Діагностика за допомогою ядерного магнітного резонансу

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ПЕРЕДМОВА

Робота присвячена методам інтроскопії непрозорих для видимого світла об'єктів за допомогою ядерного магнітного резонансу (ЯМР). Щоб спостерігати це явище, об'єкт поміщають в постійне магнітне поле і піддають дії радіочастотних та градієнтних магнітних полів. У котушці індуктивності, навколишнього досліджуваний об'єкт, виникає мінлива електрорушійна сила (ЕРС), амплітудно-частотний спектр якої і перехідні в часі характеристики несуть інформацію про просторову щільності резонуючих атомних ядер, а також про інші параметри, специфічних тільки для ядерного магнітного резонансу. Після обробки на ЕОМ ця інформація переходить в ЯМР-зображення, яке характеризує щільність хімічно еквівалентних ядер, часи релаксації ядерного магнітного резонансу, розподіл швидкостей потоку рідини, дифузію молекул і біохімічні процеси обміну речовин у живих тканинах.

Контраст ЯМР-зображень можна збільшити, вводячи в організм різні парамагнітні речовини. Методи ЯМР-інтроскопії дозволяють стежити за процесами надходження в організм і видалення з нього атомних ядер, наприклад фтору-19, які в нормальних умовах або відсутні в організмі, або містяться в незначних концентраціях. Завдяки зазначеним властивостям ЯМР-інтроскопія стала найпотужнішим і багатогранним методом діагностики в медицині, витіснивши на другий план реконструктивну рентгенівську томографію, а також акустоскопію.

ЯМР-інтроскопія розвивається стрімкими темпами. Цьому, зокрема, сприяє те, що даний метод діагностики нешкідливий для здоров'я людини. На відміну від рентгенівських методів діагностики ЯМР-інтроскопія дає можливість отримувати як окремі ЯМР-зображення, так і кінокадри, що містять велику кількість ЯМР-зображень. Було зафіксовано кілька випадків, коли злоякісна пухлина в мозку людини своєчасно виявлялася за допомогою ЯМР-інтроскопії, в той час як рентгенівські методи діагностики виявляли цю хворобу на більш пізній стадії, і лікування ставало неможливим. Є всі підстави припускати, що методом ЯМР-інтроскопії буде вирішена проблема ранньої діагностики раку, а також багатьох інших хвороб людини.


РАДІОЧАСТОТНІ КОТУШКИ


Радіочастотні (РЧ) котушки ЯМР-спектрометрів і ЯМР-інтроскопія призначені для підведення РЧ-поля до зразка і для знімання РЧ-відгуку системи спінів. Ці функції розділені в схрещених РЧ-котушках, які перпендикулярні один до одного. Обидві зазначені функції може виконувати одна РЧ-котушка, якщо в передавальної приймальні системі є Дуплексери або еквівалентна розв'язуються ланцюг. У ЯМР-інтроскопії використовують як соленоїдальних, так і сідлоподібні РЧ-котушки. Амплітуда РЧ-поля в однорідному соленоїді


В1 = 300 (W · Q · n з · Vc) 1 / 2,


де В1 виражено в мк Тл, РЧ - потужність W у Вт, обсяг РЧ - котушки V c в см 3. Постійна часу наростання напруги в такому соленоїді


t H = 2Q / pn o,


2

де Q - добротність РЧ - котушки. Одиночна РЧ - котушка створює найбільшу амплітуду В1 РЧ - поля у зразку заданого обсягу V c.

Співвідношення сигналу до шуму S / N в ланцюзі налаштованої РЧ - котушки змінюється як корінь квадратний з Q, і тому доцільно мати більш високу Q. Однак час, що витрачається на розділення двох сусідніх циклів опромінення, пропорційно добротності. Тому в ЯМР-інтроскопії, в яких використовують імпульсні методи формування ЯМР - зображень, добротність обмежена.

