МРТ
Кузнецова А.П.
(ББС-201)
Введение
Магнитно-резонансная томография – метод лучевой диагностики,
основанный на использовании магнитного поля и радиоволн для получения
послойных и объемных изображений органов и тканей, восстановленных
математическими методами.
Мы рассмотрим:
• Физические основы МРТ
• Различные методы МРТ
• Основные элементы магнитно-резонансного томографа
• Типы МР-томографов
• Сравнение методов КТ и МРТ
• Достоинства и недостатки метода МРТ
2/21
Основатели МРТ
Метод основан на явлении ядерно-магнитногорезонанса(ЯМР), открытого в 1946
году Ф.Блохом и Р.Перселлом в 1946 году.
В начале 1970-х годов британский ученый Пол Лотербург открыл возможность
получать двухмерное изображение с помощью создания градиента в магнитном поле.
Питер Мэнсфилд создал математическую систему, способную преобразовывать
эти сигналы в двухмерное изображение.
Феликс Блох
(1905-1983г.,США)
Эдвард Миллс Парселл Пол Лотербур
(1912-1997г.,США)
Питер Мэнсфилд
3/21
(1929-2007г., США) (1933-2017г.,Великобритания)
Физические основы ЯМР
а) Протоны вращаются 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
4/21
Этапы МР исследования
а) объект помещается в сильное магнитное поле. Все векторы направлены вдоль вектора В0;
б) подается радиочастотный резонансный 90° сигнал. Спины направлены перпендикулярно вектору В0;
в) после этого происходит возврат
намагниченность) - Т1 релаксация;
к
первоначальному
состоянию
(возрастает
продольная
г) из-за негомогенности магнитного поля в зависимости от удаленности от центра магнита спины
начинают вращаться с разной частотой - происходит расфазировка
5/21
Основное отличие метода МРТ
В МРТ самым важным
фактором в формировании
изображения
является
скорость восстановления
ядер после воздействия
радиоволн
(скорость
релаксации).
Например,
высокая плотность кости
не влияет на контраст
изображения в МРТ.
Изображение одной и той же области головного мозга при
РКТ и МРТ
6/21
Т1- и Т2-взвешенные изображения
T1 – время продольной релаксации; изображения показывают анатомию и
жир нормальных мягких тканей.
Т2 – время поперечной релаксации; изображения оптмально показывают
жидкости и аномалии (например опухоли, воспаления, травмы).
На практике Т1 и Т2 – взвешенные изображения дают дополнительную
информацию, так что они оба важны для описания нарушений.
7/21
Сравнение изображений при продольной(Т1) и
поперечной(Т2) релаксации.
8/21
Традиционные методы МРТ
1.Бесконтактная МРТ (простая).
2.МРТ с контрастом
Злокачественная внутримозговая опухоль:
• А - Т2-взвешенное изображение, показывающее образование в левых
теменной и затылочной долях;
• В - постконтрастное Т1-взвешенное изображение, усиление
визуализации
9/21
Новые методики МРТ
1.
2.
3.
4.
SWI - хорошо улавливаются сигналы металлсодержащих частиц,
например гемоглобина крови, четко визуализируются сосуды.
Ag
бесконтрастная
МР-ангиография,
позволяет
визуализировать сосуды
ДВИ (диффузионно-взвешенное изображение) - позволяет
установить места, где нарушена диффузия водорода
Трехмерная реконструкция - визуализация различных очагов.
10
10/21
ФМРТ и МР-трактография
5. Функциональная магнитно-резонансная томография ФМРТ. Метод измеряет
гемодинамические реакции, вызванные нейронной активностью головного и
спинного мозга на основе оксигенации крови
6. МР-трактография - позволяет на основе данных диффузионно-тензорного
картирования определить направление преимущественного движения молекул
воды, происходящего вдоль миелиновых оболочек проводящих путей, и
осуществить визуализацию нервных волокон головного мозга и других
органов.
11/21
Основные элементы магнитно-резонансного томографа
Для получения МР сигнала и последующего изображения используют
постоянное магнитное поле
и радиочастотный сигнал, который изменяет
магнитное поле.
Основные элементы любого МР-томографа:
1.
