<<
>>

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МРТ

Организм человека примерно на 4/5 состоит из воды, около 90% вещества составляет водород — 'Н. Атом водорода является простейшей структурой. В центре есть положительно заряженная частица — протон, а на перифе­рии — значительно меньшая по массе: электрон.

Постоянно вращается вокруг ядра (протона) только электрон, но одно­временно с этим происходит вращение протона. Он вращается примерно как волчок вокруг собственной оси, и одновременно его ось вращения описыва­ет окружность, так что получается конус (см. рис. 5.1, а, б).

Частота вращения протона (прецессия) очень высока — примерно 40 МГц. т. е. за 1 с. он делает — около 40 млн оборотов. Частота вращения прямо про­порциональна напряженности магнитного поля и называется частотой Лар- мора. Движение заряженной частицы формирует магнитное поле, вектор которого совпадает с направлением конуса вращения. Таким образом, каж­дый протон можно представить в виде маленького магнита (спина), кото­рый имеет свое собственное магнитное поле и полюсы северный и юж­ный (рис. 5.1).

Протоны имеют самый высокий магнитный момент и, как отмечалось выше, самую большую концентрацию в организме. Вне сильного маг ни і но­го поля эти маленькие магниты (спины) ориентированы хаотично. Попадая под действие сильного магнитного поля, которое составляет основу магнит но-резонансной томографической установки, они вьісіраиваются вдоль ос новиого магнитного вектора В0. Возникающая при этом продольная намаг ничениость спинов будет максимальной (см. рис. 5.2).

После этого подается мощный радиочастотный импульс определенной (резонансной) частоты, близкой к частоте Л армора. Он заставляет все прото ны перестраиваться перпендикулярно (9(Г) основному магнитному вектору В„ и совершать синхронное вращение, вызывая собственно я дерн ы ре онанс

за которое ве ния, называк

Рис.

5.1. Принцип ядерного магнитного резонанса: а— протоны вращаются (прецессируют) вокруг собственной оси с частотой примерно 40 млн оборотов в секунду; б— вращение происходит вокруг оси по типу «волчка», в — движение заряженной частицы вызывает формирование магнитного поля, который

можно представить в виде вектора

а — объект вектора В лены перле начальном; сация: г — от центра ма

ГО_ __ _ ва j

Продольная на миг ниченносіь станови гея равной нулю, но во зн икает Поце речная намаг ниченность, так как все спины направле ы пеРпендикудЯр^ основному магнитному вектору В0 (см. рис. 5. )■

Эти из' точки исс нала, хар; лучаем Т жения.

В МРТ нациях. 3 ОНИ ПОЗВ"

тур и при

Т1-ВЗЕ

На ТІ-

Т2-ВЗЕ

Т2-ВР к бОЛЫШ стпновят установл Кроме тс если нме

Вбиаі ренине м;

Под влиянием основного магнитного вектора В0 спины постепенно воз­вращаются к исходному состоянию. Это процесс называется релаксацией.

Поперечная намагниченность уменьшается, а продольная увеличивается (см. рис. 5.2).

Скорость этих процессов зависит от наличия химических связей; на­личия или отсутствия кристаллической решетки; возможности свободной отдачи энергии с переходом электрона с более высокого на более низкий энергетический уровень (для воды это макромолекулы в окружении); неод­нородности магнитного поля.

Время.за которое величина основного вектора намагниченности вернет­ся к 63% первоначального значения, называют временем ТІ-релаксаиии.н.іи спин-решетчатои релаксацией.

После подачи радиочастотного импулыл игр „»н\-

ро.п.о (в одной фазе). Затем из-за небольшой Р ВрашаЮТСЯ “ 1

ноля спины, врашаясь с разной ™ маГНИТ^

•даться в рашых фазах. Другая частот , neV ,PM°Pa)нач,1наК" L

или иной ,,рогом к конкретному месту в „сслш 03 И°ЗВОЛяет п.п ь»

ЦЦВ-'б’

и>1' м >,«

Бремя релаксации 12 пасунае, ппибпСЦуемом 0&ьскте.

фазиройки прогопо», которая происходи, и-Г ГСЛЬ"° “ момеит ш,чаЛа Р‘. магнитно, о поля и наличия локальні ,х м- . "c,OMOIC»"ocvu нпе«,,л мых гкаиейл.е. когда спины начипчюг, ' "‘"МЫх 1К>ЛС" пн> три нее Д'1

"пак,, враиип ься и разных фазах В|х

за которое век гор намагниченности уменьшится до 37% первичного значе­ния, называют временем Г2-релаксации, или слин-спиновой релаксацией.