Щоб отримати однорідну РЧ - поле за обсягом зразка, були побудовані сідлоподібні РЧ-котушки замість однорідних соленоїдальних. Варіації амплітуди магнітного поля за обсягом зразка мінімальні, якщо h / D = 1.6554, c = 120.76 °, (рис 1), і магнітне поле перпендикулярно осі циліндра. У оптимальної конфігурації сідлоподібної РЧ-котушки похідні від центрального поля другого порядку по координаті звертаються в нуль для будь-якого напрямку. Зауважимо, що сідловидну геометрію з протилежними напрямками електричних струмів використовують також у градієнтних котушках магнітного поля.

Однак оптимальні значення h / D і μ будуть іншими. Оптимізацію геометрії в цьому випадку визначає деяка комбінація похідних від центрального магнітного поля по координаті третього порядку.

Для розширення області однорідного РЧ-поля в соленоїдальних котушці вводять змінний крок між витками. Аналіз показав, що радіальна неоднорідність порівнянна з аксіальної неоднорідністю або менше її, і обидві зазначені неоднорідності поліпшуються, якщо оптимально зменшувати крок намотування до країв соленоїда. Геометрія такого соленоїда фіксується за допомогою чотирьох гребінок, виготовлених з нітриду бору. Таким чином, було отримано дворазове збільшення однорідності РЧ-поля на частоті v o = 270 MГц.

Порівняльний аналіз соленоїдальних і сідлоподібної РЧ-котушок для ЯМР-інтроскопія, в яких використовують імпульсні методи формування ЯМР-зображень, показує, що відношення сигналу до шуму в соленоїдальних РЧ-котушці приблизно в 3 рази, а добротність Q приблизно в 2 рази більше, ніж в сідлоподібної РЧ-котушці на частотах 20 МГц. Причина цього в тому, що магнітна енергія в сідлоподібної РЧ-котушці концентрується поблизу провідників і не проходить через зразок, який знаходиться в центрі РЧ-котушки.

В імпульсних ЯМР-інтроскопії зразок збуджується імпульсами РЧ-поля з піковою потужністю близько 10 2 -10 3 Вт при середньому квадратичному напрузі 100 В. Між тим потужність реєстрованого сигналу дорівнює всього 10 - 6 Вт. Щоб придушити залишкові осциляції струму на 180 dВ в схрещених РЧ-котушках, потрібен час відновлення близько 14 t d, де t d-постійна часу спаду резонансної ланцюга, рівна 2Q / w o, а у випадку однієї РЧ-котушки цей час зростає до 21 t d. Блокування корисної інформації протягом часу відновлення призводить до амплітудних і фазовим перекручувань у реєстроване сигналі ССІ.

Передающе-приймальня РЧ-котушка ЯМР-інтроскопи для об'єктів великого розміру показана на малюнку 2. Це сідлоподібна котушка Гельмгольца, що містить всього два витка мідної смужки, намотаних на циліндр діаметром 30 см. спеціальні соленоїдальних РЧ-котушки для голови людини були створені в Абердіні. Статичне магнітне поле абердинського ЯМР-інтроскопи орієнтоване вертикально, а магнітне РЧ-поле вздовж осі ложа, на якому лежить пацієнт (рис.3). Два соленоїда з кроком обмотки 1.1 см і діаметром 27.6 см мають ділянку

3

довжиною 5.5 см, вільний від витків. Варіації амплітуди РЧ-поля в описаній конструкції здвоєного соленоїда становлять близько 9% на довжині 14 см, що в 4.4 рази менше варіації в однорідному соленоїді тих же розмірів. Щоб не допустити розладу РЧ-котушки після приміщення пацієнта, між головою пацієнта і РЧ-котушкою містився екран Фарадея, який одночасно зменшував діелектричні втрати в тілі пацієнта. Екран складався з 90 мідних провідників діаметром 1.8 мм, рівномірно укладених паралельно осі РЧ-котушки. Щоб центральна трансаксіальная площину було еквіпотенційної під нульовим потенціалом, РЧ-котушка для голови людини працювала в електрично збалансованому режимі. Тому не було необхідності заземлювати провідники екрану Фарадея, і кожен провідник міг бути електрично ізольований. Резонансна частота РЧ-котушки дорівнює 1.7 МГц, добротність Q 0 = 460 без пацієнта і Q 0 = 330 з пацієнтом. З цих значень слід, що індуктивні втрати становлять 1 / 3 повних втрат у процесі формування ЯМР-зображень голови людини.

