрт төмендейді. Ең дұрысы, ең жақсы сигнал беру үшін фазалық когеренттілік сақталуы керек. Ол үшін 90 0 РЖ импульсінен кейін қысқа уақыттан кейін 180 0 импульс қолданылады. 180 0 импульс айналулардың қайта фазасын тудырады. Барлық айналдырулар фазаға қалпына келтірілгенде, сигнал қайтадан жоғарылайды және кескін сапасы әлдеқайда жоғары болады.
Суретте. 14-суретте спин-эхо импульстік реттілік диаграммасы көрсетілген.

Күріш. 14. Айналдыру-жаңғырық импульстерінің реттілігі диаграммасы

Алдымен, кесінді таңдаулы градиент (1) (G SS) қосылады. Бұл ретте 90º RF импульсі қолданылады. Содан кейін фазалық кодтау градиенті (3) (Gre) бірінші фазалық кодтау қадамын орындау үшін қосылады. Gss (4) 180º қайта фазалық импульс (5) кезінде қайтадан қосылады, осылайша 90º импульспен қозғалған протондарға әсер етеді. Осыдан кейін жиілікті кодтау немесе оқу градиенті (6) (Gro) қолданылады, оның барысында сигнал (7) қабылданады.
TR (Қайталау уақыты). Толық процесс бірнеше рет қайталануы керек. TR – екі 90º қозу импульсі арасындағы уақыт. TE (жаңғырық уақыты). Бұл 90º қозу импульсі мен жаңғырық арасындағы уақыт.

Кескін контрасты

ЯМР сканерлеу кезінде T1 және T2 екі релаксация процесі бір уақытта орын алады. Оның үстіне
T1 >> T2. Кескін контрасты осы процестерге және олардың әрқайсысы таңдалған TR және TE сканерлеу уақыттарында қаншалықты толық болатынына өте тәуелді. Миды сканерлеу мысалында контрастты суретті алуды қарастырайық.

T1 контраст

Күріш. 15. а) әртүрлі ми тіндеріндегі спин-спиндік релаксация және б) спин-торлы релаксация

Келесі сканерлеу параметрлерін таңдайық: TR = 600 мс және TE = 10 мс. Яғни, T1 релаксациясы 600 мс-де, ал T2 релаксациясы тек ішінде болады
5 мс (TE/2). Суреттен көрініп тұрғандай. 15а 5 мс-тен кейін фазалық ығысу аз және ол әртүрлі ұлпаларда онша ерекшеленбейді. Сондықтан кескіннің контрасты T2 релаксациясына өте аз тәуелді. T1 релаксациясына келетін болсақ, 600 мс-ден кейін май толығымен босаңсыды, бірақ CSF әлі де біраз уақытты қажет етеді.
(Cурет 15b). Бұл CSF-тің жалпы сигналға қосқан үлесі шамалы болатынын білдіреді. Кескіннің контрасты T1 релаксация процесіне тәуелді болады. Кескін «T1 өлшенген», өйткені контраст T1 релаксация процесіне көбірек тәуелді. Алынған суретте CSF қараңғы болады, май тіндері жарқын болады және сұр заттың қарқындылығы олардың арасында болады.

T2 контраст

Күріш. 16. а) әртүрлі ми тіндеріндегі спин-спиндік релаксация және б) спин-торлы релаксация

Енді келесі параметрлерді орнатамыз: TR = 3000 мс және TE = 120 мс, яғни T2 релаксациясы 60 мс-те болады. Суреттегідей. 16b, барлық дерлік тіндер толық T1 релаксациясынан өтті. Мұнда TE кескін контрастының басым факторы болып табылады. Кескін "T2 салмақты". Суретте CSF ашық болып көрінеді, ал басқа тіндерде сұр түстің әртүрлі реңктері болады.

Протонның тығыздығы контрасты

Протон тығыздығы (PD) деп аталатын кескін контрастының тағы бір түрі бар.
Келесі параметрлерді орнатайық: TR = 2000 мс және TE 10 мс. Осылайша, бірінші жағдайдағыдай, T2 релаксациясы кескіннің контрастына аздаған үлес қосады. TR = 2000 мс кезінде көптеген тіндердің таза магниттелуі Z осі бойымен қалпына келтіріледі. PD кескіндеріндегі кескін контрасты T2 немесе T1 релаксациясына тәуелсіз. Алынған сигнал толығымен ұлпадағы протондар санына байланысты: протондардың аз саны төмен сигналды және күңгірт кескінді білдіреді, ал көп сан күшті сигнал мен жарқын кескінді тудырады.

Күріш. 17.

Барлық кескіндерде T1 және T2 контрасттарының комбинациясы бар. Контраст тек T2 релаксациясының қаншалықты ұзаққа созылатынына байланысты. Айналдыру эхо (SE) тізбегінде TR және TE уақыттары кескін контрасты үшін ең маңызды болып табылады.
Суретте. 17 SE тізбегіндегі кескін контрастына қатысты TR және TE қалай байланысты екенін схемалық түрде көрсетеді. Қысқа TR және қысқа TE T1 салмақты контрастты тудырады. Ұзын TR және қысқа TE PD контрастын қамтамасыз етеді. Ұзын TR және ұзақ TE нәтижесінде T2-салмақталған контраст пайда болады.

Күріш. 18. Әртүрлі қарама-қайшылықтары бар суреттер: Т1-салмақталған, протон тығыздығы және Т2-салмақталған. Тіндердің сигнал қарқындылығындағы айырмашылықтарды ескеріңіз. CSF T1-де күңгірт, ПД-да сұр, T2-де ашық.

