Lektsii_DSiK_MRT
.pdf
Тема 2 |
1 |
МАГНИТО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ
2.1. Этапы развития МРТ |
2 |
В 1972 г. химик Paul C. Lauterbur
получил первое двухмерное ЯМР-изображение двух малых образцов воды, находящихся в пробирках диаметром 1 мм.
В конце 1960 годов Раймонд Дамадиан
обнаружил, что злокачественная ткань отличается от нормальной ЯМР параметрами. Он предположил, что на основании этих различий можно характеризовать ткани. Опираясь на это открытие, в 1974 году он получил первое ЯМР изображение опухоли у крысы. В 1977 году Дамадиан и его помощники сконструировали первый сверхпроводящий ЯМР сканер и получили первое изображение тела человека, сканирование которого заняло почти 5 часов.
2.2 Аппаратное обеспечение МРТ |
3 |
|
Типы магнитов |
||
|
||
Постоянные магниты |
|
Резистивные магниты
Сверхпроводящие магниты |
4 |
|
РЧ катушки |
5 |
|
|
Объемные (квадратурные) катушки |
Поверхностные катушки |
Катушка |
Катушка |
Поверхностные |
Плечевая |
|
катушки |
катушка |
|||
для головы |
для колена |
|||
|
|
Катушки с фазовой решеткой
Катушка |
Катушка |
|
для шеи |
||
для позвоночника |
||
|
Квадратурная
катушка |
Катушка с решеткой |
|
|
с решеткой для |
для позвоночника |
|
|
всего тела |
|
2.3 Физические основы МРТ |
6 |
|
Намагниченность |
||
|
||
Ядро водорода (т.е. отдельный протон) имеет два важных |
|
|
свойства: электрический заряд и спин. Магнитный момент |
|
пропорционален квантовому числу I, обычно называемому ядерным спином: I
Разность энергий E между двумя состояниями определяется следующим
уравнением: |
E 0 B0 |
|
|
|
|
– гиромагнитное отношение (зависит от размера и формы ядра), |
||
h / 2 |
– постоянная Планка, |
|
0 |
– частота электромагнитного излучения, необходимая для перехода из |
|
состояния в состояние.
B0
Распределение ядер при отсутствии (а) и наличии (б) внешнего магнитного поля и прецессия магнитного момента (в)
Подходящие элементы для МРТ |
7 |
|
Когда мы помещаем человека в магнитное поле, с протонами водорода происходят интересные изменения:
1. Они выстраиваются |
2. Они прецессируют или "колеблются" |
|
благодаря наличию магнитного момента атома. |
||
вдоль магнитного поля |
||
|
||
двумя способами – |
|
|
параллельно |
|
|
или антипараллельно. |
|
Они прецессируют с Ларморовой частотой. |
8 |
Ларморовая частота может быть вычислена из следующего соотношения: |
Moriel NessAiver, Ph. D., вычислил, сколько избыточных протонов содержится в одном вокселе (элементе объемного изображения) в системе 1.5T:
9
Суммарная намагниченность
(сумма всех крошечных магнитных полей каждого протона) ориентирована по направлению магнитного поля системы.
Суммарный вектор намагниченности есть сумма магнитных моментов атомов:
M 0 1 2 ... i
Вектор (красная стрелка) имеет направление и силу. Представим систему координат, которая является ничем иным, как совокупностью осей X, Y и Z.
Ось Z всегда ориентирована по направлению главного магнитного поля, в то время как X и Y направлены под определенными углами к Z. На рисунке мы видим (красный) суммарный вектор намагниченности, одинаково направленный с осью Z. Суммарную намагниченность назовем Mz или продольной намагниченностью.
Для получения изображения не достаточно поместить пациента в магнит. 10 Дальнейшие шаги могут быть разделены на:
возбуждение, релаксацию, сбор данных, обработку и вывод на экран.
Возбуждение
Посылая РЧ импульс с центральной частотой, с некоторой силой (амплитудой) и в течение
определенного периода времени, можно вращать вектор суммарной намагниченности в плоскости, перпендикулярной оси Z, в данном случае плоскости X-Y.
Мы просто "перевернули" суммарный вектор намагниченности на 90°. Параметр последовательности импульсов, как угол переворота (FA - Flip Angle), который указывает угол отклонения суммарного вектора намагниченности. Этот вектор возможно поворачивать на любой угол в пределах от 1°до 180°. Пока мы только используем FA, равный 90°. Этот процесс называется возбуждением.