Щоб зменшити розмір РЧ-котушки і тим самим збільшити відношення сигналу до шуму, була розроблена РЧ-котушка у формі схрещених еліпси рис.4. Обмотка складалася з двох витків мідного дроту, намотаних на циліндричний каркас або послідовно, або паралельно. РЧ-поля в ній могло бути направлене як паралельно осі циліндричного каркаса, так і перпендикулярно. Якщо генератор РЧ-поля підключений до клем ab, то порушується поперечне В1 (a, b) поле, а якщо до генератора під'єднані клеми cd, то порушується поздовжнє В1 (c, d) поле. РЧ-котушка з паралельною обмоткою характеризується тим, що РЧ-напруга, прикладена до клем ab, практично не створює напруги на клемах cd, і навпаки. Тому РЧ-потужність можна передавати через одну пару клем. Можлива також схема, в якій перемикач-дуплексор з'єднаний з кожною парою клем, так що можна одночасно реєструвати ЯМР-сигнали від двох різних ядер, гіромагнетне відносини яких не сильно відрізняються один від одного, наприклад, ядра 1Н та 19F. Відомо, що в цьому випадку статичне магнітне поле повинне бути орієнтоване уздовж осі х (рис. 4) перпендикулярно до векторів В 1, АВ і В 1, CD одночасно.

Конструкція РЧ-котушок, що використовуються в методі ЯМР-інтроскопії з градієнтом РЧ-поля за обсягом зразка, показана на малюнку 5. Передавальна РЧ-котушка, яка формує градієнт РЧ-поля, складається з чотирьох витків у верхній частині і одного витка в нижній частині. приймальня РЧ-котушка виконана у формі соленоїда. Основний недолік такої конструкції РЧ-котушок в тому, що для зразків, довжина яких порівнянна з довжиною передавальної РЧ-котушки, виникають артефакти на ЯМР-зображеннях. Причиною виникнення цих атерфактов в тому, що фази сигналів, що йдуть від різних частин зразка, різняться.


Знімання та обробки даних


Відлічування аналогових ЯМР-сигналів ведуть на регулярній послідовності дискретних моментів часу, що йдуть з тактовим періодом, який задовольняє класичної теоремі відліків. Перед кожним черговим отсчітиванія виробляють інтегрування ЯМР-сигналу практично протягом всього тактового періоду. Накопичений сигнал скидають перед початком чергового циклу накопичення. Тактова частота може досягати 10 7 Гц, а діапазон вимірюваних частот близько 10 кГц. Проінтегрувавши сигнали оброблялися в аналогово-цифро

4

вом перетворювачі, які приймають вигляд набору двійкових знаків від 5 до 14 розрядів. Щоб зафіксувати ланцюжок цифр, використовують швидке пристрій накопичення цифровий інформаці.

Комп'ютер процесор в ЯМР-інтроскопії використовують для виконання дискретного перетворення Фур'є великого масиву даних, а також для виконання інших математичних операцій, які виникають у процесі отримання ЯМР-зображень. Тільки в ЯМР-інтроскопії прямого сканування або при використанні топічного методу шукані дані отримують за допомогою простої перетасовки даних в заданому форматі. Найбільший обсяг обчислень виконують при використанні проекційно-реконструктивного методу ЯМР-інтроскопії. Великий обсяг проміжних даних зберігають у великих системах пам'яті й повертають назад в пам'ять після проведення відповідних обчислювальних операцій.