Күріш. 19. Магниттік резонансты бейнелеу

МРТ жұмсақ тіндерді бейнелеуде жақсы, ал КТ сүйек құрылымдарын визуализациялауда жақсы. Нервтер, бұлшықеттер, байламдар мен сіңірлер КТ-ға қарағанда МРТ-де әлдеқайда анық көрінеді. Сонымен қатар, магниттік-резонанстық әдіс ми мен жұлынды зерттеу үшін таптырмас. Мидағы МРТ ақ және сұр затты ажырата алады. Алынған суреттердің жоғары дәлдігі мен анықтығына байланысты магнитті-резонансты томография қабыну, жұқпалы, онкологиялық ауруларды диагностикалауда, буындарды, омыртқаның барлық бөліктерін, сүт бездерін, жүрек, құрсақ қуысы мүшелерін зерттеуде, жамбас, қан тамырлары. Қазіргі заманғы МРТ әдістері органдардың қызметін зерттеуге мүмкіндік береді - қан ағымының жылдамдығын, цереброспинальды сұйықтықтың ағынын өлшеуге, ми қыртысының әртүрлі бөліктерінің құрылымы мен белсендіруін бақылауға мүмкіндік береді.

Лазердің медицинада қолданылуы.

Лазер медицинада механикалық байланыссыз тіндерді кесетін скальпель ретінде қолданылады. Терең жатқан тіндерге әсер етпейді, жұқтыру қаупі жойылады, кесулер қансыз. Диффузды лазер сәулесі жараның жазылуын шамамен 2 есе жылдамдатады. Офтальмологиялық хирургияда – көз алмасын ашпай және жансыздандырусыз операция – сәулелік фокустау нүктелерінде жұқа перфорациялар жасалады.

Қолданылған:

o Жүректің ишемиялық ауруы үшін лазерлік пункция

o Бүйрек пен өт тастарын жою үшін импульстік лазердің жоғары энергия тығыздығы тастарды бұзатын соққы толқынын жасайды.

o Онкологиядағы рак клеткаларына фотосәулелену әсері. Ісікке лазердің әсері әкеледі фотохимиялық реакциягемопорфирин және рак клеткаларының өлімін қамтиды. Сау жасушалар гемопорфиринді сіңірмейді.

o Эндоскопиялық араласу – лазерлік сәулелену энергиясын сіңіру есебінен биологиялық тіндерді қыздыру.

o Жаралар мен жараларды емдеу кезінде.

_______________________________________________________________________________________

13. Электрондық парамагниттік резонанс. Медицинадағы EPR.

Магниттік өріске орналастырылған атом үшін бірдей деңгейдегі ішкі деңгейлер арасындағы өздігінен ауысулар екіталай. Мұндай ауысулар сыртқы электромагниттік өрістің әсерінен индукцияланады. Қажетті шарт - электромагниттік өрістің жиілігі бөлінген ішкі деңгейлер арасындағы энергия айырмашылығына сәйкес фотонның жиілігімен сәйкес келуі. Бұл жағдайда электромагниттік өріс энергиясының жұтылуын байқауға болады, ол электромагниттік резонанс деп аталады. ЭПР-ның медициналық және биологиялық қолданылуы бос радикалдарды анықтау және зерттеу және осыған байланысты радиациялық зақымданудың бастапқы және қайталама өнімдеріндегі өзгерістерді бақылау болып табылады. Спиндік зондтар - молекулалармен ковалентті емес байланысқан парамагниттік бөлшектер. Спиндік зондтардың EPR спектрінің өзгеруі қоршаған молекулалардың күйі туралы ақпаратты береді. Көптеген зерттеулер жүргізілуде биологиялық объектілер EPR әдісі.

ЯМР – ядролардың магниттік моменттерінің магниттік қайта бағдарлануынан туындаған тұрақты магнит өрісіндегі заттың белгілі бір жиіліктегі электромагниттік толқындарды таңдамалы жұтуы. ЯМР тек бос атом ядролары үшін шарт орындалғанда байқалуы мүмкін. Спектрлік ЯМР-да ені бойынша сызықтардың екі түрі ажыратылады. Қатты денелердің спектрлері үлкен ені бар және бұл ЯМР қолданылуы кең сызықты ЯМР деп аталады. Сұйықтарда тар сызықтар байқалады және бұл жоғары ажыратымдылықтағы ЯМР деп аталады.

Үлгідегі көптеген нүктелердегі ЯМР спектрінің параметрлерін анықтау арқылы медицина үшін қызықты мүмкіндіктерді беруге болады.

ЯМР интроскопиясы қатерлі патологиясы бар сүйектерді, тамырларды, қалыпты тіндерді және тіндерді ажыратуға мүмкіндік береді. ЯМР интроскопиясы жұмсақ тіндердің кескіндерін ажыратуға мүмкіндік береді. ЯМР радиоспектроскопия ретінде жіктеледі.

Магниттік резонансты бейнелеу(ядролық магниттік-резонанстық томография, МРТ, ядролық магниттік-резонанстық томография, ЯМР, МРТ) – адамның ішкі мүшелері мен тіндерін зерттеуге арналған радиологиялық емес әдіс. Ол рентген сәулелерін пайдаланбайды, бұл жасайды бұл әдісадамдардың көпшілігі үшін қауіпсіз.