90° РЧ- сигнал

I

Рис. 5.2. Этапы МР-исследования: а — объект помещается в сильное магнитное поле. Все векторы направлены вдоль аектора В0; б — подается радиочастотный резонансный 90' сигнал. Спины направ­лены перпендикулярно вектору В0; в — после этого происходит возврат к перво­начальному состоянию (возрастает продольная намагниченность)— Т1 релак­сация; г— из-за негомогенности магнитного поля в зависимости от удаленности от центра магнита спины начинают вращаться с разной частотой — происходит расфазировка

Эти изменения намагниченности считываются многократно для 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.

В МРТ радиочастотные импульсы могут подаваться в различных комби­нациях. Эти комбинации называются импульсными последовательностями. Они позволяют добиваться различной контрастности мягкотканных струк­тур и применять специальные методики исследования.

Т1 -взвешенные изображения (Т1 -ВИ)

На Т1-ВИ хорошо определяются анатомические структуры.

Т2-взвешенные изображения (Т2-ВИ)

Т2-ВИ имеют ряд преимуществ перед Т1-ВИ. Их чувствительность к большому количеству патологических изменений выше.

Иногда становятся видимыми патологические изменения, которые не могут бь ь установлены при использовании Т1-взвешенных последовательностей. Кроме того, визуализация патологических изменений более надежная, если имеется возможность сравнения контраста на Т1- и Т -ВИ.

В биологических жидкостях, содержащихразные по размеру молекулы, внут­ренние магнитные поля значимо различаются. Эти различия приводят к тому.

быстрее, время Т2 короткое, и на Т2-вИ мер, всегда вьплядит ярко-белой. ^ иперинтенсивный МР-сигнал, так Как їм ТІ и Т2.

что расфазировка спинов наступает спинномозговая жидкость, наприї

решетчатой релаксации); времени i z іспии-ишл.,,

ЗИИ в исследуемых тканях; наличия тока жидкости (например, кровотока); химического состава; применяемой импульсной последовательности; тем­

пературы объекта; силы химической связи.

Получаемый сигнал отражается в относительных единицах серой шкалы. По сравнению с рентгеновской плотностью (единицы Хаунсфилда HU), которая отражает степень поглощения рентгеновского излучения тканями организма и является сопоставимым показателем, интенсивность МР-сиг- нала — величина непостоянная, так как зависит от перечисленных выше факторов. В связи с этим абсолютные величины интенсивности МР-сигна- лане сравнивают. Интенсивность МР-сигнала служит лишь относительной оценкой для получения контраста между тканями организма.

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.

Одним из главных преимуществ МРТ является возможность создания мак­симального контраста между зоной интереса, например опухолью, и окружаю­щими здоровыми тканями. Применяя разные импульсные последовательнос­ти, можно добиться большей или меньшей контрастности изображения.

Таким образом, для разных патологических состояний можно подобрать та­кую импульсную последовательность, где контраст будет максимальным.

В зависимости от напряженности магнитного поля различают несколь­ко типов томографов:

— до 0,1 Тл — сверхнизкопольный томограф;

— от 0,1 до 0,5 Тл — низкопольный;

— от 0,5 до 1 Тл — среднепольный;

— от 1 до 2 Тл — высокопольный;

— более 2 Тл — сверхвысокопольный.

тком является большой

Основы И клиническое ПОИМРнрикп_______________________

—------------------------------------------------- — Н!ІЕі^_Гнитно-резонанснойтомогпя(Ьим______________________________________________ 73

десятков ІОНИ при нсболыппй ,-w„

сиольшои СИЛС индукции — до 0,3 Тл Отсутствие

ГРОМОЗДКО!! системы ОХЛИЖПРпно _______

<< | >>
Источник: Г.Е. Труфанов. ЛУЧЕВАЯ ДИАГНОСТИКА Том 1. 2007

Еще по теме ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МРТ:

  1. Пономаренко Г.Н., Турковский И.И.. Биофизические основы физиотерапии: Учебное пособие. — М.: ОАО «Издательство «Медицина».2006. — 176 с:, 2006
  2. 3.3* Биофизические основы электрической стимуляции органов
  3. Физические основы аудиометрии
  4. Рентгеновское излучение.Физические основы его применения в медицине
  5. Физические основы процесса
  6. Биофизические основы магнитотерапии
  7. Биофизические основы фототерапии
  8. БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНОГО ОБМЕНА И МЕХАНИЗМЫ ЕГО РЕГУЛЯЦИИ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И ПРИ ШОКЕ
  9. Соматоанатомическая база, физиологические и энергетические основы бреда
  10. Физические основы Возникновение ультразвуковых волн
  11. Физические основы радионуклидной диагностики в медицине
  12. Физические основы получения изображений с помощью радиоизотопов
  13. 7.2* Физические основы