ЯМР-зображення, які надійшли з ЯМР-інтроскопи, можуть бути піддані апостеріорної обробці з метою підвищення контрасту і якості зображення, а також для розпізнавання образів, кореляційного та інших методів діагностики. Докладний аналіз методів цифрової обробки ЯМР-зображень виходить за межі цієї роботи.


СИСТЕМИ ВІДОБРАЖЕННЯ ДАНИХ


ЯМР-зображення в своєму первинному вигляді відображаються на екрані катодно-променевої трубки або растрового дисплея, керованого комп'ютером. Зображення на екрані катодно-променевої трубки формують модуляцією в часі інтенсивності електронного пучка. Щоб підвищити кількість різних градацій, використовують метод модуляції часу експозиції. На вхід такого пристрою вихідні дані надходять у формі слів з ​​4 біт в еквівалентний інтервал часу експозиції. З цією метою табличні дані вводять в запам'ятовуючий пристрій тільки для зчитування (ROM). Організація останнього має вигляд 16 слів г 8 біт, так що будь-яке значення дискретного сигналу у формі слова з 4 біт у разі 16 градацій яскравості адресує одне слово з 8 біт у зазначеній таблиці. Потім слова з 8 біт завантажують у восьмирозрядний лічильник імпульсів, який управляється тактовими імпульсами таким чином, що час, необхідний для скидання показників лічильника імпульсів до нуля, пропорційно логарифму значення дискретного сигналу відповідно до закону Вебера-Фехнера для зору. У такому пристрої тактова частота дорівнює 10 МГц, ширина смуги частот дисплея 5 МГц. Формування ЯМР-зображення на дисплеї з растром 128 г 128 елементів займає близько 1 / 4 с. Цифровий-аналоговий конвентор має десятирозрядний слова. Щоб відображати на дисплеї дані, інтенсивність яких перевищує задане значення, використовують паралельно програмований ROM.

Псевдоцветное ЯМР-зображення знайде широке застосування в клініці, так як воно полегшує установку точного діагнозу і зменшує напругу, з яким повинен працювати оператор. Псевдоцветное зображення формують на кольоровому телевізійному моніторі. Особливий інтерес для медицини має система одночасного відображення спінової щільності f (x) і часів спін-граткової релаксації Т 1 (Х). Варіації Т 1 передаються в колірній шкалі, а спінова густина f - в шкалі інтенсивності. Інтерфейс дисплея синхронізує керуючі сигнали і постійно в режимі швидкого відновлення зображення конвентірует цифрові значення інтенсивності ЯМР-зображення у відеосигнал.

5

Фотографічні копії ЯМР-зображення можна отримати або безпосередньо з екрану кольорового монітора, або за допомогою фотосканерів, керованого комп'ютером. На фотопапері отримують як чорно-білі, так і кольорові копії ЯМР-зображень. Пристрій містить традиційний Графобудівник, з'єднаний через інтерфейс з мінікомп'ютером. Кольорова копія ЯМР-зображення створюється за допомогою трьох джерел світла різного спектрального складу, при цьому світло доходить до фотографічної папери розміром 20 г 20 см через волоконно-оптичний кабель. Час отримання монохромного копії ЯМР-зображення становить 3 хвилини, а кольорового 12 хвилин. Є можливість зменшити цей час в 3 рази.


ЗАСТОСУВАННЯ ЯМР - Інтроскопія У МЕДИЦИНІ


При зіставленні різних методів отримання ЯМР-зображень зазвичай вказують три характеристичних параметри:

  1. Співвідношення сигналу до шуму.

  2. Час отримання ЯМР-зображення.

  3. Просторове дозвіл.