Зерттеу қалай жүргізіледі

МРТ технологиясыайтарлықтай күрделі: атомдардың электромагниттік толқындардың резонанстық жұтылу әсері қолданылады. Адам құрылғы жасаған магнит өрісіне орналастырылған. Денедегі молекулалар магнит өрісінің бағытына сәйкес таралады. Осыдан кейін сканерлеу радиотолқын арқылы жүзеге асырылады. Молекулалардың күйінің өзгеруі арнайы матрицаға жазылады және алынған мәліметтер өңделетін компьютерге беріледі. Компьютерлік томографиядан айырмашылығы, МРТ әртүрлі жазықтықта патологиялық процестің бейнесін алуға мүмкіндік береді.

Магниттік резонансты бейнелеуөзімше сыртқы түрікомпьютерге ұқсайды. Зерттеу компьютерлік томографиямен бірдей жүргізіледі. Кесте сканер бойымен біртіндеп жылжиды. МРТ компьютерлік томографияға қарағанда көбірек уақытты қажет етеді және әдетте кемінде 1 сағатты алады (омыртқаның бір бөлігін диагностикалау 20-30 минутты алады).

Әдіс аталды магнитті резонансты бейнелеу, 1970 жылдардың аяғында «ядролық» сөзімен теріс байланыстарға байланысты ядролық магниттік-резонансты бейнелеуге (NMRI) қарағанда. МРТ ядролық магниттік резонанс (ЯМР) принциптеріне негізделген, бұл ғалымдар химиялық және химиялық заттар туралы мәліметтер алу үшін қолданатын спектроскопиялық әдіс. физикалық қасиеттерімолекулалар. МРТ адам денесі арқылы өтетін жұқа бөліктерден ЯМР сигналының кескіндерін шығаратын томографиялық бейнелеу әдісі ретінде пайда болды. МРТ томографиялық бейнелеу әдісінен көлемді бейнелеу әдісіне дейін дамыды.

Әдіс әсіресе оқу үшін тиімді динамикалық процестер(мысалы, қан ағымының жағдайы және оның бұзылуының нәтижелері) органдар мен тіндердегі.

Магниттік-резонансты бейнелеудің артықшылықтары

Қазіргі уақытта зиян туралы магнит өрісіештеңе белгілі емес. Дегенмен, ғалымдардың көпшілігі оның толық қауіпсіздігі туралы деректер жоқ жағдайларда жүкті әйелдерге мұндай зерттеулерге ұшырамауы керек деп санайды. Осы себептерге байланысты, сондай-ақ жабдықтың қымбаттығы мен төмен қолжетімділігіне байланысты даулы диагноз немесе басқа зерттеу әдістерінің сәтсіздігі жағдайында компьютерлік және ядролық-магниттік резонансты томография қатаң көрсеткіштер бойынша тағайындалады. МРТ-ны денелерінде әртүрлі металл құрылымдары бар адамдарға да жасауға болмайды - жасанды буындар, кардиостимуляторлар, дефибрилляторлар, сүйектерді қолдайтын ортопедиялық құрылымдар және т.б.

Басқа зерттеу әдістері сияқты, компьютерлік және магниттік-резонансты бейнелеутек дәрігер тағайындайды. Барлық медициналық мекемелер бұл зерттеулерді жүргізбейді, сондықтан қажет болған жағдайда диагностикалық орталықпен байланысуға тырысыңыз.

МРТ – магнитті резонансты бейнелеу – заманауи, қауіпсіз(иондаушы сәулелер жоқ) және радиологиялық диагностиканың сенімді әдісі. МРТ орталық ауруларды диагностикалауға арналған бірегей және іс жүзінде теңдесі жоқ зерттеу болып табылады жүйке жүйесі, омыртқа, бұлшықет-буын жүйесі және бірқатар ішкі органдар.

Толық қуық қажет болған кезде жамбас мүшелерін тексеруді қоспағанда, зерттеуге арнайы дайындық қажет емес. Тексеру кезінде науқасты зерттеу түріне қарай шамамен 15-тен 20 минутқа дейін күшті магнит өрісі бар тар туннельде (түтікте) көлденең күйде орналастырады. Науқас зерттелетін анатомиялық аймақта толығымен қозғалмауы керек. МРТ процедурасы ауыртпалықсыз, бірақ көп шумен бірге жүреді. Қолайсыздықты азайту үшін құлаққаптар беріледі.

Сондай-ақ, шектеулі кеңістікте болу салдарынан психологиялық ыңғайсыздық болуы мүмкін. Ілеспе адамдар магниттік өрісте болуға қарсы көрсетілімдері болмаған жағдайда және магниттік сәулелену аймағында орналасқан әрбір адам үшін ақпараттық келісімге қол қойғаннан кейін пациентпен МРТ (магниттік-резонанстық томография) бөлмесінде болуы мүмкін.

Магнитті резонансты бейнелеу – МРТ – бұрын және кейін.

МРТ зерттеуін жүргізбес бұрын, процедураға қарсы көрсетілімдерді анықтауға мүмкіндік беретін сауалнаманы толтыру керек. МРТ зерттеулеріне қарсы көрсеткіштер: науқаста кардиостимуляторлар (кардиостимуляторлар), есту аппараттары және шығу тегі белгісіз имплантаттар бар; науқастың дұрыс емес мінез-құлқы (психомоторлы қозу, дүрбелең шабуылы), алкогольдік немесе есірткілік интоксикация жағдайы, клаустрофобия (тарық кеңістіктегі қорқыныш және қатты ыңғайсыздық), бүкіл зерттеу кезінде қозғалыссыз қалу мүмкін еместігі (мысалы, қатты ауырсыну немесе орынсыз мінез-құлық), өмірлік маңызды көрсеткіштерді (ЭКГ, қан қысымы, тыныс алу жиілігін) үнемі бақылау және үздіксіз реанимациялық шараларды (мысалы, жасанды тыныс алу) жүргізу қажеттілігі.

