Реферат: Диагностика с помощью ядерного магнитного резонанса

ПРЕДИСЛОВИЕ

Работапосвященаметодам интроскопиинепрозрачныхдля видимогосвета объектовпри помощиядерного магнитногорезонанса (ЯМР). Чтобынаблюдать этоявление, объектпомещают впостоянноемагнитное полеи подвергаютдействиюрадиочастотныхи градиентныхмагнитныхполей. В катушкеиндуктивности, окружающейисследуемыйобъект, возникаетпеременнаяэлектродвижущаясила (ЭДС), амплитудно-частотныйспектр которойи переходныево временихарактеристикинесут информациюо пространственнойплотностирезонирующихатомных ядер, а также о другихпараметрах, специфическихтолько дляядерного магнитногорезонанса. После обработкина ЭВМ эта информацияпереходит вЯМР-изображение, которое характеризуетплотностьхимическиэквивалентныхядер, временарелаксацииядерного магнитногорезонанса, распределениескоростейпотока жидкости, диффузию молекули биохимическиепроцессы обменавеществ в живыхтканях.

КонтрастЯМР-изображенийможно увеличить, вводя в организмразличныепарамагнитныевещества. МетодыЯМР-интроскопиипозволяютследить запроцессамипоступленияв организм иудаления изнего атомныхядер, напримерфтора-19, которыев нормальныхусловиях либоотсутствуютв организме, либо содержатсяв ничтожныхконцентрациях. БлагодаряуказаннымсвойствамЯМР-интроскопиястала самыммощным и многограннымметодом диагностикив медицине, вытеснив навторой планреконструктивнуюрентгеновскуютомографию, а также акустоскопию.

ЯМР-интроскопияразвиваетсястремительнымитемпами. Этому, в частности, способствуетто, что данныйметод диагностикибезвреден дляздоровья человека. В отличие отрентгеновскихметодов диагностикиЯМР-интроскопиядает возможностьполучать какотдельныеЯМР-изображения, так и кинокадры, содержащиебольшое числоЯМР-изображений.Было зафиксированонесколькослучаев, когдазлокачественнаяопухоль в мозгучеловека своевременнообнаруживаласьпри помощиЯМР-интроскопии, в то время какрентгеновскиеметоды диагностикивыявляли этуболезнь наболее позднейстадии, и лечениестановилосьневозможным. Есть все основанияпредполагать, что методомЯМР-интроскопиибудет решенапроблема раннейдиагностикирака, а такжемногих другихболезней человека.

РАДИОЧАСТОТНЫЕ КАТУШКИ

Радиочастотные(РЧ) катушкиЯМР-спектрометрови ЯМР-интроскоповпредназначеныдля подводаРЧ-поля к образцуи для съемаРЧ- откликасистемы спинов.Эти функцииразделены вскрещенныхРЧ- катушках, которые перпендикулярныдруг к другу.Обе указанныефункции можетвыполнять однаРЧ- катушка, если в передающейприемной системеимеется дуплексерили эквивалентнаяразвязывающаяцепь. В ЯМР-интроскопахиспользуюткак соленоидальные, так и седловидныеРЧ- катушки.Амплитуда РЧ-поля в однородномсоленоиде

В1=300(W·Q·nс·Vc)1/2,

гдеВ1 выражено вмкТл, РЧ — мощностьW в Вт, объём РЧ- катушки Vcв см3.Постояннаявремени нарастаниянапряженияв таком соленоиде

tH=2Q/ pno,

2

где Q — добротностьРЧ — катушки.Одиночная РЧ- катушка создаетсамую большуюамплитуду В1РЧ — поля в образцезаданногообъема Vc.

Отношениесигнала к шумуS/N в цепи настроеннойРЧ — катушкиизменяетсякак кореньквадратныйиз Q, и поэтомуцелесообразноиметь болеевысокое Q. Однаковремя, затрачиваемоена разделениедвух соседнихциклов облучения, пропорциональнодобротности.Поэтому в ЯМР-интроскопах, в которыхиспользуютимпульсныеметоды формированияЯМР — изображений, добротностьограничена.