Співвідношення сигналу до шуму дорівнює відношенню ЕРС, індукованої в приймальні РЧ-котушці, до середньої квадратичної амплітуді теплових шумів U n:


S / N = x / U n,

де


U n = (4kT c R Dn) 1 / 2;


T c - - Абсолютна температура котушки; R - електричний опір; Dn - ширина смуги частот всій приймальної системи. Так як ЯМР-сигнали реєструють фазово-чутливим детектором, то у формулу для відносини S / N входить відношення амплітуд сигналів, а не енергій. ЕРС дорівнює


x @ (В 1) ху М w 0 V s » w 0 B 0 (B 1) xy V s » w 0 2 V s (B 1) xy


при n про І 5 МГ ц . У РЧ-котушці соленоїдальних виду полі У 1 для одиничного струму одно

У 1 0 = г n>> 1,


де а - радіус котушки; 2b - її висота; m 0 - сприйнятливість вільного простору; n - число витків в котушці. З урахуванням скін - ефекту електричний опір котушки


R 3 / 2 * h * (R an 2) / (2 d g) @ n>> 1,


6

де r - опір котушки; h »3 - 6 - фактор близькості; d - товщина скін-шару. В області частот n 0 Ј 1МГц відношення сигналу до шуму вимірюється як ступінь 7 / 4 від лармовой частоти. При високих частотах, коли основні втрати РЧ-потужності відбуваються у зразку, це співвідношення переходить у лінійне. Для об'єктів великих розмірів, наприклад для тіла людини, необхідно врахувати скін-ефект і електричний опір тканин, яке дорівнює »1 W, а товщина скін-шару складає 80 мм при n 0 = 40 МГц. Через ослаблення РЧ-поля кут нутації q стає функцією глибини z:

q p / 2 = B 1 0 t p exp (- z / d).


Розкид кута нутації по глибині компенсують, вибираючи для кожної глибини z відповідну амплітуду РЧ-поля.

Моделюючі розрахунки ефектів ослаблення і зсуву по фазі електромагнітного поля в різних тканинах людини показують, що в ЯМР-інтроскопії, призначених для отримання ЯМР-зображень людини, частота Лармона не повинна бути більше 10 МГц.

Тіло людини, поміщене в РЧ-котушку ЯМР-інтроскопи, можна розглядати як електричний опір з Z = 1.87 W, яке включено послідовно з електричним опором соленоїдальних РЧ-котушки, що має R = = 1.56 W. При цьому повне ефективний опір дорівнює R '= R + Z = 3.43 W. Амплітуда шуму U n зростає в = рази. Саме в стільки раз (і не більше!) Зростає відношення сигналу до шуму, якщо охолодити РЧ-котушку до надпровідного стану. Наведена вище оцінка відношення сигналу до шуму правильна для прямого методу сканування, і у всіх інтегральних та многопланарних методи отримання ЯМР-зображень відношення сигналу до шуму в еквівалентних умовах значно вище. Зазначений чинник дозволяє знизити необхідний час отримання ЯМР-зображення аж до 1с.

Важлива перевага методів інтроскопії за допомогою ядерного магнітного резонансу в тому, що тут немає іонізуючого випромінювання. Цей факт став вирішальним стимулом швидкого поширення ЯМР-інтроскопія в клініках. У процесі знімання даних про ЯМР-зображенні тіло людини піддається дії трьох агентів: статичного магнітного поля, які перемикаються або осцілірующіх градієнтних магнітних полів, а також імпульсних радіочастотних полів. Статичне магнітне поле може викликати генетичні або біохімічні ефекти, а також ефекти на клітинному рівні. Аж до індукції магнітного поля 2 Тл зазначених ефектів не спостерігалося. Статичне магнітне поле може змінювати швидкість поширення імпульсів електричного поля по нервах. Згідно з теоретичними оцінками, зміна зазначеного чинника на 10% має наступити в полях з індукцією 24 Тл і більше. В експериментах, проведених у магнітному полі 2 Тл протягом 4ч ніяких змін у швидкості провідності нервів виявлено не було. Шукане явище маскує ефект зміни температури тіла. Підвищення температури тіла на 0.1 ° С призводило до варіацій розглянутого фактора на 2 - 4%.

