Принцип работы томографа — ООО Медицинский центр «МиРиТ»

Принцип работы томографа

Феномен ядерно-магнитного резонанса открыт в 1946 г. физиками Ф.Блохом и Э.Перселлом (Нобелевская премия по физике, 1952 г.). В 1973 г. американскому ученому П.Лаутербуру с помощью разработанных новых технических средств и протокола реконструкции изображений удалось получить первую МР-томограмму. За изобретение метода магнитно-резонансной томографии в 2003 году Пол Лаутербур получил Нобелевскую премию в области медицины. В последующие годы МРТ претерпела целый ряд качественных преобразований, став в настоящее время наиболее сложной и многообразной методикой диагностики.

Человеческое тело состоит приблизительно на 70% из воды. Протоны водорода, входящие в состав воды, напоминают маленькие магниты и в обычном состоянии расположены хаотически. При размещении тела в магнитном поле положение этих «магнитов» (протонов водорода) упорядочивается. При воздействии радиосигналов определенной частоты, протоны водорода приходят в резонансное движение (вращаются вокруг собственной оси).

При возвращении в прежнее энергетическое состояние протоны испускают радиоволны, которые можно регистрировать специальными антеннами (катушками).

Для проведения МРТ-исследования пациента изолируют от всех источников радиосигналов, чтобы максимально ослабить влияние помех, и помещают в мощное магнитное поле. Используя чувствительные антенны, радиосигнал принимают, обрабатывают и получают конечное изображение. Оно отражает распределение радиосигналов тканей человеческого тела в различных плоскостях. Такие изображения называются томограммами.

Сигнал, поступающий от нормальных и органов и тканей, отличается от сигнала, поступающего от участков, пораженных патологическим процессом. Главная задача врача МРТ — применить ту или иную программу обследования, при необходимости используя контрастные средства, изучить и интерпретировать полученные томограммы, максимально полно и правильно ответить на вопросы, поставленные врачами-клиницистами.

Физические основы явления ядерного магнитного резонанса

Как известно, ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы расположены хаотично и совершают вращательное движение, по закону электромагнитной индукции, создавая собственное магнитное поле. Собственное магнитное поле протона похоже на поле постоянного магнита и представляет собой маленький магнитный диполь с северным и южным полюсами. При помещении пациента в сильное однородное магнитное поле магнитно-резонансного томографа, протоны человеческого тела разворачиваются в направлении внешнего поля так, что их положение упорядочивается. Помимо этого, магнитные оси каждого протона начинают вращаться вокруг направления внешнего магнитного поля. Такое вращение протонов называется прецессией, а частота вращения — резонансной частотой или частотой Лармора.

Большинство магнитных моментов протонов прецессируют в сторону «севера», т.е. в направлении, параллельном внешнему магнитному полю. Их называют «параллельными протонами». Оставшаяся меньшая часть протонов прецессирует в сторону «юга», т.е. антипараллельно внешнему магнитному полю — «антипараллельные протоны». Поскольку протонов с параллельной ориентацией больше чем антипараллельных, в тканях пациента создается суммарный магнитный момент. Величина магнитного момента определяется избытком параллельных протонов, однако, различие это небольшое (в поле 0,5 Т всего 3 протона на миллион, в более сильном поле 1,5 Т 9 на миллион). Таким образом, магнитный момент пропорционален силе внешнего магнитного и поля и числу протонов в единице объема ткани. Огромное число содержащихся в большинстве тканей протонов (примерно 6 миллиардов в вокселе воды) обусловливает тот факт, что суммарный магнитный момент достаточно велик, для того чтобы индуцировать электрический ток в принимающей катушке. Эти индуцированные сигналы используются для реконструкции магнитно-резонансного изображения. Увеличение количества протонов, участвующих в получении изображения при увеличении силы магнитного поля частично объясняет лучшее соотношение сигнал/шум и более качественное изображение у томографов с более сильным магнитным полем.

Любое магнитное поле может индуцировать в катушке электрический ток, но предпосылкой для этого является колебание силы поля. При воздействии на тело пациента коротких радиочастотных импульсов, магнитные моменты протонов отклоняются, этот процесс называется возбуждением. Это явление и называют ядерным магнитным резонансом. Но для того чтобы возник резонанс, необходимо, чтобы частота радиоволн была равна Ларморовской частоте протонов. При этом протоны переходят на более высокое энергетическое состояние, однако в таком состоянии они находятся очень короткое время и стремятся снова выстроится вдоль линий внешнего магнитного поля. Возврат протонов в обычное энергетическое состояние называется релаксацией. При релаксации протоны излучают избыточную энергию в виде радиоволн, при этом в приёмной катушке индуцируется электрический ток, который и используют для получения изображения. При этом ткани с большими магнитными векторами будут индуцировать сильные сигналы и выглядеть на изображении яркими, а ткани с малыми магнитными векторами — слабые сигналы и будут на изображении темными.

Величина магнитного вектора тканей прежде всего определяется плотностью протонов. Протоны являются составной частью практически всех молекул организма человека и, прежде всего, молекул воды и жировой ткани. Молекулы воды в организме могут находиться в свободном состоянии (внеклеточная и внутриклеточная вода) и в связанном состоянии (с ионами, углеводами, белками и липидами). В зависимости от того, в каком состоянии находятся молекулы воды, сигналы протонов при одних и тех же условиях измерения будут иметь разные магнитные характеристики, что и определит относительный контраст тканей МРТ-изображения. Это существенно отличает МРТ от всех других методов медицинской визуализации, которые формируют изображения на основании взаимодействия с тканями организма одного вида излучения и фактически отражают лишь одну из характеристик ткани (для рентгеновских методов — это способность поглощать рентгеновские лучи, для УЗИ — это способность отражать ультразвуковые волны).

Ткани и анатомические зоны с небольшим количеством протонов, например такие, как воздух, кости, всегда индуцируют очень слабый МР-сигнал, поэтому всегда представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости, с другой стороны, должны давать интенсивные сигналы на МР-изображениях, поскольку имеют очень высокую плотность протонов. На практике это не всегда так. В зависимости метода, который используется для получения изображения, жидкости могут давать как яркие, так и темные изображения. Причина этого в том, что контрастность изображения определяется не только плотностью протонов, но и формой облучающего радиоволнового сигнала (т.н. импульсной последовательности). Две наиболее важные импульсные последовательности — Т1 и Т2. Т. о. одна и та же ткань в различных последовательностях может получиться светлой или темной.

Изображения головного мозга (слева направо): последовательности Т1, Т2.

Хотя МРТ по физическим принципам не имеет ничего общего с рентгенологическими методами исследований, при ее развитии и внедрении в клиническую практику использовался опыт рентгеновской компьютерной томографии. Так как компьютерная томография прочно заняла свое место среди других методов диагностики ко времени внедрения МРТ, то ее использование во многом определяется тем, насколько она эффективна при той или иной патологии по сравнению с компьютерной томографией или ультразвуковыми методами исследования.

К основным достоинствам МРТ можно отнести:

1. высокую дифференциацию мягких тканей;
2. отсутствие артефактов от костных тканей;
3. трехмерный характер изображений;
4. неинвазивность;
5. отсутствие лучевой нагрузки;
6. естественный контраст от движущейся крови;
7. возможность прижизненного изучения метаболизма тканей.

Несмотря на высокую естественную контрастность и дифференцировку тканей в МР-изображениях, в некоторых случаях необходимо повышать диагностическую чувствительность метода введением специальных контрастных веществ. Искусственное контрастирование при МРТ заключается во введении специальных МР-контрастных агентов (чаще всего — водорастворимые хелатные комплексы гадолиния). Гадолиний — мягкий вязкий редкоземельный металл серебристого цвета. Он относится к группе лантаноидов, был открыт в 1880 году Жаном де Мариньяком. МР-контрастные вещества по своему механизму действия сильно отличаются от рентгеновских контрастных препаратов.

В рентгенографии контрастные вещества ослабляют поток рентгеновского излучения. Механизм действия контрастных веществ в МРТ значительно сложнее, они изменяют время релаксации протонов в тканях.

На сегодняшний день на основе хелатных комплексов гадолиния создан ряд контрастных препаратов для МРТ. В России прошли испытания и допущены к клиническому применению Дотарем, Магневист, Гадовист, Омнискан, Премовист. Эти препараты в разы менее токсичны, чем аналогичные средства для рентгенографии и КТ. Контрастные препараты для МРТ практически не имеют выраженных побочных эффектов, хотя, как и на введение любого ксенобиотика, нельзя исключить мало предсказуемых аллергических реакций.

Изображения артерий, брюшной полости, головного мозга.

принцип работы, сфера применения. Подготовка к МРТ.

Автор

Еремин Дмитрий Сергеевич

Врач-рентгенолог (КТ)

Врач

Рентгенолог

МРТ (магнитно-резонансная томография) – это современный вид диагностики, использующий магнитное поле и радиоволны (а не ионизированное излучение, какое используется в рентгеновских аппаратах и компьютерной томографии).

Поэтому МРТ безопасно и может проводиться так часто, как это необходимо.

Магнитно-резонансная томография является высокоинформативным диагностическим методом, наиболее показательным при исследовании мягких тканей, позволяющем получать изображения в виде срезов тканей того или иного органа.

Что нужно знать о принципе МРТ и устройстве магнитно-резонансного томографа

Пациент помещается на подвижном столе, двигающемся сквозь тоннелеобразный магнит. Магнит создает мощное магнитное поле; на обследуемую область пациента, находящегося в магнитном поле, посылаются радиочастотные импульсы. В результате этого радиоволнового воздействия в тканях организма резонируют атомы водорода.

Наше тело по большей части состоит из воды и жира, а эти вещества, в свою очередь, характеризуются высоким содержанием водорода. В разных тканях количество водорода различно; в том числе, в тканях, охваченных патологическими процессами, оно отличается от того, что характерно для здоровой ткани данного органа.

Информация об атомном резонансе считывается специальными датчиками (катушками) и обрабатывается с помощью компьютерной программы, которая реконструирует изображение в виде среза исследуемого органа.

Что показывает МРТ

МРТ позволяет получать изображения с большей четкостью и детализацией, чем другие методы визуализации. С помощью МРТ можно определить структуру органа, обнаружить аномалии (прежде всего, мягких тканей) – опухоли, патологические очаги, нарушения строения , в том числе – и в тех случаях, когда ткани прикрыты костями. МРТ активно используется при диагностике состояний головного мозга, спинного мозга, суставов, внутренних органов (за исключением полых органов). 