Тарихы болса операциялар және бөгде заттар(имплантаттар) имплантацияланған материалға сертификат немесе хирургиялық араласуды (имплантация) жасаған емдеуші дәрігердің осы материалмен МРТ зерттеуін жүргізу қауіпсіздігі туралы анықтамасы қажет. Әйел пациенттерге арналған ақпарат: етеккір, жатырішілік құрылғының болуы және емшек сүті зерттеуге қарсы көрсетілімдер болып табылмайды. Жүктілік салыстырмалы қарсы көрсетілім болып саналады, сондықтан гинекологтың МРТ сараптамасын жүргізу мүмкіндігі туралы пікірін талап етеді. Науқасты МРТ зерттеуден бас тарту туралы түпкілікті шешімді кезекші МРТ-рентгенолог тексеру алдында бірден қабылдайды.

Күшті болуына байланысты магнит өрісіМРТ бөлмесіне төсекке таңылған науқастарға арналған гарнирлерді, мүгедектер арбаларын, құрамында металл компоненттері бар қозғалысқа арналған қосалқы құралдарды (балдақтар, таяқтар, жақтаулар) тасымалдауға тыйым салынады. МРТ сканерлеу бөлмесіне жеке заттар, зергерлік бұйымдар мен құндылықтар, құрамында металл және электромагниттік құрылғылар бар киімдер рұқсат етілмейді және МРТ бақылау бөлмесіндегі сейфте қалдырылуы мүмкін.
Магнитті резонансты бейнелеу зиянсыз!

Науқас зерттеу ретінде магнитті-резонансты бейнелеу белгілі бір диагностикалық шектеулерге ие екенін, сондай-ақ патологиялық процестерді диагностикалауда мүмкін шектеулі сезімталдық пен ерекшелікке ие екенін білуі керек. Осыған байланысты, сондай-ақ зерттеуді жүргізудің орындылығына күмәнданатын болсаңыз, дәрігеріңізбен немесе МРТ дәрігерімен кеңесу ұсынылады. МРТ зерттеуін жүргізу және зерттеу үшін анатомиялық аймақты таңдау туралы шешімді емдеуші дәрігердің жолдамасы негізінде немесе пациенттің өзі қабылдайды. жеке бастама. МРТ зерттеуін жүргізбес бұрын пациент зерттеудің анатомиялық аймағын жазбаша түрде дербес көрсетеді, осылайша осы аймақты зерттеу қажеттілігін растайды. МРТ сараптамасынан кейін шағымдар қабылданбайды және МРТ сараптамасы үшін төлем қайтарылмайды.

Кейбір жағдайларда бар МРТ диагностикалық қажеттілігіішілік контрастты күшейтетін зерттеулер. Бұл зерттеулер емдеуші дәрігердің немесе МРТ дәрігерінің нұсқауы бойынша ғана жүргізіледі. Контрасты агентті енгізу жағымсыз реакциялардың ең аз қаупін тудырады. Науқасқа қосымша сауалнаманы толтыру ұсынылады - контраст агентін көктамыр ішіне енгізуге ақпараттық келісім парағын. Ішкі контрастты күшейтуге қарсы көрсеткіштер жүктілік, емшек сүті, осы топтың препараттарына бұрын анықталған жоғары сезімталдық, сондай-ақ бүйрек жеткіліксіздігі болып табылады.

Көбейту үшін диагностикалық тиімділігіМРТ зерттеулері бар пациенттерге өздерімен бірге алдыңғы МРТ зерттеулерінің деректерін, радиациялық, зертханалық немесе функционалдық диагностиканың басқа әдістерін, сондай-ақ амбулаторлық карталарды немесе зерттеу аймағы мен мақсатын көрсететін емдеуші дәрігерлердің жолдамаларын алып келу ұсынылады.
Біздің орталық Siemens фирмасының Magnetom Harmony магнитті-резонансты томографиялық сканерімен жабдықталған

Біздің орталық миды (басты), омыртқаны, буындарды және бүкіл денені МРТ зерттеуін жүргізеді. Біздің клиникада өріс күші 1,0 Тесла болатын асқын өткізгіш магнитті қолдануға негізделген магниттік-резонансты бейнелеу сканері бар.

Шағын магнитті дизайн (бар болғаны корпусты қосқанда 160 см) және пациенттің жайлылығын қамтамасыз ету үшін пациентке фронтальды қол жетімділік, бұл клаустрофобия проблемасын айтарлықтай азайтады.

Жоғары өнімді градиенттер жинағы (әрқайсысында 50 Т/м/сек айналу жылдамдығымен 20 мТ/м, 75 Т/м/секте 30 мТ/м және 125 Т/м/секте 30 мТ/м) x, y, z осьтері), панорамалық пайдалану үшін бір виртуалды массивке біріктірілген көп элементті радиожиілік катушкаларының айналмалы поляризацияланған технологиясы және олардың клиникалық бағдарланған вариацияларындағы соңғы бірегей импульстік тізбектері (TrueFisp, VIBE, HASTE, EPI, PSIF-диффузия және т.б.) тыныс алуды ұстай отырып және онсыз күнделікті және жоғары жылдамдықты тексерулердің барлық түрлері үшін (нейро: бас және омыртқа, ортопедия, абдоминальды, ангиографиялық және кардиологиялық зерттеулер), сонымен қатар протон спектроскопиясы, функционалдық зерттеулер. ми және т.б.