Чтобыполучить однородноеРЧ — поле по объемуобразца, былипостроеныседловидныеРЧ- катушкивзамен однородныхсоленоидальных.Вариации амплитудымагнитногополя по объемуобразца минимальны, если h/D=1.6554, c=120.76°, (рис1), и магнитноеполе перпендикулярнооси цилиндра.В оптимальнойконфигурацииседловиднойРЧ- катушкипроизводныеот центральногополя второгопорядка покоординатеобращаютсяв нуль для любогонаправления.Заметим, чтоседловиднуюгеометрию спротивоположныминаправлениямиэлектрическихтоков используюттакже в градиентныхкатушках магнитногополя.

Однакооптимальныезначения h/D иµ будут другими.Оптимизациюгеометрии вэтом случаеопределяетнекотораякомбинацияпроизводныхот центральногомагнитногополя по координатетретьего порядка.

Длярасширенияобласти однородногоРЧ- поля в соленоидальнойкатушке вводятпеременныйшаг между витками.Анализ показал, что радиальнаянеоднородностьсравнима саксиальнойнеоднородностьюили меньше ее, и обе указанныенеоднородностиулучшаются, если оптимальноуменьшать шагнамотки к краямсоленоида.Геометриятакого соленоидафиксируетсяпри помощичетырех гребенок, изготовленныхиз нитридабора. Такимобразом, былополучено двукратноеувеличениеоднородностиРЧ- поля на частотеvo=270 MГц.

Сравнительныйанализ соленоидальнойи седловиднойРЧ- катушек дляЯМР- интроскопов, в которых используютимпульсныеметоды формированияЯМР- изображений, показывает, что отношениесигнала к шумув соленоидальнойРЧ- катушкепримерно в 3раза, а добротностьQ примерно в 2раза больше, чем в седловиднойРЧ- катушке начастотах 20 МГц.Причина этогов том, что магнитнаяэнергия в седловиднойРЧ- катушкеконцентрируетсявблизи проводникови не проходитчерез образец, который находитсяв центре РЧ-катушки.

ВимпульсныхЯМР- интроскопахобразец возбуждаетсяимпульсамиРЧ- поля с пиковоймощностьюпорядка 102—103Вт при среднемквадратическомнапряжении100 В. Между теммощностьрегистрируемогосигнала равнавсего 10— 6Вт. Чтобы подавитьостаточныеосцилляциитока на 180 dВ вскрещенныхРЧ- катушках, требуется времявосстановленияоколо 14 td, где td–постояннаявремени спадарезонанснойцепи, равная2Q/wo, а в случае однойРЧ- катушки этовремя возрастаетдо 21td.Блокированиеполезной информациив течение временивосстановленияприводит камплитудными фазовым искажениямв регистрируемомсигнале ССИ.

Передающе-приемная РЧ-катушка ЯМР-интроскопадля объектовбольшого размерапоказана нарисунке 2. Этоседловиднаякатушка Гельмгольца, содержащаявсего два виткамедной полоски, намотанныхна цилиндрдиаметром 30см. специальныесоленоидальныеРЧ- катушки дляголовы человекабыли созданыв Абердине.Статическоемагнитное полеабердинскогоЯМР- интроскопаориентировановертикально, а магнитноеРЧ- поле горизонтальновдоль оси ложа, на которомлежит пациент(рис.3).Два соленоидас шагом обмотки1.1 см и диаметром27.6 см имеют участок