Виды МРТ-исследований

Наиболее востребованными являются следующие виды МРТ-исследований:

• МРТ позвоночника. Позволяет оценить состояние спинного мозга, хрящей, связок и мышц спины. Выявляются нарушения кровообращения, последствия травм, аномалии развития, изменения межпозвонковых дисков и т. д. Может быть проведено МРТ-исследование конкретного отдела или всего позвоночника.
• МРТ суставов. Проводится исследование конкретного сустава: коленного, плечевого, тазобедренного. МРТ позволяет подробно изучить структуру суставного соединения, визуализировать внутрисуставные (мениски, суставная жидкость) и околосуставные образования (связки, мышцы). Диагностируются аномалии развития, воспалительные и дегенеративные изменения сустава, патологии околосуставных тканей.
• МРТ головного мозга. МРТ-исследование головного мозга отличается высокой чувствительностью и позволяет визуализировать оба полушария мозга, его стволовую часть, желудочковую систему и другие структуры. С помощью МРТ головного мозга могут быть вывялены сосудистые аномалии, расширение сосудов, кровоизлияния, опухоли, очаги воспаления и дегенерации, скопления жидкости и т.д.
• МРТ гипофиза. МРТ показывает состояние самого гипофиза и турецкого седла (анатомической области, в которой находится гипофиз). С помощью МРТ выявляются аденомы и другие повреждения гипофиза.
• МРТ-ангиография мозга. МРТ предоставляет возможность оценить состояние сосудов головного мозга без введения контрастного вещества. Это возможно, поскольку метод позволяет отличить вещество, находящееся в движении (кровь) от неподвижных структур (стенок сосудов).
• МРТ-холангиография – исследование проходимости желчных протоков. Исследуются внутрипеченочные протоки, пузырный проток и общий желчевыводящий проток, а также (частично) ткани печени и поджелудочной железы. Позволяет выявлять камни, полипы, опухоли и сужения желчных путей.
• МРТ предстательной железы. МРТ позволяет детально оценить структуру предстательной железы, выявить аденому простаты (доброкачественную гиперплазию), очаги воспаления и опухоли предстательной железы.
• МРТ органов малого таза (матки и яичников). МРТ позволяет обнаружить изменения в структуре тканей, эндометриоз, спайки,  миомы, полипы, опухоли, помогает установить разновидность образования яичника.

Безвредность МРТ

До настоящего времени случаев, когда магнитное поле или радиоволны, использующиеся при МРТ, принесли бы вред пациенту, не регистрировалось. МРТ не делают в первый триместр беременности, но это – просто предосторожность; факты, когда МРТ причинило бы какой-либо вред плоду, медицине  также неизвестны.

Однако к МРТ есть противопоказания.

Прежде всего, они определяются наличием вживленных в организм электронных приборов (слуховые аппараты, искусственные водители ритма сердца), а также любых металлических конструкций и фрагментов (эндопротезы суставов, металлические пластины, спицы , последствия металлоостеосинтеза и огнестрельных ранений и т.д.) . Зубные импланты , сосудистые стенты и зонтичные фильтры , производства последних 5-7 лет обычно делаются из материалов , позволяющих проводить МРТ . Поэтому  таким пациентам МРТ исследование может быть проведено после предъявления сертификата или подтверждения от лечебного учреждения, проводившего установку.   

МРТ не делают при наличии кардиостимулятора (абсолютное противопоказание).

Нельзя проводить МРТ, если пациент боится замкнутого пространства (страдает клаустрофобией).

Иногда во время исследования возникает чувство жжения или раздражения кожи, обусловленное  нанесенным кремом, мазью& или некоторыми видами татуировок, в этих случаях приходится останавливать исследование и , если не удается устранить причину, исследование может быть прекращено.

Кормление грудью, менструация и наличие внутриматочной спирали не являются препятствием для прохождения МРТ.

Подготовка к МРТ

Специальной подготовки к МРТ не требуется. Исключение составляет только МРТ  печени и желчного пузыря, которые проводятся  строго натощак, желательно утром.

Пациент должен быть готов к тому, что ему придется довольно значительное время (от 15 минут до почти часа в зависимости от вида исследования) пробыть внутри тоннеля томографа. При этом установка производит ощутимый шум (это неизбежное следствие используемой технологии). Одежда, в которой можно проходить МРТ не должна содержать металлических частей (молний, застежек, пуговиц). Все аксессуары (часы, заколки, шпильки, драгоценности и т.п.) надо будет снять. Необходимо так же оставить в специальной кабинке электронные магнитные карты и любые другие магнитные носители (флешки , карты памяти и т.д), иначе в магнитном поле вся информация на них будет  стерта.

Преимущества МРТ в «Семейном докторе»

В «Семейном докторе» для проведения магнитно-резонансной томографии используется томограф Brivo MR355 Inspire, производства GE Healthcare (медицинское подразделение американской компании General Electric).  Brivo MR355 Inspire – МР-сканер мирового уровня с индукцией магнитного поля в 1,5 Тесла (чем выше этот показатель, тем более детальным может быть получаемое изображение). Данный томограф относится к классу оборудования с высокой мощностью магнитного поля. Благодаря современным технологиям, Brivo MR355 Inspire обеспечивает высококачественную визуализацию, помогающую установить диагноз максимально точно.

МРТ проводится на базе Диагностического отделения Госпитального центра (ст. м. Бауманская). Исследования выполняются по направлениям врачей «Семейного доктора», а также сторонних медицинских организаций.

Не занимайтесь самолечением. Обратитесь к нашим специалистам, которые правильно поставят диагноз и назначат лечение.

Фото и видео галерея

КТ и МРТ — что выбрать?

Главная статьи КТ и МРТ: в чем разница?

Томографический метод уже на протяжении нескольких десятилетий используется как один из наиболее эффективных видов диагностики, а нередко и как самый эффективный

ПКТ незаменима при диагностике легких, костей и полых органов кишечника, пищевода и мочевыводящих путей. КТ-томограф обеспечивает подробную визуализацию структур исследуемой области, благодаря чему специалисты могут оценивать их состояние и обнаруживать возможные заболевания, патологии, новообразования и механические повреждения. КТ проводится в тех случаях, когда другие методы диагностики оказываются недостаточно достоверными, а также при необходимости уточнить результаты предыдущих обследований.

Принцип действия

В основе этих методов диагностики лежат абсолютно разные физические явления, что влияет на принципы действия компьютерной и магнитно-резонансной томографии и на области их применения.

Во время КТ-диагностики органы и ткани поглощают рентгеновские лучи с разной интенсивностью, что визуализируется на получаемых снимках. Принцип построения КТ-изображений такой же, как и при рентгенографии, но при этом КТ более эффективна, чем рентген. В современных диагностических центрах применяются мультиспиральные КТ-томографы, которые обеспечивают получение высокоинформативных снимков и пониженный уровень облучения.

В основе МРТ лежит взаимодействие электромагнитного поля с атомами водорода, присутствующими в органах и тканях. Данный процесс не сопровождается никаким излучением и неприятными ощущениями, поэтому МРТ совершенно безопасна и может проводиться так часто, как того требуют показания. Что касается качества диагностики, то наиболее информативные снимки обеспечиваются МР-аппаратами с напряженностью магнитного поля не менее 1,5 Тл.

Как КТ, так и МРТ-томографы обеспечивают сканирование по тонким срезам, что обеспечивает возможность своевременно диагностировать различные заболевания, патологии и структурные аномалии даже на ранней стадии. При помощи современных аппаратов можно исследовать ткани и органы в различных проекциях, благодаря чему специалисты могут максимально точно оценивать состояние пациента и ставить диагноз в короткие сроки.

Медицинские показания

КТ и МРТ считаются взаимодополняющими диагностическими методами, поскольку основные показания к их проведению существенно различаются.

КТ показана к проведению, когда у пациента наблюдаются:

• оценка тканей костей и зубов;
• разрывы и травмы суставов;
• кровотечения;
• повреждения и структурные патологии позвоночника;
• травмы черепа различного характера и сложности;
• оценка состояния органов грудной клетки;
• оценка состояния полых органов;
• диагностика мочеиспускательной системы на наличие камней.

Показаниями к проведению МРТ наиболее часто являются:

• опухоли, метастазы, а также подозрение на их наличие;
• нарушения в работе структур ЦНС;
• подозрение на повреждение или патологии внутричерепных нервов;
• последствия инсульта;
• рассеянный склероз и его последствия;
• различные повреждения связок, мышц, суставов.

Исследуемые области

Компьютерная томография применяется преимущественно с целью оценки состояния костей и полых органов. Данный вид диагностики оптимален для исследования органов грудной клетки, в особенности легких, а также для обнаружения камней в почках. Также КТ проводится при различных травмах костной ткани любой давности и различного характера, а также при оценке их последствий. КТ информативна при обнаружении метастатических процессов, затрагивающих костную ткань.

МРТ наиболее эффективна при исследовании головного мозга, позвоночника, сосудов, мягких тканей, а также при оценке состояния паренхиматозных органов и суставов. Магнитно-резонансная томография — оптимальный метод диагностики опухолей, поскольку позволяет не только обнаруживать их, но и уточнять их характер, локализацию, размеры и степень взаимодействия с расположенными рядом органами и тканями.

Во время МРТ-диагностики специалисты могут детально исследовать состояние структур ЦНС, а также выявлять воспаления, абсцессы, грыжи, кисты. Зачастую МРТ применяется как уточняющий метод после УЗИ, КТ или рентгена.

При проведении МРТ отсутствует рентгеновское излучение, поэтому она подходит для регулярных обследований и наблюдения в динамике. На КТ-снимках также видны опухоли и кисты, однако в тех случаях когда оба этих метода одинаково информативны, МРТ будет предпочтительней, если пациенту не противопоказан данный вид диагностики.

Противопоказания

КТ детям назначается в тех случаях, когда другие методы диагностики неинформативны. Поскольку детский организм чувствителен к рентгеновскому облучению, КТ проводится только если диагностическая ценность превышает возможные риски. При проведении МРТ не возникает никакого риска для здоровья, однако во время исследования требуется лежать неподвижно на протяжении достаточно длительного времени, поэтому данный вид диагностики назначают детям от 7 лет либо проводят с анестезией.

Во время КТ-исследования сосудов и внутренних органов часто применяется контраст, который позволяет детализировать возможные изменения и уточнить диагноз. Однако пациентам с аллергией на йод и йодосодержащие препараты, а также пациентам с острой почечной недостаточностью КТ с контрастом не проводится.

Общим ограничением для проведения КТ и МРТ является беременность, однако и здесь есть некоторые отличия. КТ противопоказана на протяжении всего периода беременности, поскольку плод может подвергнуться вредному для него воздействию рентгеновского излучения. МРТ при беременности не рекомендуется проводить только в первом триместре, поскольку влияние магнитного поля на формирующийся плод еще не полностью изучено. Однако женщине может быть назначена МРТ в период беременности, если это играет важную роль в оценке состояния ее здоровья.

Кормящим женщинам рекомендуется возобновлять кормление не раньше, чем через сутки после прохождения диагностики (как КТ, так и МРТ) с контрастом.

И МРТ-томографы, и КТ-аппараты имеют ограничение по весу. Этот показатель зависит от модели томографа, но чаще всего он составляет 150 кг для КТ-томографа и 120 кг — для МР-аппарата. Помимо этого, стоит обратить внимание на объемы тела пациента, поскольку апертура томографов закрытого типа составляет 60 см.

На протяжении всего МРТ-исследования важно лежать неподвижно, поэтому пациентам, которые по каким-либо причинам не могут этого сделать, рекомендуется МРТ с общей анестезией.

Если в теле пациента есть металлические конструкции (коронки, зубные импланты с металлом), они будут взаимодействовать с магнитными волнами, и на МР-снимках могут появиться артефакты.

Поскольку действие магнитных волн приводит к опасной для жизни человека неисправности кардиостимуляторов, имплантатов уха, инсулиновых помп, то наличие этих приборов является абсолютным противопоказанием к прохождению МРТ.

Подготовка и процедура проведения

Перед прохождением КТ с контрастом пациенту важно соблюдать несколько правил подготовки, благодаря которым исследование будет максимально информативным.