Технологиясы бар сканер Маэстро класы, МРТ (магниттік-резонанстық бейнелеу) емтихандарының (1D, 2D, 3D PACE деректерін жинау процесіндегі қиғаштықтарды түзету) интеллект пен сараптамаға мүмкіндік береді және iPAT технологиясын қолдана отырып, деректерді жинау жылдамдығын одан әрі 2-ге дейін арттыру. 3 рет. Нәтижесінде Maestro Class бар қосымшалардың мүмкіндіктерін кеңейтіп, жаңаларын ашады.

Бүгінде науқасты рентгенографияға емес, электрокардиограммаға емес, ядролық магниттік-резонансты томографияға жіберу әдетке айналған. Бұл сөздердің астарында не жатқанын түсіну үшін сіз алыстан, атап айтқанда атом ядросының магнетизмі не екенін түсінуден бастауыңыз керек. Бірақ бұған дейін де мектеп физикасының негізгі курсында жетіспейтін маңызды ұғымдарды енгізуіміз керек.

Магниттік момент

Магниттік өрісте орналасқан тогы бар шағын жазық тізбектің магниттік қасиеттері осы токтың магниттік моменті арқылы анықталады,

Қайда I- ағымдағы, С- контур ауданы, - гимлет ережесі бойынша құрастырылған контурға қалыпты вектор (1-сурет).

Атап айтқанда, индукциясы бар магнит өрісіндегі тізбектің энергиясы тең

(ось zбағытталған).

μ-ден вектор проекциясының өзгеруімен контурды айналдыру үшін zдейін –μ zжұмыс істеу керек А= 2μ z B.

Атом ядросының айналасында орбита бойынша қозғалатын атомдық электронды дөңгелек токқа эквивалент деп санауға және оған магниттік моментті беруге болады. Электронның мұндай «орбиталық» магниттік моментінің болуы атомды магнит өрісіне орналастырған кезде оның энергиясының өзгеруінен көрінеді (формуласы В).

Эксперименттік мәліметтерді мұқият талдау нәтижесінде сыртқы магнит өрісіндегі атомның қасиеттері электронның ядро айналасындағы қозғалысымен ғана емес, сонымен қатар электронның жасырын «ішкі айналуының» болуымен де анықталатыны анықталды. , ол спин деп аталды. Әркімнің өз ойыны бар элементар бөлшектер(кейбіреулер үшін айналдыру нөлге тең). «Айналу» қарқындылығы айналдыру санымен сипатталады с, ол тек бүтін немесе жарты бүтін сан болуы мүмкін. Электрон, протон, нейтрон үшін с= 1/2. Орбиталық айналу сияқты «ішкі айналу» бөлшекте спиндік магниттік моменттің пайда болуына әкеледі. Спиндік магниттік моменттің оське проекциясы z(магниттік өріс бағыты) мәндерді қабылдайды

μ z =γ м с ћ ,

Қайда ћ = h/(2π) - Планк тұрақтысы, Ханым(2с + 1) мәндерді қабылдайды: –s, –s + 1, ..., с – 1,с, ал γ гиромагниттік фактор деп аталады. Вектордың модулі оның максималды проекциясынан үлкен: , яғни барлық стационарлық күйлерде ол оське бұрышта орналасқан zжәне осы осьтің айналасында тез айналады: μ z= const, μ xжәне μ жжылдам өзгертіңіз (Cурет 2). Электрон, протон, нейтрон үшін Ханымтек екі мәнді қабылдайды: . Электрон үшін, протон үшін . Тіпті нейтронның жалпы электрлік бейтарап болуына қарамастан, спиндік магниттік моменті бар. (Бұл нейтронның ішкі құрылымы болуы керек екенін көрсетеді. Протон сияқты зарядталған кварктардан тұрады.) Нейтрон үшін .

Протон мен нейтронның магнит моменті электронның магниттік моментінен үш реттік (–10 3) кіші (олардың массасы шамамен 2000 есе үлкен) екенін көруге болады. Протондар мен нейтрондардан тұратын барлық басқа атомдық ядролардың магнит моменті шамамен бірдей шама ретімен болуы керек. Барлық ядролардың магниттік моменттері үлкен дәлдікпен өлшенген. Ядролық магниттік резонанстың, сондай-ақ ЯМР томографиясының негізінде ЯМР құбылысының негізі болып табылатын ядролардағы мәндері әртүрлі ядролар үшін әртүрлі болатын осы шағын (атомдықпен салыстырғанда) магниттік моменттердің болуы. Біз негізінен табиғатта кең таралған сутегі ядролары - протондар туралы айтатын боламыз. Сутегінің изотопы дейтерий болып табылады, оның ядросы да магниттік моментке ие.

Ядролық магниттік резонанс дегеніміз не

Сыртқы магнит өрісіндегі сутегі атомының (протон) ядросын қарастырайық. Протон тек екі стационарлық кванттық күйде болуы мүмкін: олардың біреуінде магниттік моменттің магнит өрісінің бағытына проекциясы оң және оған тең.

Ал екіншісінде - шамасы бірдей, бірақ теріс. Бірінші күйде магнит өрісіндегі ядроның энергиясы –μ z B, екіншісінде + μ z B.Бастапқыда барлық ядролар бірінші күйде болады, ал екінші күйге өту үшін ядроға энергия беру керек.