3

длиной5.5 см, свободныйот витков. Вариацииамплитуды РЧ-поля в описаннойконструкциисдвоенногосоленоидасоставляютоколо 9% на длине14 см, что в 4.4 разаменьше вариациив однородномсоленоиде техже размеров.Чтобы не допуститьрасстройкиРЧ- катушкипосле помещенияпациента, междуголовой пациентаи РЧ- катушкойпомещался экранФарадея, которыйодновременноуменьшалдиэлектрическиепотери в телепациента. Экрансостоял из 90медных проводниковдиаметром 1.8мм, равномерноуложенныхпараллельнооси РЧ- катушки.Чтобы центральнаятрансаксиальнаяплоскость былаэквипотенциальнойпод нулевымпотенциалом, РЧ- катушка дляголовы человекаработала вэлектрическисбалансированномрежиме. Поэтомуне было необходимостизаземлятьпроводникиэкрана Фарадея, и каждый проводникмог быть электрическиизолирован.Резонанснаячастота РЧ-катушки равна1.7 МГц, добротностьQ= 460 без пациентаи Q= 330 с пациентом.Из этих значенийследует, чтоиндуктивныепотери составляют1/3 полных потерьв процессеформированияЯМР- изображенийголовы человека.

Чтобыуменьшитьразмер РЧ- катушкии тем самымувеличитьотношениесигнала к шуму, была разработанаРЧ- катушка вформе скрещенныхэлипсов рис.4.Обмотка состоялаиз двух витковмедной проволоки, намотанныхна цилиндрическийкаркас либопоследовательно, либо параллельно.РЧ- поле в неймогло бытьнаправленокак параллельнооси цилиндрическогокаркаса, таки перпендикулярно.Если генераторРЧ- поля подсоединенк клеммам ab, товозбуждаетсяпоперечноеВ1(a,b) поле, а еслик генераторуподсоединеныклеммы cd, товозбуждаетсяпродольноеВ1(c,d) поле. РЧ- катушкас параллельнойобмоткойхарактеризуетсятем, что РЧ-напряжение, приложенноек клеммам ab, практическине создаетнапряженияна клеммах cd, и наоборот.Поэтому РЧ-мощность можнопередаватьчерез одну паруклемм. Возможнатакже схема, в которойпереключатель-дуплексорсоединен скаждой паройклемм, так чтоможно одновременнорегистрироватьЯМР- сигналыот двух различныхядер, гиромагнитныеотношениякоторых несильно отличаютсядруг от друга, например, ядра1Н и 19F. Известно, что в этом случаестатическоемагнитное поледолжно бытьориентировановдоль оси х(рис.4) перпендикулярновекторам В1, АВиВ1,CDодновременно.

КонструкцияРЧ- катушек, используемыхв методе ЯМР-интроскопиис градиентомРЧ- поля по объемуобразца, показанана рисунке 5.ПередающаяРЧ- катушка, которая формируетградиент РЧ-поля, состоитиз четырехвитков в верхнейчасти и одноговитка в нижнейчасти. приемнаяРЧ-катушкавыполнена вформе соленоида.Основной недостатоктакой конструкцииРЧ- катушек втом, что дляобразцов, длинакоторых соизмеримас длиной передающейРЧ- катушки, возникаютартефакты наЯМР- изображениях.Причинойвозникновенияэтих атерфактовв том, что фазысигналов, идущихот различныхчастей образца, различаются.

СЪЕМ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ

ОтсчитываниеаналоговыхЯМР- сигналовведут на регулярнойпоследовательностидискретныхмоментов времени, идущих с тактовымпериодом, которыйудовлетворяетклассическойтеореме отсчетов.Перед каждымочереднымотсчитываниемпроизводятинтегрированиеЯМР- сигналапрактическив течение всеготактовогопериода. Накопленныйсигнал сбрасываютперед началомочередногоцикла накопления.Тактовая частотаможет достигать107Гц, а диапазонизмеряемыхчастот около10 кГц. Проинтегрированныесигналы обрабатывалисьв аналогово-цифро

4

вомпреобразователе, которые принимаютвид наборадвоичных знаковот 5 до 14 разрядов.Чтобы зафиксироватьцепочку цифр, используютбыстрое устройствонакопленияцифровой информаци.