Не рекомендуется принимать пищу в течение нескольких часов перед обследованием. Если требуется введение общего наркоза, то пациенту лучше воздерживаться не только от еды, но и от употребления напитков. После КТ-исследования с наркозом нужно убедиться, что действие препарата полностью закончилось.

Перед исследованием необходимо снять металлические аксессуары и украшения, а также достать из карманов все металлические предметы. При наличии съемных зубных протезов и слухового аппарата следует их снять на время диагностики. Если у пациента есть аллергия на какие-либо лекарственные препараты, об этом также необходимо сообщить перед прохождением диагностики.

В среднем КТ без наркоза и контрастирования длится около 5-10 минут, введение контраста увеличивает длительность исследования примерно на 15 минут.

При проведении КТ с контрастом в день исследования следует пить больше воды, чтобы процесс выведения контрастного препарата из организма проходил быстрей.

В большинстве случаев предварительная подготовка к КТ- и МРТ-исследованиям не нужна, однако есть важные рекомендации, касающиеся диагностики органов брюшной полости и малого таза:

• За 2-3 дня не рекомендуется употреблять продукты, способствующие газообразованию: капусту, фрукты, черный хлеб. За несколько часов до диагностики нельзя употреблять пищу и напитки.
• За день до прохождения исследования нужно принять препарат, снижающий газообразование и снимающий спазмы (чаще всего рекомендуется «Но-шпа» либо «Эспумизан»).
• Если требуется МР-исследование мочевого пузыря, его не следует опорожнять (степень его наполнения зависит от цели исследования).

Подводим итоги: КТ или МРТ?

КТ и МРТ являются взаимодополняющими методами обследования организма, и каждый из них дает исчерпывающие сведения о состоянии исследуемой области. Выбор метода диагностики зависит от области исследования и показаний, поэтому сравнивать КТ и МРТ не всегда корректно. Вопрос о назначении того или иного вида диагностики решает врач, и это решение будет зависеть от общей картины болезни, жалоб пациента и целей исследования.

История развития МРТ

МРТ получила начало, как метод томографического отображения, дающий изображения ЯМР-сигнала из тонких срезов, проходящих через человеческое тело. МРТ развивалась от метода томографического к методу объёмного отображения. Метод зарекомендовал себя как исключительно информативный, и являясь относительно молодым, постоянно развивается, открывая новые возможности.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является методом отображения, который используется, главным образом, в медицинских установках, для получения высококачественных изображений органов человеческого тела. В основе метода лежат принципы ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), методе спектроскопии, который используется ученными для получения сведений о химических и физических свойствах молекул. Но, не смотря на свое основание, метод распространился под названием магнитно-резонансной томографии — МРТ, а не ядерно-магнитной резонансной томографии — ЯМРТ, и причиной тому послужили негативные ассоциации со словом «ядерный»,  возникшие в связи с трагическими событиями в Хиросиме и Нагасаки, аварией на Чернобыльской АЭС. Термин ЯМР — томография был заменён на МРТ. В новом термине исчезло указание на «ядерность» происхождения метода, что и позволило ему вполне безболезненно влиться в повседневную медицинскую практику. Но, несмотря на это изначальное название — ЯМРТ, также имеет место, хотя и редко.

В 1946 году Феликс Блох из Стенфордского университета и Эдвард Парселл из Гарвардского университета независимо друг от друга открыли явление ядерного магнитного резонанса.

В 1952 году оба они были удостоены Нобелевской премии по физике «за развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные с этим открытия». В период с 1950 по 1970 годы ЯМР развивался и использовался для химического и физического молекулярного анализа. В 1972 году прошел клинические испытания первый компьютерный томограф (КТ), основанный на рентгеновском излучении. Эта дата стала важной вехой в истории МРТ, так как показала, что медицинские учреждения были готовы тратить большие суммы денег на оборудование для визуализации.

Годом основания магнитно-резонансной томографии принято считать 1973 год, когда профессор химии и радиологии из Нью-Йоркского университета Стони Брук — Пол Лотербур, опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия: примеры на основе магнитного резонанса», в которой были представлены трехмерные изображения объектов, полученные по спектрам протонного магнитного резонанса воды из этих объектов. Эта работа и легла в основу метода магнитной резонансной томографии (МРТ). Позже доктор Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения. Оба они были удостоены Нобелевской премии в 2003 году в области физиологии и медицины за решающий вклад в изобретение и развитие метода магнитной резонансной томографии.

В 1975 году Ричард Эрнст предложил магнитно-резонансную томографию с использованием фазового и частотного кодирования — метод, который используется в МРТ в настоящее время.

В 1980 году Эдельштейн с сотрудниками, используя этот метод, продемонстрировали отображение человеческого тела. Для получения одного изображения требовалось приблизительно 5 минут. К 1986 году время отображения было снижено до 5 секунд без какой-либо значимой потери качества. В том же году был создан ЯМР-микроскоп, который позволял добиваться разрешения 10 mм на образцах размером в 1 см. В 1988 году Думоулин усовершенствовал МР — ангиографию, которая делала возможным отображение текущей крови без применения контрастных агентов. В 1989 году был представлен метод планарной томографии, который позволял захватывать изображения с видеочастотами (30 мс).

Многие клиницисты считали, что этот метод найдет применение в динамической МР-томографии суставов, но вместо этого, он был использован для отображения участков мозга, ответственных за мыслительную и двигательную деятельность. В 1991 году Ричард Эрнст был удостоен Нобелевской премии по химии за достижения в области импульсных ЯМР (МРТ). В 1994 году исследователи Нью-Йоркского государственного университета в Стоуни Брок и Принстонского университета продемонстрировали отображение гиперполяризированного газа 129Xe для исследования процессов дыхания. В создание магнитно-резонансной томографии известный вклад внёс также Реймонд Дамадьян, один из первых исследователей принципов МРТ, держатель патента на МРТ и создатель первого коммерческого МРТ-сканера.

Первые томографы для исследования тела человека появились в клиниках в 1980-1981 годах, а сегодня томография стала целой областью медицины. В Санкт-Петербурге томографы стали появляться в середине 80-х. Первый томограф был ультранизкопольный 0,04 Тесла, затем низкопольные — 0,15-0,5 Тесла. Сейчас их порядка пяти десятков, в том числе томографы с напряжённостью манитного поля 3,0 Тесла. Магнитно-резонансный томограф (МРТ) – один из наиболее эффективных современных инструментов диагностики, позволяющий визуализировать с высоким качеством головной, спинной мозг, внутренние органы и многое другое.

Современные методики МРТ постоянно развиваются, сегодня они дают возможность неинвазивно исследовать функции органов, кровотока, тока спинномозговой жидкости и урины, определять уровень диффузии в тканях.
 

Что показывает МРТ 🚩 показания и противопоказания, подготовка к МРТ

МРТ — современный вид лучевой диагностики с применением магнитного излучения, позволяющий получить детальное и четкое изображение внутренних анатомических структур тела.

Принцип действия томографа

Физический феномен, лежащий в основе использования магнитно-резонансной томографии, получил название магнитного резонанса. Суть физического закона заключается в способности ядер некоторый химических элементов, из которых состоит человеческое тело, менять свой энергетический потенциал под воздействием интенсивного магнитного поля. Энергия, выделяемая при этом процессе, улавливается и преобразуется томографом в изображение на экране компьютера.

Преимущества МРТ

Магнитная томография позволяет получить объемное изображение исследуемых областей в трех проекциях. Во время проведения процедуры аппарат делает множество снимков-срезов, толщина которых может устанавливаться индивидуально и обычно составляет 2-4 мм.

Снимки, полученные с помощью томографа

Получение большого количества срезов позволяет исследовать весь орган целиком, и обнаружить даже малейшие нарушения и патологии.

Какие бывают томографы

Современные магнитные томографы выпускаются в различных вариациях с большим разнообразием характеристик.

Все томографические аппараты делятся на:

• открытые;
• закрытые.

Несмотря на то, что проведение исследования в открытом томографе обычно считается более комфортным для пациента, закрытые аппараты обладают большей мощностью и детальностью. Если пациент не испытывает сильной боязни перед закрытым пространством и не имеет ограничений по весу, рекомендуется проводить исследование в аппарате закрытого типа.

Также томографы подразделяются по силе излучения магнитного поля, единица измерения которого называется Тесла. Магнитные томографы могут быть:

• низкопольными – мощностью до 1,0 Т;
• высокопольными – сила излучения выше 1,0 Т.

Низкопольные томографы не дают четкой и детальной картины. Исследование на высокопольном томографе позволит рассмотреть диагностируемую область с высочайшей точностью.

Современный высокопольный томограф

В клинике «ДиМагнит» установлен томограф закрытого типа фирмы Philips, мощность которого составляет 1,5 Тесла. С помощью аппарата возможно получить изображения высочайшего качества и детальности.

Стоит ли бояться процедуры

Некоторые пациенты волнуются перед проведением исследования. Но их опасения напрасны — магнитно-резонансная томография проходит абсолютно безболезненно, а воздействие магнитного излучения на организм безопасно.

В отличие от других видов лучевой диагностики, для проведения МРТ не применяется ионизирующее излучение. Магнитное поле не оказывает канцерогенного и мутагенного воздействия на клетки организма. Проводить магнитно-резонансное сканирование можно так часто, как это требуется.

Отличие МРТ от КТ и УЗИ

Магнитно-резонансная диагностика имеет целый ряд преимуществ по сравнению с УЗИ и компьютерной томографией.

Ультразвуковое исследование позволяет получить двухмерное изображение исследуемой зоны, но не позволяет увидеть объемное изображение мягких структур.

Компьютерная томография по четкости изображения может сравниться с МРТ, но имеет ряд серьезных противопоказаний. КТ чаще применяется для визуализации полых органов и костных структур, тогда как МРТ намного эффективнее при визуализации мягких тканей.

Что показывает МРТ

Магнитно-резонансная томография с успехом применяется для диагностики заболеваний:

• щитовидной железы;
• печени;
• желчного пузыря и протоков;
• поджелудочной железы;
• почек;
• селезенки;
• суставов;
• спинного мозга;
• сосудов головы, шеи, брюшной области;
• органов малого таза;
• мягких тканей;
• и т.д.

Все вышеописанные анатомические структуры отлично визуализируются на МР-снимках. Результаты диагностики позволяют с высокой точностью выявить отклонения в работе исследуемых органов.

В каких случаях назначают МРТ

Широкие возможности магнитно-резонансной диагностики делают ее применение незаменимым в случае:

• необходимости постановки первичного диагноза;
• проведения комплексного обследования;
• подготовке к хирургическому вмешательству;
• отслеживания эффективности применяемой терапии и методов лечения.

В каждом отдельно взятом случае выбор диагностической методики осуществляется лечащим врачом. Магнитно-резонансная томография чаще других методов применяется для выявления заболеваний и травм мягких тканей.

Методика МРТ незаменима для диагностики:

• Новообразований.

Магнитно-резонансное сканирование способно четко выявить границы и размеры опухоли и степень ее прорастания в мягкие ткани. Ни одна другая методика лучевой диагностики не способна дать такую четкую и детализированную картину заболеваний.