ΔE = 2μ z B.

Ядроға осы күйлер арасындағы ауысуға сәйкес ω жиілігі бар электромагниттік сәулеленумен әсер ету арқылы оның магниттік моментінің бағытын өзгертуге мәжбүрлеуге болатынын түсіну қиын емес:

ћ ω = 2μ z B.

Мұнда протонның магниттік моментін қойып, аламыз

қайда үшін Б= 1 T толқын жиілігін табамыз: ν ≈ 4·10 7 Гц және сәйкес толқын ұзындығы: λ = с/ν ≈ 7 м – хабар тарату диапазонының типтік жиілігі мен толқын ұзындығы. Дәл осы толқын ұзындығының фотондары өріс бағытына қатысты магниттік моменттердің өзгеруімен ядролармен жұтылады. Бұл жағдайда олардың өрістегі энергиясы дәл осындай кванттық энергияға сәйкес мөлшерге артады.

ЯМР эксперименттерінде, яғни орта радиохабар тарату диапазонының типтік жиіліктерінде электромагниттік толқындар жарықтың таралуын немесе атомдармен жарықтың жұтылуы мен сәулеленуін талқылағанда біз үйренген пішінде мүлдем пайдаланылмайтынын ескеріңіз. Ең қарапайым жағдайда біз генератор жасаған айнымалы радиожиілік тогы өтетін катушкамен айналысамыз. Біз электромагниттік өріске әсер еткіміз келетін қызығушылық ядролары бар үлгі катушка осіне орналастырылған. Орамның осі, өз кезегінде, статикалық магнит өрісіне перпендикуляр бағытталған Б 0 (соңғысы электромагнит немесе асқын өткізгіш электромагнит көмегімен жасалады). Айнымалы ток катушка арқылы өткенде оның осінде айнымалы магнит өрісі индукцияланады. Б 1, оның амплитудасы әлдеқайда аз болып таңдалады Б 0 (әдетте 10 000 рет). Бұл өріс токпен бірдей жиілікте, яғни генератордың радиожиілікте тербеледі.

Егер генератор жиілігі есептелген жиілікке жақын болса, онда сутегі ядроларымен жарық кванттарының интенсивті жұтылуы ядролардың теріс проекциясы μ күйге ауысуымен жүреді. z(ядролардың айналуы). Егер генератор жиілігі есептелгеннен өзгеше болса, онда кванттардың жұтылуы болмайды. Осы өрістен атомдар ядроларына олардың магниттік моменттерінің айналуымен жүретін энергияның берілу процесінің қарқындылығының айнымалы магнит өрісінің жиілігіне күрт (резонанстық) тәуелділігіне байланысты құбылыс. ядролық магниттік резонанс (ЯМР) деп аталады.

Статикалық магнит өрісіне қатысты ядролық моменттердің мұндай ауытқуын қалай байқауға болады? Қазіргі заманғы NMR технологиясымен қаруланғандықтан, бұл өте оңай: жасау өрісін өшіру арқылы Б 1 радиожиілік генераторы бар болса, антеннамен бірдей катушканы пайдаланып қабылдағышты бір уақытта қосу керек. Сонымен бірге ол өріс бойынша бастапқы бағдарына оралған кезде ядролар шығаратын радиотолқындарды тіркейді. Б 0 . Бұл сигнал магниттік моменттер бұрын қозғалған катушкада индукцияланады. Оның уақытқа тәуелділігі компьютерде өңделеді және сәйкес спектрлік үлестірім түрінде ұсынылады.

Осы сипаттамадан сіз ЯМР спектрометрінің көрінетін жарық диапазонында өлшейтін әдеттегі спектрометрлерден айтарлықтай айырмашылығы бар екенін елестете аласыз.

Осы уақытқа дейін біз жеңілдетілген суретті қарастырдық: оқшауланған ядроның магнит өрісіндегі әрекеті. Сонымен қатар, бұл анық қатты заттарнемесе сұйықтарда ядролар толық оқшауланбаған. Олар бір-бірімен, сондай-ақ энергияның таралуы температурамен анықталатын барлық басқа қозулармен әрекеттесе алады. статистикалық қасиеттержүйелер. Әртүрлі сипаттағы қозулардың өзара әсерлері, олардың пайда болуы мен динамикасы зерттеу пәні болып табылады қазіргі физикаконденсацияланған күй.

ЯМР қалай ашылды

Ядролық магниттік резонансқа сәйкес келетін алғашқы сигналдарды алпыс жылдан астам уақыт бұрын Оксфордтағы Феликс Блох пен Гарвардтағы Эдвард Пурселл топтары алған. Ол күндері эксперименттік қиындықтар өте үлкен болды. Барлық құрал-жабдықтарды ғалымдардың өздері тікелей зертханаларда жасаған. Сол кездегі аппараттардың түрін ауруханаларда немесе емханаларда көруге болатын қазіргі (қуатты асқын өткізгіш электромагниттерді қолданатын) ЯМР құрылғыларымен салыстыруға болмайды. Пурселлдің тәжірибелеріндегі магниттің Boston Streetcar компаниясының артқы ауласынан табылған сынықтары арқылы жасалғанын айтсақ та жеткілікті. Оның үстіне, оның калибрленгені соншалық, магнит өрісі ν = 30 МГц (радиогенератор жиілігі) жиілігі бар радиотолқындармен сәулелену кезінде ядролық моменттерді кері қайтару үшін қажет шамадан үлкен шамаға ие болды.

Пурселл мен оның жас әріптестері оның эксперименттерінде ядролық магниттік резонанс құбылысы болғанын растау үшін бекер ізденді. Көп күндік нәтижесіз әрекеттерден кейін көңілі қалған және қайғылы Пурселл өзі күткен ЯМР құбылысы байқалмайды деп шешіп, электромагнитті өшіруді тапсырады. Магниттік өріс азайған кезде, көңілі қалған экспериментаторлар осциллограф экранына қарауды жалғастырды, мұнда олар осы уақыт ішінде қажетті сигналдарды көреміз деп үміттенді. Бір сәтте магнит өрісі резонанс үшін қажетті мәнге жетті және экранда кенеттен сәйкес ЯМР сигналы пайда болды. Қуанышты апат болмаса, бұл таңғажайып құбылыстың бар екендігі тәжірибе жүзінде расталғанға дейін тағы да көп жылдар өтуі мүмкін еді.

Осы сәттен бастап ЯМР технологиясы қарқынды дами бастады. Ол кеңінен қолданылды ғылыми зерттеулерконденсацияланған заттар физикасы, химия, биология, метрология және медицина салаларында. Ең танымал қолданба - ЯМР көмегімен ішкі ағзаларды бейнелеу.

ЯМР көмегімен ішкі ағзалар қалай көрінеді?

Осы уақытқа дейін біз катушкалардағы әлсіз электрондық токтардың әсерін елемей, ядролар орналасқан магнит өрісі біркелкі, яғни барлық нүктелерде бірдей шамаға ие деп жанама түрде болжадық. 1973 жылы Пол Латтербург үлгіні нүктеден нүктеге өзгеретін магнит өрісіне орналастыру арқылы ЯМР зерттеулерін жүргізуді ұсынды. Бұл жағдайда зерттелетін ядролар үшін резонанстық жиілік нүктеден нүктеге өзгеретіні анық, бұл олардың кеңістіктік орналасуын бағалауға мүмкіндік береді. Ал кеңістіктің белгілі бір аймағынан келетін сигналдың интенсивтілігі осы аймақтағы сутегі атомдарының санына пропорционал болғандықтан, біз кеңістіктегі заттардың тығыздығының таралуы туралы ақпарат аламыз. Бұл ЯМР зерттеу техникасының принципі. Көріп отырғаныңыздай, принцип қарапайым, бірақ іс жүзінде ішкі органдардың нақты кескіндерін алу үшін радиожиілік импульстерін басқаруға арналған қуатты компьютерлерді алу және қажетті магнит өрісін құру әдістемесін ұзақ уақыт бойы жетілдіру қажет болды. профильдер және катушкалардан алынған ЯМР сигналдарын өңдеу.

Оны ось бойымен елестетейік Xсу толтырылған шағын шарлар бар (Cурет 3). Егер магнит өрісі тәуелді болмаса X,содан кейін бір сигнал пайда болады (3-суретті қараңыз, А). Одан әрі қосымша катушкалар арқылы (негізгі, осьтік бағытталған z,магнит өрісі) біз ось бойымен өзгеретін қосымша жасаймыз X,магнит өрісі Б 0 және оның мәні солдан оңға қарай артады. Әртүрлі координаттары бар шарлар үшін ЯМР сигналы енді әртүрлі жиіліктерге сәйкес келетіні және өлшенген спектрде бес тән шыңы болатыны анық (3-суретті қараңыз, б). Бұл шыңдардың биіктігі сәйкес координатасы бар шарлардың санына (яғни судың массасына) пропорционалды болады, осылайша, қарастырылып отырған жағдайда шыңның қарқындылығы 3: 1: 3: 1 қатынасына ие болады. : 1. Магнит өрісінің градиентінің шамасын білу (яғни оның ось бойымен өзгеру жылдамдығы). X), өлшенетін жиілік спектрін сутегі атомдарының тығыздығының координатаға тәуелділігі ретінде көрсетуге болады. X. Бұл жағдайда шыңдар жоғары болған жерде сутегі атомдарының саны көп деп айтуға болады: біздің мысалда шарлардың орындарына сәйкес сутегі атомдарының саны іс жүзінде 3: 1: 3 сәйкес келеді: 1:1.

Енді тұрақты магнит өрісіне орналастырайық Б 0 тағы біраз күрделі конфигурацияшағын су толтырылған шарлар және барлық үш координат осі бойымен өзгеретін қосымша магнит өрісін тудырады. ЯМР радиожиілік спектрлерін өлшеу және координаталар бойымен магнит өрісінің градиенттерінің шамаларын білу арқылы зерттелетін конфигурацияда сфералардың (демек, сутегі тығыздығының) таралуының үш өлшемді картасын жасауға болады. Мұны істеу жоғарыда қарастырылған бір өлшемді жағдайға қарағанда әлдеқайда қиын, бірақ бұл процесс нені қамтитыны интуитивті түрде түсінікті.

Біз сипаттағанға ұқсас кескінді қалпына келтіру әдісі ЯМР томографиясында жүзеге асырылады. Мәліметтерді жинақтауды аяқтағаннан кейін компьютер өте жылдам алгоритмдер арқылы сигналдарды «өңдеуді» бастайды және белгілі бір жиіліктегі өлшенетін сигналдардың қарқындылығы мен дененің берілген нүктесіндегі резонанстық атомдардың тығыздығы арасындағы байланысты орнатады. Бұл процедураның соңында компьютер нақты органның немесе науқастың денесінің бір бөлігінің екі өлшемді (немесе тіпті үш өлшемді) «бейнесін» өз экранында бейнелейді.

