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:
Співвідношення сигналу до шуму.
Час отримання ЯМР-зображення.
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:
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.