МРТ также дает возможность с большой долей вероятности определить характер опухоли. Злокачественные новообразования имеют нечеткие границы и прорастают в окружающие ткани. Доброкачественные новообразования, как правило, четко дифференцированы от здоровых тканей.

• Заболеваний головного мозга.

Большая точность магнитно-резонансной диагностики позволяет визуализировать такие небольшие по размеру анатомические структуры, как гипофиз и турецкое седло. Также МРТ с контрастированием головного мозга показывает имеет высокую эффективность для диагностики демиелинизирующих заболеваний (рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и др.), так как позволяет четко увидеть строение измененных нервных тканей.

Изображение мозга, полученное с помощью МРТ головного мозга с контрастом, отличается особой четкостью, так как магнитные волны плохо отображают твердые анатомические структуры, и на снимках мозга отсутствуют артефакты от костей черепа.

• Заболеваний межпозвонковых дисков.

МР-снимки позвоночника

Магнитно-резонансное исследование — единственный метод диагностики, позволяющий увидеть межпозвонковые диски. Даже современные методы диагностики, такие как компьютерная томография, позволяют увидеть только пространство между позвонками, тогда как МРТ дает полную картину состояния дисков, возможного наличия грыж и протрузий.

Применение МРТ не ограничивается только вышеуказанными заболеваниями, а используется при необходимости выявления и мониторинга широчайшего ряда патологий, врожденных аномалий развития, последствий травм и перенесенных оперативных вмешательств.

Когда применяется контраст

Магнитно-резонансная диагностика способна обеспечить очень высокую степень четкости полученных изображений. В большинстве случаев применение контраста не требуется.

Но когда речь идет о диагностике опухолей и мелких анатомических структур, контрастное вещество все же может использоваться.

Окрашивающие препараты изготавливаются на основе редкоземельного металла гадолиния и вводятся пациенту внутривенно во время проведения МРТ.

Контрастные препараты для МРТ переносятся намного лучше, чем аналогичные лекарственные средства для КТ. Это делает использование окрашивающего вещества безопасным даже для пациентов с патологией почек и не требует предварительного анализа на креатинин, который необходим при КТ-диагностике с контрастом.

МРТ с контрастированием применяется в случаях:

• подозрения на новообразование;
• необходимости дифференциальной диагностики злокачественной опухоли;
• исследовании гипофиза;
• необходимости диагностировать демиелинизирующие заболевания.

Использование контраста позволяет получить исчерпывающую картину заболевания, его течения и эффективности применяемого терапии.

Противопоказания к МРТ

Несмотря на то, что магнитно-резонансная диагностика является безопасной методикой, исследование имеет ряд абсолютных противопоказаний, при наличии которых проводить диагностику запрещено:

• наличие кардиостимулятора, нейростимулятора, инсулиновой помпы;
• сосудистые клипсы на артериях головного мозга;
• неспособность пациента сохранять неподвижное положение в силу различных причин;
• ранний детский возраст до 5 лет;
• вес пациента больше 130 кг и обхват тела более 150 см;
• первый триместр беременности;

Существует также ряд состояний, при которых МР-исследование проводится с осторожностью:

• выраженный болевой синдром, при котором пациентам сложно находиться в неподвижном положении долгое время;
• боязнь замкнутого пространства;
• психические отклонения;
• второй и третий триместр беременности.

Наличие в теле пациента различных протезов и имплантатов может являться противопоказанием к проведению МРТ в том случае, если они сделаны из металлов, чувствительных к магнитному излучению. Современные медицинские приспособления чаще всего изготавливаются из титана и других материалов, инертных к воздействию магнитного поля. Их наличие в теле не препятствует проведению МРТ.

Подготовка к МРТ

Проведение МР-диагностики в большинстве случаев не требует от пациента специальной подготовки. В случае проведения магнитно-резонансного сканирования органов живота, забрюшинного пространства и области малого таза, процедуру нужно проводить натощак, воздерживаясь накануне от пищи с большим содержанием клетчатки, алкоголя, а также курения.

Использование контрастного вещества во время процедуры не требует предварительной подготовки или сдачи анализов.

Как долго длится МРТ

Длительность МР-диагностики может быть различной в зависимости от сканируемой зоны:

• коленные суставы — 20 минут;
• головной мозг — 15 минут;
• молочные железы — 30 минут;
• органы брюшной полости — 40-45 минут;
• органы, расположенный в полости малого таза — 40 минут.

Если требуется использование контрастного вещества, то процедура продлится на 15 минут дольше.

Как проходит МРТ

Перед проведением процедуры врач-радиолог опрашивает пациента на предмет наличия противопоказаний к исследованию. Пациента просят снять в себя металлические аксессуары, включая одежду с металлической фурнитурой, и лечь на кушетку, которая затем помещается в трубу томографа.

В время проведения диагностики строго запрещено двигаться, так как это может повлиять на четкость получаемых изображений.

Процедура сканирования

Высокопольные томографы издают достаточно высокий уровень шума, который может доставлять пациентам определенный дискомфорт. В медицинском центре «ДиМагнит» выдаются наушники, в которых будет звучать приятная музыка, заглушающая звуки работающего аппарата.

Томограф сканирует тело пациента в разных проекциях и моментально передает изображения на экран компьютера. Интерпретация результатов врачом-исследователем начинается еще до завершения процедуры.

Получение результатов

Результаты сканирования доступны сразу же по окончании исследования. Множество полученных снимков тщательно исследуются врачом-радиологом, составляется подробное заключение с описанием как нормальной анатомии исследуемой зоны, так и возможных отклонений и патологий.

Спустя 15-30 минут после процедуры пациенту на руки отдаются письменное заключение и компьютерный диск с полученными снимками.

Магнитно-резонансная томография — современный, безопасный вид лучевой диагностики, позволяющий получить точные и быстрые результаты и тщательно изучить исследуемую область. Проведение МРТ помогает выявить множество заболеваний и отклонений даже на начальных этапах их развития.

 

Сделать МРТ (магнитно-резонансную диагностику) в Чернигове — Цены и запись

английский

МРТ (магнитно-резонансная томография)   -это томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости. МРТ использует магнитное поле для создания снимков органов и тканей организма человека. МРТ является современной технологией, которая не использует рентгеновские лучи для сканирования тела человека. 

 

 

 

Как проводится МРТ? 

Как работает МРТ, принцип действия? 

Магнитное поле аппарата МРТ во время обследования действует на молекулы воды в человеческом теле, а радиоволны формируют сигналы из этих молекул и дают возможность видеть изображение внутренних органов и тканей организма. Преимущества МРТ перед остальными методами диагностикам намного больше. Магнитно-резонансная томография является популярным методом диагностики, поскольку магнитное поле и радиоволны абсолютно не вредят человеческому здоровью, в отличии от рентгеновского излучения. Информация о состоянии опорно-двигательного аппарата, внутренних органов и нервной системы, которую дает нам МРТ позволяет врачу диагностировать заболевание даже на ранней стадии и назначить наиболее действенное лечение. 

 

Для чего применяется МРТ?

МР-диагностика головного и спинного мозга (дает возможность выявить такие патологии):

• Опухоль

• Патология развития

• Аневризма

• Инсульт

• Патология гипофиза

• Рассеянный склероз

• Прогрессирующая деменция

• Травма спинного мозга

МРТ-диагностика костей и суставов (основная технология обследования при таких заболеваниях):

• Грыжа межпозвоночного диска

• Спондилолистез

• Стеноз канала позвоночника

• Артрит

• Травма сустава

• Костная инфекция

Прохождение МРТ-обследования:

Специальная подготовка к обследованию не требуется. МРТ-обследование может длиться от 10 до 40 минут. Пациент должен быть удобно одет, оставить в раздевалке все металлические предметы (ювелирные украшения, пирсинг, зубной протез и т.д.), сотовые телефоны, слуховой аппарат, ключи. 

 

 

Подготовка к МРТ:

Вы можете принимать лекарства, есть и пить в обычном режиме перед подготовкой к МРТ диагностике, если делаете МРТ без контраста. Сообщите при записи, если у Вас клаустрофобия, или если боязнь того, что нахождение в замкнутом пространстве может принести вам дискомфорт, а так же испугать. 

 

 

Процедура МРТ-обследования:

Вы будете находиться на подвижном столе, который будет передвигаться внутрь аппарата до тех пор, пока в центре магнита не окажется необходимая для обследования часть тела. Для того, чтоб изображение получилось четким во время обследования Вам необходимо спокойно дышать, не шевелить головой и телом. Шумов, которые издает томограф, не стоит бояться. При необходимости, друг или член Вашей семьи может быть с Вами. Если Вам неудобно или нужна помощь, сообщите об этом персоналу перед началом обследования.

 

МРТ-обследование с контрастом:

Врач может названить Вам обследование с контрастным усилением, при данном МРТ обследовании в вену вводится специальный МРТ-контраст, который помогает получить дополнительную информацию и улучшить качество снимков. За 2 часа до такого обследования рекомендуется не пить и не есть (о дополнительной подготовке Вам расскажут при записи).ВО время данного осбледования Вы находитесь под наблюдением врача и медицинского персонала.

 

МРТ-обследование детям:

 

Главное требование в данном МРТ-осбледовании – это нахождение ребенка в неподвижном состоянии на протяжении всей процедуры, которая может длиться 20-30 минут. В таком случае актуальным является МРТ детям под наркозом (под наблюдением детского врача-анестезиолога). Во время обследования родители могут находиться рядом.

Если пациент достаточно взрослый, чтобы лежать неподвижно, наркоз может не потребоваться. Но следует рассказать, что аппарат сильно шумит, поэтому бояться ничего не нужно. Вам не стоит волноваться о безопасности своего ребенка, ведь он находиться в руках профессиональных специалистов нашего медицинского центра. Они расскажут вам подробно о процедуре и как нужно подготовить к  ней маленького пациента. 

 

 

Результаты МРТ

После диагностики Вас попросят подождать, пока Ваше обследование будут рассмотрено врачом-рентгенологом отделения (обычно, резульаты готовы уже через 2-3 часа), реже — на следующий день. Администратор отделения обязательно сориентирует Вас, когда можно забирать результаты Вашего обследования. В результате Вы получите снимки, описание Вашего обследования врачом (с заключением), CD-диск со всеми изображениями (в случае, если это необходимо).

 

 

В нашем Центре мы проводим исследования на высокопольном МРТ-аппарате EXCELART Vantage производства фирмы Toshiba (Япония) с напряженностью магнитного поля 1,5 Тесла.

Как это работает ?: Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонансная томография (МРТ) использует естественные магнитные свойства тела для получения детальных изображений любой части тела. Для визуализации используется ядро ​​водорода (отдельный протон) из-за его большого количества в воде и жире.

Водородный протон можно сравнить с планетой Земля, вращающейся вокруг своей оси с полюсом север-юг. В этом отношении он ведет себя как небольшой стержневой магнит. В нормальных условиях эти водородные протонные «стержневые магниты» вращаются в теле, а их оси случайно выровнены.

Когда тело помещается в сильное магнитное поле, например, в МРТ-сканер, оси протонов совпадают. Это равномерное выравнивание создает магнитный вектор, ориентированный вдоль оси сканера МРТ. Сканеры МРТ имеют разную напряженность поля, обычно от 0,5 до 1,5 тесла.