У сильних магнітних полях спостерігають аномалії в електрокардіограмі серця. Під час руху крові в магнітному полі виникає додаткова ЕРС. Спостережуваний ефект, який зростає лінійно з індукцією магнітного поля аж до 2 Тл і зникає відразу ж після виключення статичного магнітного поля, використовують для вивчення потоку крові в серце. При цьому не виникають ні аритмія, ні зміни в


7

частоти скорочення серця, ні зміни в тиску крові і не відбувається ніяких хімічних змін.

Дослідження поведінки бактерій і генетичні дослідження лімфоцитів крові людини за допомогою методики, дуже чутливою до слабких домішок токсичних речовин і до ультрафіолетового опромінення, не дозволили виявити будь-які шкідливі ефекти аж до індукції магнітного поля »1 Тл.

Перемикані і осцілірующіе градієнтні магнітні поля можуть створити неприпустимо високі значення внутрішньої ЕРС. При швидкості перемикання 3 Тл / с виникають електричні струми з щільністю близько 3 мкА / см 2, які можуть викликати нетеплові біологічні ефекти. Кількісний аналіз показав, що для градієнтної котушки діаметром 20 см допустиме значення швидкості перемикання магнітного поля одно dB / dt = 1 Тл / с. Це значення лежить нижче порога збудження нервів (»3 * 3 жовтень мкА / см 2), порога згортання крові в серце (10 2 - 10 3 мкА / см 2), порога спостереження спалахів світла в очах людини під дією електродів на голові людини ( »17 мкА / см 2), а також порогу ефекту магнітних фосфенов (» 5 мкА / см 2). Спеціальні експерименти показали, що патологічні зміни в крові відсутні при швидкості перемикання магнітного поля »500 Тл / с. Було відмічено, що поріг зазначених ефектів залежить також від форми функції, яка описує варіації магнітного поля в часі. Синусоїдальні сигнали не створюють практичного шкоди в інтервалі частот 30 - 65 Гц і лише асиметричні форми сигналів дають помітні зміни цих факторів на пацієнтах.

Радіочастотне поле ЯМР-інтроскопи створює нагрівання тканин. Встановлений верхній поріг дорівнює 4 Вт / кг при часу впливу менше 10 хв. та 1.5 Вт / кг при тривалому опроміненні. Основний обігрів відбувається на поверхні тіла. Тіло втрачає тепло за рахунок випромінювання і прямого охолодження. При низькій вологості повітря і потужності опромінення 4 Вт / кг протягом 10 хв. температура тіла підвищується на 0.7 ° С.

Тепло, що виділяється в тканинах людини під час сеансу опромінення РЧ-полем, вимірюють по добротності системи з пацієнтом і без пацієнта.

Спостереження за поведінкою окремих клітин, пошук генетичних ушкоджень і аберацій в хромосомах показали, що комплекс факторів, характерних для ЯМР-інтроскопії, не створює шкідливих ефектів.

ЯМР-зображення несуть важливу інформацію про хімію фізіологічних процесів, про структуру і динаміку тканин на молекулярному рівні і як наслідок цього дають принципово нові можливості для медичної діагностики. Це властивість і нешкідливість ЯМР-інтроскопії стали вирішальним стимулом швидкого впровадження ЯМР-інтроскопії в медичні клініки. Сучасні ЯМР-інтроскопи дають просторове дозвіл 1 г 1 г 4 мм при часу отримання зображення близько 100 с, дозволяють одночасно отримувати локалізовані спектри хімічних зсувів ядер 31 Р і 13 С в природній концентрації. Одночасно або з невеликим розривом у часі можна отримати як анатомічну інформацію, так і дані про обмін речовин у тканинах (метоболізме). Час отримання спектру 31 Р дорівнює 10 і 16 хв. для спектру 13 С. Положення і відносні інтенсивності піків у спектрі 31 Р вказують на відхилення від норми в тканинах під дією ішемії, злоякісної пухлини, порушення обміну і демонструють результати терапії. Спектри 13 С містять інформацію про рівень тригліцеридів і глікогену. На ЯМР-зображеннях можна відобразити:

  1. Час спін-граткової релаксації Т 1;

    8


    2.Час спін-спінової релаксації Т 2;

3.Коеффіціент дифузії молекул;

Особливо цінну інформацію несуть ЯМР-зображення судинної системи, спінового мозку, головного мозку, легенів і середостіння. Всі випадки злоякісних пухлин, які виявляються за допомогою реконструктивної рентгенівської томографії, ідентифікуються на ЯМР-зображеннях ядра водню. Накопичено великий досвід клінічного дослідження головного мозку людини за допомогою ЯМР-інтроскопії. Всього було обстежено 140 пацієнтів з широким спектром неврологічних захворювань. Перевага ЯМР-зображень в тому, що на них сіра речовина мозку відображається з високим контрастом, який недоступний для рентгенівської реконструктивної томографії. Відсутні артефакти, створювані кістковими тканинами в рентгенівської реконструктивної томографії, відображаються параметри про потоці рідин.

Великий набір параметрів на ЯМР-зображеннях дозволяє з високою вірогідністю виявити такі патологічні процеси, як едему, інфекції, злоякісні пухлини і переродження тканини. Особливо високу чутливість до мозкової едемі дають сигнали спінового відлуння. Головний недолік ЯМР-інтроскопії в тому, що на ЯМР-зображеннях немає інформації про структуру кісток. Для цієї мети необхідно використовувати реконструктивну рентгенівську томографію.

ЯМР-інтроскопія дає унікальну можливість своєчасно виявити утворення миелита в розвивається плоді і при оцінці мозкових нагноєнь у дітей.

Результати першого досвіду використання ЯМР-інтроскопії в педіатрії є обнадійливим. За допомогою планарного методу отримання ЯМР-зображень з реєстрацією луна-сигналу за малі частки секунди одержують зображення легенів, серця, і середостіння без артефактів руху. Інакше кажучи, з'їм даних ведуть в реальному масштабі часу. Час отримання зображення з роздільною здатністю 6 мм і товщиною 8 мм дорівнює 35 мс. Сигналом - монітором є електрокардіограма. За 4.5 хвилини отримують 512 ЯМР-зображень - 32 зрізу з 16 кінокадрами на кожен зріз. Таким чином, зареєстровані дані мають чотиривимірну структуру. За допомогою ядерного магнітного резонансу отримані результати обстеження дітей у віці від 3 до 14 місяців і зняті зображення лівого шлункового серця. Методи ангіографії були в цих випадках безсилі.

Описано випадки, коли злоякісні пухлини у головному мозку на ранньому етапі розвитку були виявлені тільки на ЯМР-зображеннях і були ледь помітні на рентгенівських томограмах. Ці та інші дослідження переконливо свідчать про те, що в нейрологічної діагностиці настає нова ера.

В інших роботах було показано експериментально, що анатомічна інформація і дані про метаболізм в головному мозку людини можуть бути отримані на одній установці. Всупереч загальноприйнятим уявленням, був побудований ЯМР-інтроскоп для головного мозку людини на дуже високій резонансної частоті 63.9 МГц при індукції магнітного поля 1.5 Тл і щілинному резонаторі РЧ-поля. Було досягнуто підвищення відношення сигналу до шуму в 11 разів у порівнянні з системою, що працює в магнітному полі з індукцією 0.12 Тл. Локалізовані ЯМР-спектри високого дозволу 31 Р, 13 С і 1 Н були отримані за допомогою поверхневої котушки. Таким чином, метод отримання спільних даних про анатомію і про біохімії тканин в мозку людини стає традиційним.