Магнит, который создает внешнее постоянное магнитное поле с
вектором магнитной индукции В0. Одним из основных требований,
предъявляемых
к
магнитному
полю, является его
однородность в центре тоннеля;
2.
Градиентные
катушки,
поле в трех направлениях в центре
область исследования;
3.
Радиочастотные катушки, которые используются для электромагнитного
возбуждения протонов в теле пациента (передающие катушки) и для
регистрации ответа сгенерированного возбуждения (приемные катушки).
Иногда приемные и передающая катушки совмещены в одну при
исследовании различных частей тела, например, головы.
которые создают слабое магнитное
магнита, и позволяют выбрать
12/21
РЧ-катушки
13/21
Устройство МРТ
14/21
Комната оператора (пультовая)
15/21
Типы МР-томографов
Взависимости от напряженности магнитного поля
различают несколько типов томографов:
- от 0,1 до 0,5 Тл - низкопольный;
- от 0,5 до 0,9 Тл - среднепольный;
- от 1 до 3 Тл - высокопольный;
- более 3 Тл - сверхвысокопольный
16/21
Магниты для МР-томографов
• 1) постоянные магниты, которые построены из ферромагнитных
материалов. Недостаток: большой вес при небольшой силе
индукции - до 0,3 Тл;
• 2) электромагниты, или резистивные магниты, представляющие
собой соленоид, по которому пропускают сильный электрический
ток. Недостаток: они требуют мощной системы охлаждения,
потребляют много электроэнергии,
• 3) Сочетание резистивного и постоянного магнита дают
гибридные магниты, в которых получаются более сильные, чем в
постоянных магнитах, поля.
• 4) Сверхпроводящие магниты - наиболее распространены в
высокопольных
томографах.
Недостаток:
громоздкие,
дорогостоящие системы охлаждения с применением сжиженных
17/21
инертных газов (гелий Не, азот N).
Виды МР-томографов
МРТ закрытого типа
МРТ открытого типа
18/21
Сравнение методов КТ и МРТ
КТ
Принцип метода
МРТ
Метод основан на свойстве рентгеновских Метод
основан на явлении
лучей поглощаться тканями различной ядерного магнитного резонанса.
плотности.
19/21
Время действия
Область применения
Противопоказания
10-15 с
диагностика заболеваний
костной ткани
20-25 (до 50) мин
суставов
и
Исследование мягких тканей
не
рекомендуется
беременным противопоказано, при
женщинам, кормящим матерям, и детям
метал.
Имплантов,
устройств
наличии
метал.
19/21
Заключение
1.
Преимущества
МР-исследования
является
неинвазивность;
безопасность
электромагнитного излучения; высокая чувствительность метода к водороду (за счет
этого достигается контрастность изображения); возможность получения изображений
практически всех тканей тела за счет изменения времени действия потока РЧ-волн с
высокой дифференциацией мягких тканей; высокая чувствительность метода к
химическим связям различных молекул, что повышает контрастность изображения;
возможность получения трехмерных изображений в любой плоскости – аксиальной,
коронарной, саггитальной; высокая разрешающая способность позволяет исследовать
объекты размером в доли миллиметра.
2.
К недостаткам относятся высокая
чувствительность
к
двигательным
артефактам; ограничение исследований у пациентов, в организме которых имеются
ферромагнитные имплантаты - кардиостимуляторы, автоматические дозаторы
лекарственных средств, имплантированные инсулиновые помпы, искусственные
клапаны сердца с металлическими элементами, стальные имплантаты и др., так как под
влиянием сильного магнитного поля они могут нагреваться, смещаться и травмировать
окружающие ткани; плохая визуализация костных структур из-за низкого содержания
воды.
20/21
Литература
• Зудин, Д.В. Биотехнология: учеб. пособие для вузов в 8 кн. / Д.В.
Зудин; под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. – М. : Высш. шк.,
1987 – 87с.
• Попечителев, Е.П. Аналитические исследования в медицине,
биологии, и экологии: учеб. пособие для вузов / Е.П.
Попечителев, О.Н. Старцева. – М. : Высш. шк., 2003 – 27 с.
• Бусурин, В.И. Волоконно-оптические датчики:физические
основы,вопросы расчета и применения / В.И.Бусурин. – М. :
Энергоатомиздат, 1990 – 256с.
21/21