Когда к магнитному полю добавляется дополнительная энергия (в виде радиоволны), магнитный вектор отклоняется. Частота радиоволн (RF), которая вызывает резонанс ядер водорода, зависит от искомого элемента (в данном случае водорода) и силы магнитного поля.

Напряженность магнитного поля может быть изменена электронным способом с головы до ног с помощью ряда градиентных электрических катушек, и, изменяя локальное магнитное поле этими небольшими приращениями, различные части тела будут резонировать при применении разных частот.

Когда источник радиочастоты выключается, магнитный вектор возвращается в состояние покоя, и это вызывает излучение сигнала (также радиоволны). Именно этот сигнал используется для создания МРТ изображений.Катушки приемника используются вокруг рассматриваемой части тела, чтобы действовать как антенны, чтобы улучшить обнаружение излучаемого сигнала. Затем интенсивность принятого сигнала наносится на шкалу серого и строятся изображения поперечного сечения.

Несколько переданных радиочастотных импульсов можно использовать последовательно, чтобы выделить определенные ткани или аномалии. Разный акцент возникает из-за того, что разные ткани расслабляются с разной скоростью, когда переданный радиочастотный импульс выключен.Время, необходимое протонам для полной релаксации, измеряется двумя способами. Первый — это время, необходимое для возврата магнитного вектора в состояние покоя, а второе — время, необходимое для того, чтобы осевое вращение вернулось в состояние покоя. Первый называется релаксацией T1, второй — релаксацией T2.

Таким образом, МРТ состоит из серии импульсных последовательностей. Различные ткани (например, жир и вода) имеют разное время релаксации и могут быть идентифицированы отдельно. Например, используя импульсную последовательность «подавления жира», сигнал от жира будет удален, оставив только сигнал от любых отклонений, лежащих в нем.

Большинство заболеваний проявляются повышением содержания воды, поэтому МРТ является чувствительным тестом для выявления заболеваний. Точный характер патологии установить сложнее: например, инфекция и опухоль в некоторых случаях могут выглядеть одинаково. Тщательный анализ изображений рентгенологом часто дает правильный ответ.

Нет известных биологических опасностей МРТ, потому что, в отличие от рентгеновских лучей и компьютерной томографии, МРТ использует излучение в радиочастотном диапазоне, которое встречается повсюду вокруг нас, и не повреждает ткани при прохождении через них.

Кардиостимуляторы, металлические зажимы и металлические клапаны могут быть опасными для сканеров МРТ из-за потенциального движения в магнитном поле. Протезы суставов из металла представляют меньшую проблему, хотя могут наблюдаться некоторые искажения изображения вблизи металла. Отделения МРТ всегда проверяют имплантированный металл и могут посоветовать его безопасность. Информация о безопасности также доступна в Интернете по адресу

http://kanal.arad.upmc.edu/MR_Safety/

2.2 Основные принципы МРТ

2.2 Основные принципы МРТ

---

Далее: 2.3 РЧ неоднородность Up: 2 МРТ и Предыдущий: 2.1 Обзор

---

В основе МРТ лежит направленное магнитное поле или момент , связанные с движущимися заряженными частицами. Ядра, содержащие нечетное количество протонов и / или нейтронов имеют характерное движение или прецессию . Поскольку ядра являются заряженными частицами, эта прецессия производит небольшой магнитный момент.

Когда человеческое тело находится в сильном магнитном поле, многие из свободные ядра водорода ориентируются по направлению магнитное поле. Ядра прецессируют относительно направления магнитного поля как гироскопы. Такое поведение называется прецессией Лармора .

Частота ларморовской прецессии пропорциональна приложенному напряженность магнитного поля, определяемая частотой Лармора , :

где — гиромагнитное отношение , — сила приложенного магнитного поля.Гиромагнитное отношение равно удельная константа ядер. Для водорода.

Чтобы получить МР-изображение объекта, объект помещается в униформу. магнитное поле от 0,5 до 1,5 Тл. В результате ядра водорода объекта выравниваются с магнитным полем и создают чистый магнитный момент« параллельно. Это поведение проиллюстрировано на Рисунке 2.1.

Рисунок 2.1: При отсутствии сильного В магнитном поле ядра водорода выровнены случайным образом, как на рисунке (а).Когда приложено сильное магнитное поле,, ядра водорода прецессию о направлении поля, как в (б).

Затем применяется радиочастотный (RF) импульс,, перпендикулярно к . Этот импульс с частотой, равной Частота Лармора, вызывает отклонение от Рисунок 2.2a.

Рисунок 2.2: (a) РЧ-импульс,, вызывает чистый магнитный момент ядер«, чтобы отклониться от . (б) Когда РЧ импульс прекращается, ядра возвращаются в состояние равновесия. такое, что снова параллельно.Во время переналадки ядра теряют энергию и измеримый радиочастотный сигнал

Как только радиочастотный сигнал удален, ядра перестраиваются таким образом, что их чистый магнитный момент снова параллелен с. Этот возврат к равновесию обозначается как релаксация . В течение релаксации, ядра теряют энергию, испуская собственный радиочастотный сигнал (см. рисунок 2.2b). Этот сигнал называется сигналом отклика на затухание свободной индукции (FID). Ответный сигнал ПИД измеряется катушкой проводящего поля, помещенной вокруг объекта, изображено.Это измерение обрабатывается или реконструируется до получить трехмерные полутоновые МРТ-изображения.

Для создания трехмерного изображения резонансный сигнал ПИД должен быть закодирован для каждое измерение. Кодирование в осевом направлении, направление , достигается добавлением градиентного магнитного поля к . Этот градиент вызывает линейное изменение ларморовской частоты осевое направление. Таким образом, аксиальный срез можно выбрать, выбрав частота должна соответствовать ларморовской частоте этот кусок.2D пространственная реконструкция в каждом осевом срезе выполняется с использованием частотного и фазового кодирования. « Подготовка » градиент« вызывает резонансные частоты ядра изменяются в зависимости от их положения в -направлении. затем удаляется и применяется другой градиент, перпендикулярный к . В результате резонансные частоты ядер изменяются в -направление из-за и изменение фазы в -направление за счет ранее примененного. Таким образом, -направление сэмплы кодируются по частоте, а сэмплы -направления кодируются по фазе.Затем используется двумерное преобразование Фурье для преобразования закодированных изображение в пространственную область.

Интенсивность вокселей данного типа ткани (т. Е. Белого вещества по сравнению с серым материя) зависит от плотности протонов ткани; выше Чем больше плотность протонов, тем сильнее сигнал отклика ПИД. MR изображение контраст также зависит от двух других параметров ткани:

1. Время продольной релаксации, и
2. время поперечной релаксации,.

измеряет время, необходимое для магнитного момента смещенные ядра, чтобы вернуться к равновесию (т.е.перестроиться с ). указывает время, необходимое для ответного сигнала FID от данного типа ткани к распаду.

При получении МР-изображений РЧ-импульс повторяется в заданная ставка. Период последовательности РЧ-импульсов равен , время повторения ,. Ответные сигналы ПИД могут быть измерены при разное время в пределах интервала. Время между которыми применяется РЧ-импульс, и измеряется ответный сигнал. время задержки эха ,. Регулируя и полученное МР-изображение может быть создано для контрастирования различных типов тканей.

Все МР-изображения, использованные в этой диссертации, были получены с использованием импульсной последовательности Multiple Echo Spin Echo , в которой два изображения приобрел одновременно. и настроены так, чтобы ткани с высокой плотностью протонов выглядят яркими на первом изображении на втором изображении ткани с длинным цветом выглядят яркими. В два изображения называются взвешенными по плотности протонов (PD-взвешенными) и Т2-взвешенные соответственно. На рисунке 2.3 показаны двухмерные срезы. из взвешенных объемов МРТ.

Рисунок 2.3: (a) МР-изображение, взвешенное по плотности протонов (PD). кусочек. (b) Тот же T2-взвешенный срез.

---

Далее: 2.3 RF Неоднородность Up: 2 МРТ и Предыдущий: 2.1 Обзор

---

---

Блэр Мацкевич
Сб, 19 августа 16:59:04 PDT 1995

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — Принципы

Магнитно-резонансная томография (МРТ), возможно, является наиболее сложным методом визуализации, используемым в клинической медицине.В последние годы МРТ становится все более распространенным явлением по мере снижения затрат.

В этой статье мы изложим основные принципы МРТ-сканирования, как ориентировать и интерпретировать сканирование, а также рассмотрим некоторые из их преимуществ и недостатков по сравнению с другими методами визуализации.

---

Основные принципы

МРТ

работает как метод визуализации из-за уникального строения человеческого тела. Мы полностью состоим из клеток, которые все содержат воду, в основном состоящие из ионов водорода (H ₂ O).

Магнит, встроенный в сканер МРТ, может воздействовать на эти положительно заряженные ионы водорода (ионы H ⁺ ) и заставлять их «вращать» идентичным образом. Изменяя силу и направление этого магнитного поля, мы можем изменять направление «вращения» протонов, что позволяет нам создавать слои деталей.

Когда магнит выключен, протоны постепенно возвращаются в исходное состояние в процессе, известном как прецессия .По сути, различные типы тканей в теле возвращаются с разной скоростью, и именно это позволяет нам визуализировать и различать разные ткани тела.

Рис. 1. МРТ-сканирование основано на возбуждении и релаксации протонов. [/ caption]

---

Использование МРТ

Магнитно-резонансная томография позволяет получать сложные и детализированные изображения человеческого тела. Вообще говоря, сканирование МРТ отлично подходит для визуализации мягких тканей — и поэтому его часто используют при обнаружении опухолей, инсультов и кровотечений.Его также можно использовать для визуализации функциональности предполагаемых новообразований и опухолей с помощью внутривенных препаратов на основе гадолиния.

МРТ

имеет много преимуществ. Как указывалось ранее, они обеспечивают отличную детализацию мягких тканей тела и не вызывают радиационного облучения пациента. Однако они занимают времени, — в среднем около 35-45 минут на выполнение. Это ограничивает их использование при травмах и экстренных ситуациях, где часто предпочтительнее КТ-сканирование.Кроме того, они являются самыми дорогими из всех доступных методов визуализации.

Фактор	CT (в качестве примера используется CT abdo)	МРТ	Рентгеновский снимок (в качестве примера CXR)	УЗИ
Продолжительность	3-7 минут	30-45 мин.	2-3 мин	5-10 минут
Стоимость	Дешевле	Дорогой	дешевые	Дешевые
Размеры	3	3	2	2
Мягкие ткани	Плохая детализация	Отличная детализация	Плохая детализация	Плохая детализация
Кость	Отличная детализация	Плохая детализация	Отличная детализация	Плохая детализация
Излучение	10 мЗв	Нет	0.15 мЗв	Нет

В настоящее время не известно о длительных побочных эффектах МРТ. Однако безопасность МРТ в последнее время стала основным направлением в больницах и амбулаторных условиях из-за потенциальной привлекательности ферромагнитных объектов, и устройств. Некоторые медицинские и имплантируемые устройства считаются противопоказаниями для оценки МРТ, например, кардиостимуляторы, кардиомониторы, дефибрилляторы и другие устройства с батарейным питанием.

Интерпретация результатов МРТ

Просмотр изображения

МРТ, как и компьютерная томография, обычно дает три анатомических изображения; сагиттальная, коронковая и осевая (аналогично плоскостям тела).При интерпретации аксиальных изображений важно понимать, что изображение просматривается от ступней вверх, и поэтому левая часть изображения относится к правой стороне пациента (и наоборот).