Компьютерпроцессор вЯМР- интроскопиииспользуютдля выполнениядискретногопреобразованияФурье большогомассива данных, а также длявыполнениядругих математическихопераций, которыевозникают впроцессе полученияЯМР- изображений.Только в ЯМР-интроскопахпрямого сканированиялибо при использованиитопическогометода искомыеданные получаютпри помощипростой перетасовкиданных в заданномформате. Наибольшийобъём вычисленийвыполняют прииспользованиипроекционно-реконструктивногометода ЯМР-интроскопии.Большой объёмпромежуточныхданных хранятв больших системахпамяти и возвращаютобратно в памятьпосле проведениясоответствующихвычислительныхопераций.

ЯМР-изображения, поступившиеиз ЯМР- интроскопа, могут бытьподвергнутыапостериорнойобработке вцелях повышенияконтраста икачества изображения, а также дляраспознаванияобразов, корреляционногои других методовдиагностики.Подробныйанализ методовцифровой обработкиЯМР- изображенийвыходит зарамки даннойработы.

СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ДАННЫХ

ЯМР-изображенияв своем первичномвиде отображаютсяна экране катодно-лучевой трубкиили растровогодисплея, управляемогокомпьютером.Изображениена экране катодно-лучевой трубкиформируютмодуляциейво времениинтенсивностиэлектронногопучка. Чтобыповысить числоразличныхградаций, используютметод модуляциивремени экспозиции.На вход такогоустройстваисходные данныепоступают вформе слов из4 бит в эквивалентныйинтервал времениэкспозиции. С этой цельютабличныеданные вводятв запоминающееустройствотолько длясчитывания(ROM). Организацияпоследнегоимеет вид 16 словґ8 бит, так чтолюбое значениедискретногосигнала в формеслова из 4 битв случае 16 градацийяркости адресуетодно слово из8 бит в указаннойтаблице. Затемслова из 8 битзагружают ввосьмиразрядныйсчетчик импульсов, который управляетсятактовымиимпульсамитаким образом, что время необходимоедля сбросапоказателейсчетчика импульсовдо нуля, пропорциональнологарифмузначения дискретногосигнала всоответствиис законом Вебера–Фехнера длязрения. В таком устройстветактовая частотаравна 10 МГц, ширина полосычастот дисплея5 МГц. ФормированиеЯМР- изображенияна дисплее срастром 128ґ128элементовзанимает около1/4 с. Цифровой-аналоговыйконвентор имеетдесятиразрядныеслова. Чтобыотображатьна дисплееданные, интенсивностькоторых превышаетзаданное значение, используютпараллельнопрограммируемыйROM.

ПсевдоцветноеЯМР- изображениенайдет широкоеприменениев клинике, таккак оно облегчаетустановкуточного диагнозаи уменьшаетнапряжение, с которым долженработать оператор.Псевдоцветноеизображениеформируют нацветном телевизионноммониторе. Особыйинтерес длямедицины имеетсистема одновременногоотображенияспиновой плотностиf(x)и времен спин-решеточнойрелаксацииТ1(х).Вариации Т1передаютсяв цветовойшкале, а спиноваяплотность f— в шкале интенсивности.Интерфейсдисплея синхронизируетуправляющиесигналы и постояннов режиме быстрогообновленияизображенияконвентируетцифровые значенияинтенсивностиЯМР- изображенияв видеосигнал.

5

Фотографическиекопии ЯМР-изображенияможно получитьлибо непосредственнос экрана цветногомонитора, либопри помощифотосканера, управляемогокомпьютером.На фотобумагеполучают какчерно- белые, так и цветныекопии ЯМР-изображений.Устройствосодержит традиционныйграфопостроитель, соединенныйчерез интерфейсс миникомпьютером.Цветная копияЯМР- изображениясоздается припомощи трехисточниковсвета различногоспектральногосостава, приэтом свет доходитдо фотографическойбумаги размером20 ґ20 см через волоконно-оптическийкабель. Времяполучениямонохромнойкопии ЯМР-изображениясоставляет3 минуты, а цветного12 минут. Имеетсявозможностьуменьшить этовремя в 3 раза.

ПРИМЕНЕНИЕ ЯМР — ИНТРОСКОПИИВ МЕДИЦИНЕ

Присопоставленииразличныхметодов полученияЯМР- изображенийобычно указываюттри характеристическихпараметра:

Отношение сигнала к шуму .

