Презентация на тему Физические основы МРТ-диагностики

внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного

магнитного резонанса. Способ основан на измерении электромагнитного отклика атомных ядер, чаще всего ядер атомов водород, а именно на возбуждении их определённым сочетанием электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

постоянное магнитное поле с вектором магнитной индукции В0;
-

градиентные катушки, которые создают слабое магнитное поле в трех направлениях в центре магнита, и позволяют выбрать область исследования;

- радиочастотные катушки, которые служат для возбуждения протонов в теле пациента и для регистрации ответа сгенерированного возбуждения.

магнитное поле;


- подается радиочастотный импульс, после которого

происходит изменение внутренней намагниченности с постепенным его возвращением к исходному уровню.

Эти изменения намагниченности многократно считываются для каждой точки исследуемого объекта.

мощное, статическое и однородное в магнитное поле, создающее

внутри тканей изображаемого объекта макроскопическую ядерную намагниченность.

В МРТ-томографии регистрация сигнала происходит от резонирующих ядер, имеющих как спин, так и магнитный момент.

водорода вследствие двух причин: высокой чувствительности к МР-сигналу и

их высокому естественному содержанию в биологических тканях

Организм человека примерно на 4/5 состоит из воды, около 90% вещества составляет водород - 1Н

центре есть положительно заряженная частица - протон, а на

периферии - значительно меньшая по массе: электрон.

Протон водорода имеет два важных свойства: электрический заряд и спин.

два важных свойства: электрический заряд и спин.

Магнитный момент

 пропорционален квантовому числу I , обычно называемому ядерным спином:
  I .

взаимодействующее с внешним магнитным полем B0 . При помещении

протона в поле B0 система может находиться только в двух энергетических состояниях: низкоэнергетическом (магнитный момент направлен параллельно B0 ) и высокоэнергетическом (магнитный момент антипараллелен B0 ).

ядер ориентированы случайным образом (а). При помещении объекта в

постоянное магнитное поле ядра, обладающие спинами и магнитными моментами, начинают вести себя как диполи, выстраиваясь параллельно постоянному магнитному полю(б) и формируя суммарный вектор намагниченности M

Таким образом, суммарный вектор намагниченности есть сумма магнитных моментов атомов:
M        i ... 0 1 2 .

будет отсутствовать, так как поперечные проекции всех моментов хаотично

распределены и их суммарный вектор равен нулю. При этом сами диполи не находятся в статическом положении, а постоянно вращаются по конусу вокруг направления поля B0 с частотой, пропорциональной силе магнитного поля и зависящей от магнитных свойств ядра: 0 H0

Это вращение диполей называют ларморовой прецессией. Уравнение называется уравнением Лармора и описывает частоту, на которой ядро поглощает энергию.

от ядер необходимо облучить объект, помещенный в постоянное магнитное

поле, дополнительным РЧ-полем. Он заставляет все протоны перестраиваться перпендикулярно (90°) основному магнитному вектору В0 и совершать синхронное вращение, вызывая собственно ядерный резонанс. Продольная намагниченность становится равной нулю, но возникает поперечная намагниченность, так как все спины направлены перпендикулярно основному магнитному вектору В0.

В0 спины постепенно возвращаются к исходному состоянию. Это процесс называется релаксацией. Поперечная

намагниченность уменьшается, а продольная увеличивается.
Таким образом , если частота РЧ-сигнала совпадает с частотой Лармора, то возникает резонанс – атомы элемента поглощают энергию импульса и переходят на более высокий энергетический уровень.

Время, за которое величина основного вектора намагниченности вернется к 63% первоначального значения, называют временем Т1-релаксации, или спин-решетчатой релаксацией.

вращаются в одной фазе . Затем из-за небольшой неоднородности

магнитного поля спины, вращаясь с разной частотой (частотой Лармора), начинают вращаться в разных фазах.

Время релаксации Т2 наступает приблизительно в момент начала расфазировки протонов,т.е. когда спины начинают вращаться в разных фазах.

Время , за которое вектор намагниченности уменьшится до 37% первичного значения, называют временем Т2-релаксации, или спин-спиновой релаксацией.

каждой точки исследуемого объекта и в зависимости от начала

измерения МР-сиг-нала, характерного для разных импульсных последовательностей, мы получаем Т2-взвешенные, Т1-взвешенные или протон-взвешенные изображения.

содержащих разные по размеру молекулы, внутренние магнитные поля значимо

различаются. Эти различия приводят к тому,что расфазировка спинов наступает быстрее, время Т2 короткое, и на Т2-ВИ спинномозговая жидкость, например, всегда выглядит ярко-белой. Жировая ткань на Т1- и Т2-ВИ дает гиперинтенсивный МР-сигнал, так как характеризуется коротким временем Т1 и Т2.
Получаемый сигнал отражается в относительных единицах серой шкалы.

Важным показателем в МРТ является соотношение сигнал/шум. Это соотношение показывает, насколько интенсивность МР-сигнала превышает уровень шума, неизбежный при любых измерениях. Чем это соотношение выше, тем лучше изображение.

опухолей) сигнал можно усилить путем внутривенного введения парамагнитного контрастного

вещества, что будет проявляться усилением МР-сигнала от опухоли, например в зоне нарушения гематоэнцефалического барьера.

Контрастные вещества, используемые в МРТ, изменяют продолжительность Т1- и Т2-релаксации.
Наиболее часто в клинической практике применяют - гадовист, магневист, омнискан. 

изображений (срезов) в различных плоскостях, дающих диагностическую информацию о

характере, локализации и распространенности патологического процесса.
Специальные методики

среза исследуемой области.

Происходит считывание суммарного магнитного спина, который увеличивается

в сосуде из-за того, что происходит вытеснение током крови «насыщенных» спинов «ненасыщенными», которые дают более интенсивный сигнал по сравнению с окружающими тканями

(гидрография). МР-сигнал от воды выглядит гиперинтенсивным на фоне низкого

сигнала от окружающих тканей.

через область интереса после внутривенного введения препарата. В злокачественных

опухолях происходят более быстрый захват и быстрое вымывание по сравнению с окружающими тканями. чаще всего используется при исследовании головы, сердца или брюшной полости.

(Blood Oxygen Level Dependent - зависящей от уровня кислорода

в крови). Выявляются участки, где происходит усиление кровотока и, соответственно притока, кислорода в кору согласно топике раздражаемого анализатора или моторной зоны.

воды, снижается в ишемизированной ткани мозга. Эта методика позволяет

выявлять участки измеряемого коэффициента диффузии (ИКД) в зонах ишемического повреждения головного мозга. Зона, выявленная на диффузионных изображениях, соответствует зоне необратимых ишемических изменений. ИКД определяется путем использования специальной серии импульсных последовательностей. Время сканирования составляет чуть больше минуты, введения контрастного вещества не требуется.

сустава на определенный угол. На изображениях оценивают подвижность сустава

и участие в нем тех или иных структур (связки, мышцы, сухожилия).