Рис. 2. Три основных вида, полученных при сканировании МРТ. Слева направо: сагиттальный, коронарный и аксиальный. [/ Caption]

Вес изображения

После определения вида сканирования вторым шагом является определение веса изображения. Магнитными полями, создаваемыми сканером, можно управлять для создания двух различных типов изображений — T1, взвешенного и T2, взвешенного .На полученных изображениях будут показаны разные типы тканей с разной плотностью:

Внешний вид	T1 Взвешенное изображение	T2 Взвешенное изображение
Белый	Жир Жидкость, богатая белком	Содержание воды Например, Воспаление, опухоль, кровотечение, инфекция
Промежуточное	Серый спинной мозг темнее белого	Белое Спинное вещество темнее серого спинного вещества.
Темный	Кость Воздух Содержание воды напр. Воспаление, опухоль, кровотечение	Кость Воздух Fat

Примечание: полезно помнить, что на взвешенном изображении T t W o отображается W , а затем W hite.

[старт-клиника]

Клиническая значимость: компрессия спинного мозга

Магнитно-резонансная томография может использоваться для оценки степени сдавления спинного мозга при подозрении на стеноз, грыжу диска или конский хвост.

На рисунке ниже показана сагиттальная МРТ поясничного отдела позвоночника, взвешенная по Т2. Текальный мешок хорошо виден в виде белой полосы толщиной 1 см, идущей кзади от тел позвонков. На уровне L4 / L5 он прерывается небольшой круглой темной областью, которая представляет собой грыжу межпозвоночного диска в центральный канал.

Рис. 3. МРТ с взвешиванием по Т2 в сагиттальной плоскости поясничного отдела позвоночника, демонстрирующая грыжу диска на уровне L4 / 5. [/ caption]

[окончание клинической]

Основные принципы магнитно-резонансной томографии для начинающих стоматологов и челюстно-лицевых радиологов

1.

Блох Ф. Ядерная индукция. Phys Rev.1946; 70: 460.

Артикул Google ученый

2.

Лаутербур ПК. Формирование изображения с помощью индуцированных локальных взаимодействий: примеры использования ядерного магнитного резонанса. Природа. 1973; 242: 190.

Артикул Google ученый

3.

Ирнич В. Помехи в работе кардиостимуляторов. Стимуляция Clin Electrophysiol. 1984; 7: 1021–48.

Артикул PubMed Google ученый

4.

Lund G, Wirtschafter JD, Nelson JD, Williams PA. Татуировка век: артефакты магнитно-резонансной томографии. Офтальмологическая хирургия. 1986; 17: 550–3.

PubMed Google ученый

5.

Wagle WA, Smith M. Вызванный татуировкой ожог кожи во время МРТ. AJR. 2000; 174: 1795.

Артикул PubMed Google ученый

6.

Росс Дж. Р., Матава М. Дж. Вызванный татуировкой «ожог» кожи во время магнитно-резонансной томографии у профессионального футболиста: история болезни.Спортивный. Здоровье (Лондон). 2011; 3: 431–4.

Google ученый

7.

Токуэ Х., Такэтоми-Такахаши А., Токуэ А., Цусима Ю. Случайное открытие круглых контактных линз с помощью МРТ: вы не можете сканировать мое лицо в покере, круглые контактные линзы как потенциальную опасность для МРТ. BMC Med Imaging. 2013; 13: 11.

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

8.

Накамура Т., Фукуда К., Хаякава К., Аоки И., Мацумото К., Секин Т. и др.Механизм ожогового поражения при магнитно-резонансной томографии (МРТ) — простые петли могут вызвать тепловое повреждение. Front Med Biol Eng. 2001; 11: 117–29.

Артикул PubMed Google ученый

9.

Hou H, Xu Z, Xu D, Zhang H, Liu J, Zhang W. Результаты КТ и МРТ примитивной нейроэктодермальной опухоли в челюстно-лицевой области. Oral Radiol. 2016; 32: 14–21.

Артикул Google ученый

10.

Hu H, Xu X, Zeng W, Deng H, Yun D, ​​Li G. Миксоидная хондросаркома низкой и средней степени тяжести в краниофациальной области: результаты КТ и МРТ в 13 случаях. Oral Radiol. 2015; 31: 81–9.

Артикул Google ученый

11.

Томсен Х.С., Маркманн П. Внеклеточный Gd-CA: различия в распространенности NSF. Eur J Radiol. 2008; 66: 180–3.

Артикул PubMed Google ученый

12.

Rydahl C, Thomsen HS, Marckman P. Высокая распространенность нефрогенного системного фиброза у пациентов с хронической почечной недостаточностью, подвергшихся воздействию гадодиамида, гадолиний (Gd) -содержащего контрастного вещества для магнитного резонанса. Invest Radiol. 2008; 43: 141–4.

Артикул PubMed Google ученый

13.

Китамото Э., Чикуи Т., Кавано С., Ога М., Кобаяси К., Мацуо Ю. и др. Применение динамической МРТ с контрастным усилением и диффузно-взвешенной МРТ у пациентов с опухолями челюстно-лицевой области.Acad Radiol. 2015; 22: 210–6.

Артикул PubMed Google ученый

14.

Мацузаки Х., Янаги Ю., Хара М., Катасе Н., Хисатоми М., Унецубо Т. и др. Диагностическая ценность динамической МРТ с контрастным усилением для подслизистых опухолей неба. Eur J Radiol. 2012; 81: 3306–12.

Артикул PubMed Google ученый

15.

Хисатоми М., Асауми Дж., Янаги Й., Унецубо Т., Маки Й., Мураками Дж. И др.Диагностическая ценность МРТ с динамическим контрастированием при опухолях слюнных желез. Oral Oncol. 2007; 43: 940–7.

Артикул PubMed Google ученый

16.

Сираиси Т., Чикуи Т., Инадоми Д., Хашимото М., Хорио С., Кагава Т. и др. Результаты МРТ экстранодальной злокачественной лимфомы и плоскоклеточного рака в области головы и шеи. Oral Radiol. 2016; 32: 98–104.

Артикул Google ученый

17.

Оомори М., Фукунари Ф., Кагава Т., Окамура К., Юаса К. Динамическая магнитно-резонансная томография шейных лимфатических узлов у пациентов с раком полости рта: полезность метода малой области интереса при оценке архитектуры шейных лимфатических узлов. Oral Radiol. 2008; 24: 25–33.

Артикул Google ученый

18.

Ван Дж., Такашима С., Такаяма Ф., Каваками С., Сайто А., Мацусита Т. и др. Поражения головы и шеи: характеристика с помощью диффузионно-взвешенной эхопланарной МРТ.Радиол. 2001; 220: 621–30.

Артикул Google ученый

19.

Karaman Y, Özgür A, Apaydın D, Özcan C, Arpacı R, Duce MN. Роль диффузно-взвешенной магнитно-резонансной томографии в дифференцировке опухолей околоушной железы. Oral Radiol. 2016; 32: 22–32.

Артикул Google ученый

Физика МРТ

Магнетизм — это свойство вещества, возникающее в результате движения электронов по орбите. в атомах.Вращающиеся электроны заставляют атомы иметь магнитный момент. связанный с внутренним угловым моментом, называемым спином. Спин будет обсуждается более подробно чуть ниже. Удобно представить электрон вращается вокруг своей оси с ориентацией вверх и вниз. Тем не мение, на самом деле электрон физически не вращается!

Тело в основном состоит из молекул воды. Каждая молекула воды имеет два ядра водорода или протоны. МРТ использует большое количество водорода в теле и магнитные свойства протона в атоме водорода.Водород атомы создают небольшое магнитное поле из-за спина протона этого атома. Когда человек входит в мощное магнитное поле сканера, магнитные моменты (мера его тенденции выравниваться с магнитным полем) некоторых из этих протонов изменяется и выравнивается с направлением поля.

Магнитное поле в сканере магнитно-резонансной томографии (МРТ) образуется при окружении мотка проволоки суперохлаждающей жидкостью (жидкой гелий и жидкий азот), понижая температуру примерно до 10 ° K (-263 ° C или -441 ° F).Электрический ток в катушке движется очень быстро, создавая чрезвычайно большое магнитное поле.

Напряженность магнитного поля измеряется в единицах Гаусс (Гс) и Тесла (Тл). Одна Тесла равна 10 000 Гс. Магнитное поле Земли составляет около 0,5 гаусс. Сила электромагнитов, используемых для подбора автомобилей на свалках, составляет о напряженности поля аппаратов МРТ (от 1,5 до 2,0 Тл). В B _o в МРТ относится к основному магнитному полю и измеряется в Тесла (Тл).В большинство систем МРТ, используемых в клинической практике, имеют диапазон от 1,5 до 3 Тл. Изменение Напряженность поля будет влиять на лармурскую частоту, на которой протоны прецессируют.

Протоны, помещенные в магнитное поле, обладают интересным свойством, заключающимся в том, что они будет поглощать энергию на определенных частотах, а затем повторно излучать энергию на та же частота. Чтобы измерить чистую намагниченность при сканировании мозга, катушку можно размещенный вокруг головы, может использоваться как для генерации электромагнитных волн, так и для Измерьте электромагнитные волны, которые исходят от головы в ответ.

Плотность протонов (PD) — это концентрация протонов в ткани в виде воды и макромолекул (белков, жиров и т. д.). Релаксация Т1 и Т2 время определяет способ, которым протоны возвращаются в свое состояние покоя после начального РЧ импульса. Наиболее частый эффект потока — потеря сигнала. от быстро текущей артериальной крови.

Итак, когда пациента впервые помещают в статическое магнитное поле, аппарат создает, МРТ использует преимущества высокой распространенности водорода в организме и магнитные свойства протона в атоме водорода.Атомы водорода вызывают небольшой магнитное поле из-за спина протона этого атома. Протоны водорода внутри Затем тело пациента выравнивается по магнитному полю, которое обычно составляет от 30 до 60 тысяч раз сильнее магнитного поля Земли.

Затем сканер излучает радиочастотный (РЧ) импульс, настроенный на конкретный диапазон частот прецессии протонов водорода. Это приводит к тому, что некоторые из протоны водорода «выбиваются» на 180 ° из-под статического магнитного поля. поле и вынуждены находиться в фазе с другими протонами водорода.Время эха относится ко времени между приложением РЧ импульса возбуждения и пиком сигнала индуцируется в катушке и измеряется в миллисекундах.

Когда энергия РЧ импульса рассеивается, протоны водорода возвращаются. для совмещения со статическим магнитным полем. Сигнал МРТ получается из протоны водорода, когда они возвращаются в соответствие с магнитным полем, и выпадают «по фазе» друг с другом. Фактический процесс намного сложнее, но распадается на релаксацию T1 и распад T2.Затем сигнал МРТ прерывается. вниз и пространственно расположены для создания изображений.

Магнитный резонанс

МРТ — это изображение со сканера, который фактически измеряет «магнитный резонанс». Сильное магнитное поле помещается поперек ткани в направлении отверстие магнита и называется В _или . Магнитные моменты в ткани будут стремиться к выравниванию B _o , хотя из-за молекулярных колебаний и столкновений они останутся в основном распределены случайным образом.Через некоторое время магнитные моменты достигнут равновесие с небольшим количеством в пользу направления В _или . В то время как магнитный резонанс может применяться к большому количеству различных атомов (или даже молекул), в клинической МРТ мы смотрим на магнитные моменты водорода ядра (протоны) в ткани. Снова используется водород, потому что он очень среди прочих характеристик высокая отводимость в теле.