9


ВИСНОВОК


Історія науки вчить нас, що кожне нове фізичне явище чи новий метод проходить важкий шлях, що починається в момент відкриття даного явища і проходить через декілька фаз. Спочатку майже нікому не спадає на думку про можливість, навіть дуже віддаленій, застосування цього явища в повсякденному житті, в науці або техніці. Потім настає фаза розвитку, під час якої дані експериментів переконують всіх у великої практичної значущості даного явища. Нарешті, слід фаза стрімкого злету. Нові інструменти входять в моду, стають високопродуктивними, приносять великий прибуток і перетворюються на вирішальний фактор науково-технічного прогресу. Прилади, засновані на колись давно відкритому явище, заповнюють фізику, хімію, промисловість і медицину.

Найбільш яскравим прикладом викладеної вище кілька спрощеної схеми еволюції є явище магнітного резонансу, відкрите Є. К. Завойський в 1944 р. у формі парамагнітного резонансу і незалежно відкритого Блохом і Парселл в 1946 р. у вигляді резонансного явища магнітних моментів атомних ядер. Складна еволюція ЯМР часто штовхала скептиків до песимістичних висновків. Говорили, що "ЯМР мертвий", що "ЯМР себе повністю вичерпав". Однак всупереч і наперекір цим заклинанням ЯМР продовжував йти вперед і постійно доводив свою життєздатність. Багато разів ця галузь науки оберталася до нас нової, часто зовсім несподіваним боком і давала життя новому напрямку. Останні революціонізуюче винаходи в області ЯМР, включаючи дивовижні методи отримання ЯМР-зображень, переконливо свідчать про те, що межі можливого в ЯМР дійсно безмежні. Чудові переваги ЯМР-інтроскопії, які будуть високо оцінені людством і які зараз є потужним стимулом стрімкого розвитку ЯМР-інтроскопії і широкого застосування в медицині, полягають у дуже малій шкідливості для здоров'я людини, властивою цьому новому методу.


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І

ОСВІТИ

РФ


ВОЛОДИМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


КАФЕДРА РТ і РС


РЕФЕРАТ


НА ТЕМУ:

"ДІАГНОСТИКА З ДОПОМОГОЮ

Ядерний магнітний резонанс "


ВИКОНАВ:

СТ - Т ГР. МЗС - 194

Ш Абан Р. В.

ВЗЯВ:

З ОХНО О. Н.


ВОЛОДИМИР, 1997


ЗМІСТ


Передмова ................................................. .................................................. ..... 1


Радіочастотні котушки ................................................ ............................ 1


З'їм і обробка даних .............................................. ................................ 3


Системи відображення даних ............................................... .................... 4


Застосування ЯМР-інтроскопії в медицині ............................................ 5


Висновок ................................................. .................................................. ....... 9


10


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ


1. Сороко Л. М. Інтроскопія на основі ядеоного магнітного резонансу - М: Вища школа, 1986


2. Абрагам А. Ядерний магнетизм: пров. з англ. / Под ред. Г. В. Скроцкого. - М.: Изд-во іоностр. лит., 1963. - 551с.


3. Феррарі Т., Беккер Е. Імпульсна та фур'є - спектроскопія ЯМР: пров. з англ. / Под ред. Е. І. Федина. - М.: Світ, 1973. - 164с.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Медицина | Реферат
56.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Судово медична діагностика раптової кардіальної смерті за допомогою комплексу лабораторних досліджень
Дослідження резонансу в одиночних коливальних контурах
Визначення індуктивності котушки і її активного опору методом резонансу
Чому змінюється клімат Землі гіпотеза сонячно-атмосферного резонансу
Проблема ядерного стримування
Енергія ядерного синтезу
Лічильники ядерного випромінювання
Осередок ядерного ураження
Принцип роботи ядерного реактора
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru