Магнитно-резонансная томография

Целью выполнения настоящего задания является изучение принципов магнитно-резонансной томографии и основных показаний к использованию этого метода в клинике.

В основе магнитно-резонансной томографии лежит сложное физическое явление – ядерно-магнитный резонанс. В состав тканей входят атомы, имеющие в своем составе нечетное количество протонов и электронов (H, C, O, P). Такие атомы обладают способностью вращаться вокруг своей оси под воздействием внешнего магнитного поля. Это свойство атомов называется «спин». Спин - это квантово-механический параметр ядра в виде вращательного момента, возникающего под воздействие магнитного поля. Соседние атомы влияют на вращение ядра, приводя к явлению прецессии – отклонению электрической оси вращающегося ядра под влиянием внешнего воздействия. Подобное же явление под влиянием силы тяжести возникает при вращении обычного волчка. Скорость прецессии (частота) увеличивается при увеличении силы магнитного поля.

На ядра атомов, находящиеся в состоянии прецессии можно воздействовать внешним переменным электромагнитным полем (радиоволнами) определенной частоты, соответствующей частоте прецессии, различной для разных атомов, имеющего спин. Такое воздействие в результате ядерно-магнитного резонанса приводит к усилению явления прецессии (увеличению угла отклонения оси вращающегося ядра) (Рис. 1).

После выключения внешнего радиосигнала ядра возвращаются в свое первоначальное состояние, излучая при этом радиоволны соответствующей длины волны (частоты), которые улавливаются антенной или принимающей катушкой. Полученный электрический сигнал реконструируется компьютером в изображение.

Возвращение в первоначальное энергетическое состояние – релаксация, происходит постепенно и сопровождается постепенным затуханием сигнала. Возможно оценить скорость релаксации, которая дает информацию о состоянии тканей. Релаксация бывает двух типов. Т1 релаксация - затухание прецессии с переходом оси ядра атома из отклоненного в первоначальное вертикальное положение. Это продольная релаксация (Т1), приводящая к ослаблению интенсивности МР - сигнала.

Второй вид релаксации Т2 связан с переходом состояния положения осей «в фазе» в начале процесса и «не в фазе» в конце. Чем больше ядер атомов водорода в объеме ткани, тем сильнее сигнал. Это качество определяется понятием «плотность спина» и также влияет на получение МРТ – изображения.

 Таким образом, интенсивность сигнала, регистрируемого антенной или приемной катушкой используется как основа расчета степени яркости каждого участка изображения.

Различные значения Т1, Т2 и плотности спина трансформируются в различную яркость точек конечного изображения.

Для получения изображения необходимого среза дополнительно используются градиентное (переменное) магнитное поле, направляемое в исследуемый слой тканей таким образом, чтобы регистрировать сигналы только от ядер, расположенных в этой зоне. Градиентное поле увеличивает степень прецессии и меняет частоту радиосигналов из исследуемого слоя.

В состав магнитно-резонансного томографа входят: магнит, градиентные катушки, радиочастотные катушки, электронная система обеспечения, компьютер и дисплей

Выше уже отмечалось, что степень рецессии зависит от напряженности магнитного поля. Основным техническим параметром, определяющим диагностические возможности МРТ, является напряженность магнитного поля, измеряемая в T [Тесла]. Высокопольные томографы (от 1,0 до 3,0 Т) позволяют проводить наиболее широкий спектр исследований всех областей тела человека, включающий функциональные исследования, ангиографию, быструю томографию. Томографы этого уровня являются высокотехнологичными комплексами, требующими постоянного технического контроля и крупных финансовых затрат.

Напротив, низкопольные томографы обычно являются экономичными, компактными и менее требовательными с технической точки зрения. Однако возможность визуализации мелких структур на низкопольных томографах ограничена низким пространственным разрешением, а спектр обследуемых анатомических областей включает только головной и спинной мозг, крупные суставы.

Спектр обследований, определяется также набором радиочастотных катушек, или специализированных «датчиков» для различных анатомических областей. Существуют РЧ-катушки для исследования головного мозга, позвоночника, сосудов шеи, молочных желез, коленного сустава, плечевого сустава, внутриполостные датчики и многие другие.

Полученное изображение принципиально отличается от прочих известных вам диагностических изображений. Оно основано не на различиях плотности ткани как при рентгенодиагностическом методе и не на состоянии звукопроводности как при УЗИ, а на концентрации атомов определенного вида.

МРТ позволяет получать изображение в любой проекции или плоскости. Благодаря исследованию скорости затухания сигнала возможен химический анализ исследуемых структур.

В настоящее время основными показаниями для применения МРТ являются следующие:

1. Исследование центральной нервной системы: головного и спинного мозга.

2. Изучение состояния внутрисуставных структур при травматических повреждениях и заболеваниях суставов.

3. Исследование состояния мягких тканей при ограниченных и диффузных их поражениях.

4. Метастатическое поражение различных органов и систем.

Необходимо заметить, что диагностические возможности МРТ еще не изучены в полной мере. В будущем этот метод позволит выявлять изменения многих органов и систем, для изучения которых он сегодня не применяется совсем или используется ограниченно.

Изучите с помощью пояснений представленный набор магнитно-резонансных томограмм.