Время получения ЯМР- изображения .

Пространственное разрешение .

Отношениесигнала к шумуравно отношениюЭДС, индуцированнойв приемной РЧ-катушке, к среднейквадратическойамплитудетепловых шумовUn:

S / N = x/ Un,

где

Un=(4kTcRDn)1/2;

Tc-– абсолютнаятемпературакатушки; R– электрическоесопротивление; Dn– ширина полосычастот всейприемной системы. Так как ЯМР-сигналы регистрируютфазово- чувствительнымдетектором, то в формулудля отношенияS / N входит отношениеамплитуд сигналов, а не энергий. ЭДС равна

x@(В1)хуМwVs»wB(B1)xyVs»w2Vs(B1)xy

приnоі5МГц.В РЧ- катушкесоленоидальноговида поле В1для единичноготока равно

В1=/>ґ/>n >>1 ,

гдеа — радиус катушки; 2b — ее высота; m— восприимчивостьсвободногопространства; n — число витковв катушке. Сучетом скин- эффекта электрическоесопротивлениекатушки />

R 3/2*h*(ra n2)/ (2dg) @n >>1,

6

гдеr— сопротивлениекатушки; h»3 — 6 — фактор близости; d— толщина скин-слоя.В области частотnЈ1МГц отношениесигнала к шумуизмеряетсякак степень7/4 от лармовойчастоты. Привысоких частотах, когда основныепотери РЧ- мощностипроисходятв образце, этосоотношениепереходит влинейное. Дляобъектов большихразмеров, напримердля тела человека, необходимоучесть скин-эффект и электрическоесопротивлениетканей, котороеравно »1W, а толщина скин-слоя составляет80 мм при n= 40 МГц. Из-заослабленияРЧ- поля уголнутации qстановитсяфункцией глубиныz:

qp/2 =B1tpexp(- z/d).

Разбросугла нутациипо глубинекомпенсируют, выбирая длякаждой глубиныz соответствующуюамплитуду РЧ-поля.

Моделирующиерасчеты эффектовослабленияи сдвига пофазе электромагнитногополя в различныхтканях человекапоказывают, что в ЯМР- интроскопах, предназначенныхдля полученияЯМР- изображенийчеловека, частотаЛармона недолжна бытьболее 10 МГц .

Телочеловека, помещенноев РЧ- катушкуЯМР- интроскопа, можно рассматриватькак электрическоесопротивлениес Z = 1.87 W, которое включенопоследовательнос электрическимсопротивлениемсоленоидальнойРЧ- катушки, имеющей R = =1.56 W. При этом полноеэффективноесопротивлениеравно R’ = R + Z = 3.43 W. Амплитудашума Unвозрастаетв />= />раза. Именново столько раз(и не больше!)возрастаетотношениесигнала к шуму, если охладитьРЧ- катушку досверхпроводящегосостояния.Приведеннаявыше оценкаотношениясигнала к шумуверна для прямогометода сканирования, и во всех интегральныхи многопланарныхметодах полученияЯМР- изображенийотношениесигнала к шумув эквивалентныхусловиях значительновыше. Указанныйфактор позволяетснизить требуемоевремя полученияЯМР- изображениявплоть до 1с.

Важноепреимуществометодов интроскопиипри помощиядерного магнитногорезонанса втом, что здесьнет ионизирующегоизлучения.Этот факт сталрешающим стимуломбыстрогораспространенияЯМР- интроскоповв клиниках. Впроцессе съемаданных о ЯМР-изображениитело человекаподвергаетсядействию трехагентов: статическогомагнитногополя, переключаемыхили осцилирующихградиентныхмагнитных полей, а также импульсныхрадиочастотныхполей. Статическоемагнитное полеможет вызватьгенетическиеили биохимическиеэффекты, а такжеэффекты наклеточномуровне. Вплотьдо индукциимагнитногополя 2 Тл указанныхэффектов ненаблюдалось. Статическоемагнитное полеможет изменятьскоростьраспространенияимпульсовэлектрическогополя по нервам. Согласнотеоретическимоценкам, изменениеуказанногофактора на 10% должно наступить в полях с индукцией24 Тл и более. Вэкспериментах, проведенныхв магнитномполе 2 Тл в течение4ч никаких измененийв скоростипроводимостинервов обнаруженоне было. Искомоеявление маскируетэффект изменениятемпературытела. Повышениетемпературытела на 0.1°С приводилок вариациямрассматриваемогофактора на 2 — 4 %.

В сильныхмагнитных поляхнаблюдаютаномалии вэлектрокардиограммесердца. Придвижении кровив магнитномполе возникаетдополнительнаяЭДС. Наблюдаемыйэффект, которыйрастет линейнос индукциеймагнитногополя вплотьдо 2 Тл и исчезаетсразу же послевыключениястатическогомагнитногополя, используютдля изученияпотока кровив сердце. Приэтом не возникаютни аритмия, ниизменения в

7

частотесокращениясердца, ни измененияв давлениикрови и не происходитникаких химическихизменений .

Исследованиеповедениябактерий игенетическиеисследованиялимфоцитовкрови человекапри помощиметодики, оченьчувствительнойк слабым примесямтоксическихвеществ и культрафиолетовомуоблучению, непозволилиобнаружитькакие- либовредные эффектывплоть до индукциимагнитногополя »1 Тл.

Переключаемыеи осцилирующиеградиентныемагнитные полямогут создатьнедопустимовысокие значениявнутреннейЭДС. При скоростипереключения3 Тл/с возникаютэлектрическиетоки с плотностьюоколо 3 мкА/см2, которые могутвызвать нетепловыебиологическиеэффекты. Количественныйанализ показал, что для градиентнойкатушки диаметром20 см допустимоезначение скоростипереключениямагнитногополя равноdB/dt = 1 Тл/с. Это значениележит нижепорога возбуждениянервов (»3*103мкА/см2), порога свертываниякрови в сердце(102— 103мкА/см2), порога наблюдениявспышек светав глазах человекапод действиемэлектродовна голове человека(»17 мкА/см2), а также порогаэффекта магнитныхфосфенов (»5 мкА/см2).Специальныеэкспериментыпоказали, чтопатологическиеизменения вкрови отсутствуютпри скоростипереключениямагнитногополя »500 Тл/с. Было замечено, что порог указанныхэффектов зависиттакже от формыфункции, описывающейвариации магнитногополя во времени. Синусоидальныесигналы несоздают практическоговреда в интервалечастот 30 — 65 Гц итолько асимметричныеформы сигналовдают заметныеизменения этихфакторов напациентах.

Радиочастотноеполе ЯМР- интроскопасоздает нагревтканей. Установленныйверхний порогравен 4 Вт/кгпри временивоздействияменее 10 мин. и1.5 Вт/кг при длительномоблучении.Основной обогревпроисходитна поверхноститела. Тело теряеттепло за счетизлучения ипрямого охлаждения. При низкойвлажностивоздуха и мощностиоблучения 4Вт/кг в течение10 мин. температуратела повышаетсяна 0.7°С .

Тепло, выделяемоев тканях человекаво время сеансаоблучения РЧ-полем, измеряютпо добротностисистемы с пациентоми без пациента.

Наблюденияза поведениемотдельныхклеток, поискгенетическихповрежденийи аберрацийв хромосомахпоказали, чтокомплекс факторов, характерныхдля ЯМР- интроскопии, не создаетвредных эффектов.