Ядра обладают внутренним квантовым свойством, называемым спином.Когда магнитное поле налагается на ядро ​​атома, этот ядерный спин будет ориентироваться в соответствии с этим полем, и поэтому наша ось Z теперь может быть направлением магнитное поле, для удобства.

Spin

В классической физике вращающийся объект обладает свойством, известным как угловой. импульс. Угловой момент — это форма инерции, отражающая размер объекта, форма, масса и скорость вращения. Обычно он представлен как вектор (L) указывая вдоль оси вращения.

Спин — это квантово-механическое внутреннее свойство элементарных частиц. Это очень трудно себе представить это свойство, и понятие реального вращения может быть несколько полезно. Однако разумно разделить понятие вращающейся частицы из квантово-механического свойства, которое мы называем спином. Хотя вращение — это форма углового импульс, элементарная частица со спином не означает, что она вращается; частицы с спин просто есть спин. Например, хотя у электрона есть масса, это указывается быть «точечной частицей», не занимающей никакого объема пространства.

Как представить вращающийся электрон? Диаграммы и объяснения вращения и его последствия могут помочь, но мы должны быть осторожны, чтобы не перепутать квантово-механические (квантованный угловой момент) и классические (вращающаяся частица) объяснения МРТ.

Атомные и субатомные частицы обладают соответствующим свойством, известным как спин или спиновый угловой момент. Протоны, нейтроны, целые ядра и электроны обладают вращаются и часто представлены в виде крошечных вращающихся шариков.Хотя это неточно, это не так уж и плохо думать о вращении, если вы не проводите аналогию очень далеко.

Следует отметить несколько ключевых отличий:

•	Частица на самом деле не вращается или не вращается.
•	Спин, как и масса, является фундаментальным свойством природы и не возникает из более основных механизмов.
•	Спин взаимодействует с электромагнитными полями, тогда как классический угловой момент (L) взаимодействует с гравитационными полями.
•	Величина вращения квантуется, что означает, что может принимать только ограниченный набор дискретных значений.

Спин ядра можно сравнить с гироскопом.
Прецессия

В МРТ мы смотрим на поведение миллионов и миллионов протонных магнитов. Чистое направление их моментов называется суммарным вектором намагниченности M.В равновесии, поскольку больше протонов указывает вдоль B _o , M указывает в направлении В _или . Это направление обычно называют осью z. Нет чистой поляризации по осям x или y. Однако на самом деле протоны вращаются вокруг этой оси (известная как прецессия), так что любой конкретный протон в любой момент времени будет указывая в каком-то направлении в плоскости xy.

Самый простой вариант последовательности МРТ включает так называемый импульс 90 °.Этот импульса энергии ровно достаточно, чтобы повернуть протоны на 90 °, поэтому чистая намагниченность вращается от оси z, параллельно B _o , в плоскость xy. В этой точке Mz намагниченность вдоль B _o , равно 0.

Обратите внимание, что вы можете вложить меньше энергии, чтобы получить поворот менее 90 градусов, который часто используется в последовательностях градиент-эхо. В качестве альтернативы вы можете захотеть используйте импульс 180 °, чтобы «перевернуть» вектор M в направлении -z; этот пульс вдвое длиннее (или сильнее), чем импульс 90 °, и используется для инверсии последовательности восстановления.

Ядра прецессируют вокруг магнитного поля практически по тем же причинам что вершины или гироскопы прецессируют вокруг гравитационного поля:

•	И гироскопы, и ядра обладают угловым моментом. Для гироскопа угловой момент является результатом вращения маховика. вокруг своей оси. Для ядра угловой момент является результатом внутреннее квантовое свойство (спин).
•	Импульс также иногда называют инерцией.Объекты обладающие импульсом, имеют тенденцию поддерживать свое движение, если подвергается действию внешней силы, как у мчащегося грузовика деления (линейного) импульса, и его нелегко заставить изменить его скорость или направление. Угловой момент ведет себя аналогично, давая на ядре или гироскопе сильное сопротивление изменению его ориентация или направление вращения.
•	Статические гравитационные и магнитные поля создают крутящий момент или «крутящая сила», действующая перпендикулярно обоим полю и направление момента количества движения.Гироскоп или ядро не «опрокидывается», а вместо этого отклоняется по круговой траектории перпендикулярно полю.
•	Результирующее круговое движение называется прецессией. Прецессия происходит с определенной частотой, обозначаемой либо ωo (так называемая угловая частота, измеряемая в радианах / сек) или fo (так называемая циклическая частота, измеряемая в циклах / сек или Гц). Поскольку 2π радиан = 360 ° = 1 цикл (оборот), угловой а циклические частоты можно легко преобразовать с помощью уравнения: ωo = 2 π fo
•	Частота прецессии гироскопа является функцией массы и формы колеса, скорости вращения колеса, и сила гравитационного поля.Прецессия частота ядра пропорциональна силе магнитное поле ( B o ) и гиромагнитное отношение (γ), зависящее от частицы постоянные, включая размер, массу и спин. Это воплощено в знаменитое соотношение Лармора, определяемое уравнением: fo = γ * B o

Вращение обозначено стрелкой.Обратите внимание на то, что кончик стрелки прецессирует аналогичный в верхнюю часть гироскопа. Этот спин позволяет поглощать фотон с частотой νL, который зависит от силы магнитного поля, приложенного к язве. В приложенное магнитное поле — это направление, в котором ось фотонов выровняется, когда он достаточно сильный.

Резонанс и частота лармора

Протоны в магнитном поле обладают микроскопической намагниченностью и действуют как крошечные игрушечные волчки, которые качаются при вращении.Скорость колебания или прецессии — резонансная или ларморовская частота (νL). В магнитном поле МРТ сканера при комнатной температуре примерно столько же ядер протонов выровнен с основным магнитным полем B _o как счетчик выровнен. Выровненное положение немного благоприятно, так как ядро находится в более низкой энергии в этом положении. На каждый миллион ядер приходится примерно на одну дополнительную выровненную с B _o поле в отличие от поля.Это приводит к чистой или макроскопической намагниченности. указывая в направлении основного магнитного поля. Воздействие индивидуальных ядер к радиочастотному излучению (поле B1) на ларморовской частоте вызывает ядра в состоянии с более низкой энергией, чтобы перейти в состояние с более высокой энергией.

При магнитном резонансе определяется частота Лармора и гиромагнитным отношением γ конкретного магнитного момента (в этом случае смотрят на ядро ​​водорода, а γ = 42,58 МГц / Тл):

νL = γ * B o Где νL — частота, γ — гиромагнитное отношение γ / (2π) в единицах герц на тесла (Гц / Тл), B o магнитное поле.

Теперь, если присутствует действительно сильное магнитное поле, эта прецессия находится в RF. часть спектра. Атомы помещены в неоднородное магнитное поле. Ядра этих атомов будут иметь разную ларморовскую частоту спина как результат уравнения выше. Когда РЧ электромагнитное излучение отправляется через пациента атомные ядра в теле будут поглощать энергию. Это поглощение энергии заставляет ядра менять направление своего спина.Вы можете интуитивно понять это с помощью модели, представленной выше.

Если вы передаете энергию в систему на резонансной частоте, вы можете изменить повернуть протоны в сторону от направления В _или . Через некоторое время эти протоны «расслабятся» и отдадут энергию, чтобы вернуться. в более низкое энергетическое состояние. Эта энергия будет выделяться с той же частотой, и именно этот сигнал мы измеряем.

Радиочастота

На макроскопическом уровне облучение объекта или человека радиочастотным излучением на Частота Лармора приводит к тому, что чистая намагниченность отклоняется по спирали от B _o поле.Во вращающейся системе отсчета вектор суммарной намагниченности вращается от продольного положения на расстояние, пропорциональное длине РЧ пульс. Через определенное время вектор суммарной намагниченности поворачивается на 90 °. и лежит в поперечной плоскости или в плоскости x-y. Именно в этом положении сеть намагниченность можно обнаружить на МРТ. Угол, под которым вектор суммарной намагниченности повороты обычно называют углом «переворота» или «кончика». Под углами больше или менее 90 ° все еще будет небольшая составляющая намагниченности, которая будет в плоскости x-y и, следовательно, будет обнаружен.

Восстановление продольной намагниченности называется продольной или Т1. релаксации и происходит экспоненциально с постоянной времени T1. Потеря фазы когерентность в поперечной плоскости называется поперечной релаксацией или T2 релаксацией. T1 — это таким образом связанный с энтальпией спиновой системы или числом ядер с параллельным вращением против антипараллельного. T2, с другой стороны, связан с энтропией системы или числом ядер в фазе.

Когда РЧ импульс выключен, поперечная составляющая вектора создает колеблющееся магнитное поле, которое индуцирует небольшой ток в катушка приемника.Этот сигнал называется спадом свободной индукции (FID).

Радиочастотный сигнал имеет частоту, равную уникальной резонансной частоте ядер, ларморовская частота. После выключения радиосигнала три основных происходят процессы:

•	Излучается поглощенная радиочастотная энергия Ядра, поглотившие радиочастотную энергию, не останутся в их возбужденное состояние на долгое время. Они возвращаются в исходное состояние, излучение радиочастотного сигнала в окружающую среду.Эти сигналы улавливается детекторами, расположенными по всему телу. Сигналы затем скомпилирован с использованием методов компьютерной томографии (КТ) в изображение. Следующий два ядерных процесса используются для сборки МРТ.
•	Спин-решеточная релаксация Когда ядро ​​поглощает фотон на своей ларморовской частоте, его спиновое состояние изменения. Однако ядро ​​не останется в этом состоянии. Он вернется в исходное состояние после излучения фотона.Время, необходимое для этого называется временем спин-решеточной релаксации и задается константой T1.
•	Спин-спиновая релаксация Другой тип релаксации, используемый в МРТ, — спин-спиновая релаксация. Поскольку изменяется магнитное поле, изменяется ларморовская частота ядер. С тех пор они вращаются на разных частотах, ядра постепенно выйдут из фазы, или вращаться в разное время. МРТ используют потерю сигнала из-за разности фаз между этими ядрами, чтобы помочь в создании изображения.

Релаксация

Используемые различные типы МРТ (чаще всего Т1-взвешенное сканирование). и T2-взвешенное сканирование) измеряют это время релаксации по-разному. Компьютер программы преобразуют данные в изображения воды в поперечном сечении у человека. ткань. Слой миелина, защищающий волокна нервных клеток, жирный и поэтому отталкивает воду. В областях, где миелин поврежден рассеянным склерозом, жир удаляется.Когда жир исчез, в этой области остается больше воды, и проявляется на МРТ как яркое белое пятно или затемненная область в зависимости от типа используемого сканирования. Гадолиний (gd) можно вводить путем инъекций внутривенно для дальнейшего повышения чувствительности Т1-взвешенного МРТ.

На контраст изображения МРТ влияют несколько характеристик тканей и другие материалы, в том числе: релаксация T1, T2 и T2 *, а также спиновая плотность, восприимчивость эффекты и эффекты потока.Расслабление — это процесс, при котором спины высвобождают энергию полученный от РЧ-импульса.

Скорости релаксации T1 и T2 влияют на SNR в изображении. Видно улучшение отношения сигнал / шум. когда TR значительно увеличивается примерно до 3-5 T1 раз. Изменение времени TR также повлияет на взвешивание изображения T1 и время получения. Взвешивание Т1 возникает в короткой последовательности спиновых эхо TR из-за неполного восстановления продольного намагниченность.

Время релаксации T1, также известное как время спин-решеточной релаксации, является мерой того, как быстро вектор суммарной намагниченности (NMV) восстанавливается до своего основного состояния в направлении В _или .Возврат возбужденных ядер из высокоэнергетического состояния в низкоэнергетическое или основное состояние связано с потерей энергии окружающим ядрам. Ядерный магнитный резонанс Первоначально использовался для исследования твердых тел в форме решеток, отсюда и название «спин-решетка». релаксация. Две другие формы релаксации — это время релаксации T2 (спин-спиновая релаксация). и T2 * релаксация.

Градиенты

Последовательность МРТ производит сигнал от всей ткани в сканере, которая находится внутри передающие / приемные катушки.Без средств пространственной локализации все, что вам нужно, get — это единое число для всего тела. Доктора Лаутербур и Мэнсфилд открыли способ отделить сигнал от разных частей тела. Чтобы понять как они это сделали и как работают МРТ сканеры, вам нужно понимать магнитные градиенты.

Пока основное магнитное поле сканера ( B _o ) не может измениться, дополнительные магнитные поля меньшего размера могут быть добавлены с изменением электрические поля.Если вы помните уроки физики, меняющиеся электрические поле создает магнитное поле, которое является основой электромагнитов. Каждый MR сканер имеет 3 набора электрических катушек пространственного кодирования для создания магнитных поля в направлениях x, y и z. Эти катушки можно отрегулировать для производства не постоянное поле, а градиент, другими словами магнитное поле, которое изменения силы в зависимости от вашей позиции.

Эти магнитные поля намного слабее B _o и изменяются линейно в направлении x, y или z.Их даже можно включить в комбинациях для создания линейного градиента в любом произвольном направлении в пространстве.

Slice-Selection

Теперь, когда у нас есть градиенты, мы можем разделять различные части анатомии по частоте. Мы начнем с простейшего типа разделения: среза изображения. Помни это протоны только обмениваются энергией эффективно, если частота энергии соответствует их частота прецессии. Таким образом, импульсы 90 ° и 180 ° должны отправляться в Larmor. частота протона.Мы можем комбинировать это с градиентами, чтобы выбрать часть тело к изображению.

При включении градиента магнитного поля протоны в каждой точке тела испытать немного другое магнитное поле — чуть больше или меньше чем В _или . Таким образом, мы получаем градиент частот прецессии вдоль тела, которые различаются. К затем, изменяя частоту наших импульсов 90 ° и 180 °, мы возбуждаем разные протоны. Градиенты магнитного поля близки к нескольким сотым долям. процента на пару сантиметров, поэтому очень малое изменение частоты приведет к переместить позицию следующего фрагмента изображения.

Сканер может выбрать конкретный фрагмент изображения, включив функцию выбора фрагмента. градиент, а затем изменяя частоту импульсов возбуждения (90, 180 и любые инверсионный импульс), чтобы согласовать частоту в желаемой позиции среза. Протоны не в срезе не будут возбуждены, так как их ларморовская частота не будет соответствовать частота импульса, поэтому они не будут эффективно получать энергию от импульса.

Преобразование Фурье

Чтобы понять, как определить пространственную локализацию внутри среза (частота и фазовое кодирование) нам нужно посмотреть на преобразование Фурье.Фурье, француз математик понял, что все сигналы или колебательные функции могут быть представлены как комбинация простых синусоидальных и косинусоидальных волн. Каждому синусу и косинусу соответствует конкретная частота в сигнале. Высокие частоты соответствуют быстро меняющимся особенности, а низкие частоты (в том числе ноль, постоянный сигнал) соответствуют медленно меняющиеся особенности исходного сигнала. Фурье разработал метод преобразования сигнал во времени, такой как музыка, в набор частот, которые его составляют, и это называется преобразованием Фурье.

Измерение МРТ

Измерение МРТ состоит из следующего:

•	Выравнивание протонов в теле с большой магнитное поле сканера МРТ. Через несколько секунд в сканере протоны в пациенте выровнены с магнитным полем.
•	Радиочастотный импульс используется для наводки на протоны. не совмещен с магнитным полем сканера.
•	Когда магнитный момент водорода не выровнен. протоны можно измерить, когда они вращаются мимо измерительных катушек (петель проволоки), индуцируя электрический ток.
•	Протоны возвращаются в соответствие с основным магнитное поле, уменьшающее измеряемый сигнал. Скорость, с которой это происходит определяет свойства Т1 ткани.Если протоны в ткань возвращается к выравниванию быстрее, чем все другие ткани, тогда это ткань будет самой яркой на Т1-взвешенном сканировании.
•	При вращении протоны постепенно выходят из фазы друг с другом, уменьшая измеряемый сигнал. Скорость, с которой эта дефазировка определяет T2-свойства ткани. Если протоны в ткани остаются в фазе друг с другом дольше, чем все другие ткани, тогда эта ткань будет самой яркой на Т2-взвешенном сканировании.
•	Сканирование плотности протонов (PD) минимизирует как T1, так и T2 контрастности для получения изображения, яркость которого определяется количество протонов в вокселе.

Контраст ткани

Контрастом на МРТ можно управлять, изменяя последовательность импульсов параметры. Последовательность импульсов устанавливает конкретное количество, силу и время РЧ и градиентных импульсов. Двумя наиболее важными параметрами являются TR и TE.TR — это время между последовательными 90 ° РЧ импульсами. TE — время между начальным 90-градусным РЧ-импульсом и эхом.

Два контроля определяют контраст ткани: TR (время повторения) и TE (время эхо) сканирование.

•

Время повторения (TR) — это время из приложения импульса возбуждения до приложения следующего импульса или время между последовательными РЧ импульсами. Большое время повторения позволяет протоны во всех тканях расслабляются и выравниваются с основным магнитным полем.В результате короткое время повторения в протонах от некоторых тканей, которые не полностью расслабились. до совмещения перед следующим измерением уменьшение сигнал от этой ткани. Он определяет, насколько продольный намагниченность восстанавливается между каждым импульсом. Это измеряется в миллисекунды.

•

Echo time (TE) — это время между приложением импульса ВЧ возбуждения и пика сигнала, индуцированного в катушка.Длительное время эхо-сигнала приводит к снижению сигнала в тканях, таких как белое и серое вещество, поскольку протоны с большей вероятностью не совпадают по фазе. Протоны в жидкости будут оставаться в фазе в течение более длительное время, поскольку они не ограничены такими конструкциями. как аксоны и нейроны. Короткое время эха уменьшает количество дефазирование, которое может происходить в таких тканях, как белое и серое вещество иметь значение. Измеряется в миллисекундах.

Как работает МРТ | HowStuffWorks

Может быть, вы обеспокоены долгосрочным воздействием перемешивания всех ваших атомов, но как только вы выйдете из магнитного поля, ваше тело и его химический состав вернутся к нормальному состоянию.Нет никаких известных биологических опасностей для людей от воздействия магнитных полей той силы, которая используется сегодня в медицинской визуализации. Тот факт, что системы МРТ не используют ионизирующее излучение, как другие устройства визуализации, утешает многих пациентов, так же как и тот факт, что контрастные материалы для МРТ имеют очень низкую частоту побочных эффектов. Большинство учреждений предпочитают не фотографировать беременных женщин из-за ограниченных исследований биологического воздействия магнитных полей на развивающийся плод. Решение о сканировании беременной пациентки принимается в индивидуальном порядке после консультации между радиологом МРТ и акушером пациента.

Однако кабинет МРТ может быть очень опасным местом, если не соблюдаются строгие меры предосторожности. Кредитные карты или что-либо еще с магнитной кодировкой будут удалены. Металлические предметы могут стать опасными снарядами, если они попадут в комнату сканирования. Например, скрепки, ручки, ключи, ножницы, украшения, стетоскопы и любые другие мелкие предметы можно без предупреждения вытащить из карманов и снять с тела, после чего они летят к отверстию магнита с очень высокой скоростью.

Большие объекты тоже представляют опасность — ведра для швабры, пылесосы, ванночки для инъекций, носилки для пациентов, кардиомониторы и бесчисленное множество других объектов — все это попало в магнитные поля МРТ.В 2001 году мальчик, проходивший сканирование, погиб, когда кислородный баллон был втянут в магнитное отверстие [источник: Макнил]. Однажды пистолет вылетел из кобуры полицейского, и пистолет выстрелил. Никто не пострадал.

Для обеспечения безопасности пациентов и обслуживающий персонал следует тщательно проверять на наличие металлических предметов перед входом в комнату сканирования. Однако часто пациенты имеют внутри имплантаты, что делает для них очень опасным нахождение в присутствии сильного магнитного поля.К ним относятся:

• Металлические фрагменты в глазу, которые очень опасны, поскольку перемещение этих фрагментов может вызвать повреждение глаз или слепоту
• Кардиостимуляторы, которые могут работать со сбоями во время сканирования или даже рядом с аппаратом
• Зажимы для аневризмы в головном мозге, которые могут порвать саму артерию, на которую они были помещены для ремонта, если магнит сдвинет их. нет, они могут быть одобрены для сканирования.Но сообщите своему врачу, так как некоторые ортопедические приспособления в области сканирования могут вызвать искажения изображения.

  Принципы и применения магнитно-резонансной томографии (МРТ) в неврологии и нейрохирургии на JSTOR

  Абстрактный

  Магнитно-резонансная томография превратилась из ЯМР-спектроскопии, метода химического анализа, разработанного 40 лет назад, в сложный метод визуализации, который быстро становится основным фактором в диагностике заболеваний головного мозга.Этот метод использует свойства взаимодействия определенных вращающихся ядер с приложенными магнитными полями для наблюдения за поведением этих ядер после стимуляции радиочастотным излучением. Применение вторичных (градиентных) магнитных полей позволяет частотно кодировать спины в зависимости от их положения в объекте. Радиочастотные сигналы, производимые вращающимися ядрами, обнаруживаются и анализируются компьютером для формирования изображений. Сложные магниты с высокой напряженностью поля, используемые в этих системах, требуют специальных мер для их установки в больничных условиях.Конкретные примеры МРТ-изображений представлены в отношении планирования стереотаксической хирургии, диагностики рассеянного склероза и поражений спинного мозга, корреляции с другими методами визуализации и спектроскопии фосфора in vivo.

  Информация о журнале

  The Journal of Mind and Behavior (JMB) признает, что разум и поведение позиционируются, взаимодействуют и причинно связаны друг с другом разнонаправленными способами; Журнал призывает исследовать эти взаимосвязи.JMB особенно интересуется научной работой в следующих областях: психология, философия и социология экспериментирования и научного метода; проблема разума и тела в психиатрии и социальных науках; критический анализ концепции DSM-биопсихиатри-соматотерапии; вопросы, относящиеся к этическому изучению познания, самосознания и высших функций мышления у нечеловеческих животных.