Таңқаларлық «суреттер»

Адамның ішкі мүшелерін ЯМР зерттеуінің нәтижелерін толық бағалау үшін (мысалы, мидың әртүрлі бөлімдері, оны бүгінде медициналық физик бас сүйегіне тигізбей-ақ ала алады!), ең алдымен, біз айтып отырғанымызды түсіну керек. рентгендік кескінді алу процесі кезінде рентген сәулелері жұтылған кезде фотосезімтал пленкада пайда болатын нақты көлеңкелер туралы емес, «бейнелерді» компьютерлік қайта құру.

Адамның көзі көрінетін диапазондағы электромагниттік сәулеленудің сезімтал сенсоры болып табылады. Бақытымызға орай, өкінішке орай, ішкі ағзалардан шыққан сәулелер көзімізге түспейді - біз адам денелерін тек сыртынан көреміз. Сонымен қатар, біз жаңа талқылағанымыздай, белгілі бір жағдайларда адам денесінің ішкі мүшелерінің атом ядролары радиожиілік диапазонында (яғни, көрінетін жарыққа қарағанда әлдеқайда төмен жиіліктер) электромагниттік толқындар шығара алады және жиілік өзгереді. сәл радиациялық нүктелерге байланысты. Оны көзбен көру мүмкін емес, сондықтан мұндай сәулелену күрделі жабдықтың көмегімен жазылады, содан кейін арнайы компьютерлік өңдеу арқылы бір суретке жиналады. Дегенмен, біз заттың немесе адам денесінің ішін толығымен нақты көру туралы айтып отырмыз.

Адамзат мұндай таңғажайып жетістікке ғылыми ойдың бірқатар іргелі жетістіктерінің: магниттік момент теориясымен кванттық механиканың, сәулеленудің затпен әрекеттесу теориясының, цифрлық электрониканың, сигналды түрлендірудің математикалық алгоритмдерінің, компьютерлік техниканың арқасында қол жеткізді.

Басқа диагностикалық әдістермен салыстырғанда ЯМР бейнелеуінің артықшылықтары көп және маңызды. Оператор науқастың денесінің қай бөліктерін сканерлеу керектігін оңай таңдай алады, сонымен қатар таңдалған органның бірнеше бөлімін бір уақытта тексере алады. Атап айтқанда, магнит өрісінің градиенттерін дұрыс таңдай отырып, бас сүйегіміздің ішкі бөліктерінің тік көлденең қимасының кескіндерін алуға болады. Бұл орталық бөлім немесе оңға немесе солға ығысқан бөлімдер болуы мүмкін. (Мұндай зерттеулер рентгендік радиографиямен іс жүзінде мүмкін емес.) Оператор тек бір таңдалған органнан немесе оның бір бөлігінен шығатын ЯМР сигналдарын визуализациялау арқылы көру өрісін «тартатады», осылайша кескіннің ажыратымдылығын арттырады. ЯМР бейнелеуінің маңызды артықшылығы сонымен қатар адам ағзасындағы қанның, лимфаның және басқа сұйықтықтардың жергілікті тұтқырлығы мен ағынының бағытын тікелей өлшеу мүмкіндігі болып табылады. Тиісті параметрлердің, мысалы, импульстардың ұзақтығы мен жиілігі арасындағы қажетті арақатынасты таңдау арқылы әрбір патология үшін оператор алынған кескіннің оңтайлы сипаттамаларына қол жеткізе алады, мысалы, оның контрастын арттырады (4-сурет).

Қорытындылай келе, зерттелетін объектінің кішкентай көлеміне сәйкес келетін әрбір кескін нүктесі (пиксель) үшін басқа нүктені шығаруға болады деп айта аламыз. пайдалы ақпарат, кейбір жағдайларда организмдегі белгілі бір химиялық элементтердің концентрациясының таралуын қоса алғанда. Өлшеулердің сезімталдығын арттыру, яғни сигнал қарқындылығының шуылға қатынасын жоғарылату үшін сигналдардың көп санын жинақтап, қорытындылау керек. Бұл жағдайда шындықты адекватты түрде жеткізетін жоғары сапалы бейнені алуға болады. Сондықтан ЯМР-томографияға қажетті уақыт өте ұзақ - пациент бірнеше ондаған минут бойы камерада салыстырмалы түрде қозғалыссыз қалуы керек.

1977 жылы ағылшын физигі Питер Мэнсфилд магнит өрісінің градиенттерінің комбинациясын ойлап тапты, олар әсіресе жақсы кескін сапасын қамтамасыз етпесе де, оны өте жылдам алуға мүмкіндік береді: сәйкес құрылыс үшін бір сигнал жеткілікті (іс жүзінде бұл шамамен 50 миллисекундты алады). Мұндай техниканың көмегімен - бұл жазық эхо деп аталады - бүгінгі күні жүректің пульсациясын нақты уақытта бақылауға болады: мұндай пленкада оның жиырылуы мен кеңеюі экранда кезектесіп отырады.

Кванттық механика пайда болған кезде, жүз жылдан кейін ғылымның дамуы осындай кереметтердің мүмкіндігіне әкелетінін елестету мүмкін бе?

Айта кетейік, 2003 жылы Пол Лаутербер мен Питер Мэнсфилд «магниттік-резонанстық томографияны ойлап тапқаны үшін» медицина саласындағы Нобель сыйлығына ие болды.