ЯМР-изображениянесут важнуюинформациюо химии физиологическихпроцессов, оструктуре идинамике тканейна молекулярномуровне и какследствие этогодают принципиальноновые возможностидля медицинскойдиагностики. Это свойствои безвредностьЯМР- интроскопиистали решающимстимулом быстроговнедрения ЯМР-интроскопиив медицинскиеклиники. СовременныеЯМР- интроскопыдают пространственноеразрешение1ґ1ґ4 мм при времениполученияизображенияоколо 100 с, позволяютодновременнополучатьлокализованныеспектры химическихсдвигов ядер31Ри 13Св естественнойконцентрации. Одновременноили с небольшимразрывом вовремени можнополучить каканатомическуюинформацию, так и данныеоб обмене веществв тканях (метоболизме). Время полученияспектра 31Рравно 10 и 16 мин.для спектра13С. Положение иотносительныеинтенсивностипиков в спектре31Руказывают наотклоненияот нормы в тканяхпод действиемишемии, злокачественнойопухоли, нарушенияобмена и демонстрируютрезультатытерапии. Спектры13Ссодержат информациюоб уровнетриглицеридаи гликогена. На ЯМР- изображенияхможно отобразить:

Время спин- решеточной релаксации Т1 ;

8

2.Время спин- спиновой релаксации Т2;

3.Коэффициентдиффузии молекул;

Особенноценную информациюнесут ЯМР-изображениясосудистойсистемы, спиновогомозга, головногомозга, легкихи средостения. Все случаизлокачественныхопухолей, обнаруживаемыхпри помощиреконструктивнойрентгеновскойтомографии, идентифицируются на ЯМР- изображенияхядра водорода. Накоплен большойопыт клиническогоисследованияголовного мозгачеловека припомощи ЯМР-интроскопии. Всего былообследовано140 пациентов сшироким спектромневрологическихзаболеваний. ПреимуществоЯМР- изображенийв том, что наних серое веществомозга отображаетсяс высоким контрастом, который недоступендля рентгеновскойреконструктивнойтомографии. Отсутствуютартефакты, создаваемыекостными тканямив рентгеновскойреконструктивнойтомографии, отображаютсяпараметры опотоке жидкостей.

Большойнабор параметровна ЯМР- изображенияхпозволяет свысокой достоверностьюобнаружитьтакие патологическиепроцессы, какэдема, инфекции, злокачественныеопухоли иперерожденияткани. Особенновысокую чувствительностьк мозговойэдеме даютсигналы спиновогоэха. ГлавныйнедостатокЯМР- интроскопиив том, что наЯМР- изображенияхнет информациио структурекостей. Дляэтой цели необходимоиспользоватьреконструктивнуюрентгеновскуютомографию.

ЯМР-интроскопиядает уникальнуювозможностьсвоевременнообнаружитьобразованиемиелита вразвивающемсяплоде и приоценке мозговыхнагноений удетей.

Результатыпервого опытаиспользованияЯМР- интроскопиив педиатрииявляютсяобнадеживающим. При помощипланарногометода полученияЯМР- изображенийс регистрациейэхо- сигналаза малые долисекунды получаютизображениялегких, сердца, и средостениебез артефактовдвижения. Иначеговоря, съемданных ведутв реальноммасштабе времени. Время полученияизображенияс разрешением6 мм и толщиной8 мм равно 35 мс. Сигналом — мониторомявляетсяэлектрокардиограмма. За 4.5 минутыполучают 512 ЯМР-изображений-32 среза с 16 кинокадрамина каждый срез. Таким образом, регистрируемыеданные имеютчетырехмернуюструктуру. Спомощью ядерногомагнитногорезонансаполучены результатыобследованиядетей в возрастеот 3 до 14 месяцеви сняты изображениялевого желудочногосердца. Методыангиографиибыли в этихслучаях бессильны.

Описаныслучаи, когдазлокачественныеопухоли в головноммозге на раннемэтапе развитиябыли обнаруженытолько на ЯМР-изображенияхи были едвазаметны нарентгеновскихтомограммах.Эти и другиеисследованияубедительносвидетельствуюто том, что внейрологическойдиагностикенаступает новаяэра .

В другихработах былопоказаноэкспериментально, что анатомическаяинформацияи данные ометаболизмев головноммозгу человекамогут бытьполучены наодной установке. Вопреки общепринятымпредставлениям, был построенЯМР- интроскопдля головногомозга человекана очень высокойрезонанснойчастоте 63.9 МГцпри индукциимагнитногополя 1.5 Тл и щелевомрезонатореРЧ- поля. Былодостигнутоповышениеотношениясигнала к шумув 11 раз по сравнениюс системой, работающейв магнитномполе с индукцией0.12 Тл. ЛокализованныеЯМР- спектрывысокого разрешения31Р, 13Си 1Нбыли полученыпри помощиповерхностнойкатушки. Такимобразом, методполучениясовместныхданных об анатомиии о биохимиитканей в мозгучеловека становитсятрадиционным.

9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Историянауки учит нас, что каждоеновое физическоеявление илиновый методпроходит трудныйпуть, начинающийсяв момент открытияданного явленияи проходящийчерез несколькофаз. Сначалапочти никомуне приходитмысль о возможности, даже весьмаотдаленной, примененияэтого явленияв повседневнойжизни, в наукеили технике. Затем наступаетфаза развития, во время которойданные экспериментовубеждают всехв большойпрактическойзначимостиданного явления.Наконец, следуетфаза стремительноговзлета. Новыеинструментывходят в моду, становятсявысокопродуктивными, приносят большуюприбыль ипревращаютсяв решающийфактор научно-техническогопрогресса.Приборы, основанныена когда-тодавно открытомявлении, заполняютфизику, химию, промышленностьи медицину.

Наиболееярким примеромизложеннойвыше несколькоупрощеннойсхемы эволюциислужит явлениемагнитногорезонанса, открытое Е. К.Завойским в1944 г. в формепарамагнитногорезонанса инезависимооткрытогоБлохом и Парселломв 1946 г. в видерезонансногоявления магнитныхмоментов атомныхядер. Сложнаяэволюция ЯМРчасто толкаласкептиков кпессимистическимзаключениям. Говорили, что“ ЯМР мертв “, что “ ЯМР себяполностьюисчерпал “.Однако вопрекии наперекорэтим заклинаниямЯМР продолжалидти впереди постояннодоказывал своюжизнеспособность. Много раз этаобласть наукиоборачиваласьк нам новой, часто совсемнеожиданнойстороной идавала жизньновому направлению. Последниереволюционизирующиеизобретенияв области ЯМР, включая удивительныеметоды полученияЯМР- изображений, убедительносвидетельствуюто том, что границывозможногов ЯМР действительнобезграничны. ЗамечательныепреимуществаЯМР- интроскопии, которые будутвысоко оцененычеловечествоми которые сейчасявляются мощнымстимуломстремительногоразвития ЯМР-интроскопиии широкогопримененияв медицине, заключаютсяв очень малойвредности дляздоровья человека, свойственнойэтому новомуметоду.

/>/>

МИНИСТЕРСТВООБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

РФ

ВЛАДИМИРСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА РТ и РС

РЕФЕРАТ

НАТЕМУ :

“ ДИАГНОСТИКА С ПОМОЩЬЮ

ЯДЕРНОГОМАГНИТНОГОРЕЗОНАНСА “

ВЫПОЛНИЛ:

СТ- Т ГР. МИД- 194

ШАБАНОВР. В.

ПРИНЯЛ:

СОХНО О.Н.

ВЛАДИМИР, 1997

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие........................................................................................................1

Радиочастотныекатушки............................................................................1

Съеми обработкаданных..............................................................................3

Системыотображенияданных...................................................................4

ПрименениеЯМР- интроскопиив медицине............................................5

Заключение..........................................................................................................9

10

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

1.Сороко Л. М. Интроскопияна основе ядеоногомагнитногорезонанса — М: Энергоатомиздат,1986

2.АбрагамА. Ядерный магнетизм: пер. с англ. / Подред. Г. В. Скроцкого.- М.: Изд- во ионостр.лит., 1963. — 551с.

3.ФеррарТ., Беккер Э.Импульснаяи фурье — спектроскопияЯМР: пер. с англ./ Под ред. Э. И.Федина. — М.: Мир, 1973. — 164с.