Физические основы МРТ Принцип работы и схема МР-томографа. Качество

Александр Александрович

= 10 000 Гс
Напряженность магнитного поля земли у экватора 0,5

Гс

Тл

Гибридные
10-15 т; 0,4 Тл

Сверхпроводящие
-263 -269 С (4-10 К); до 8

Тл; « квенч »

гамма-камеры, компьютерные томографы

5 Гаусс = 0,0005 Тл
Нейростимуляторы и биостимулирующие приборы,

например искусственный водитель ритма

10 Гаусс = 0,001 Тл
Магнитные носители информаци: диски, дискеты, мегнитные ленты, кредитные карты
Экранированные фотоумножители, гамма-камеры, компьютерные томографы, цветные мониторы

20 Гаусс = 0,002
Компьютеры, дисковые носители, механические часы

катушки В1 должно быть перпендикулярно основному полю В0 РЧ –

магнитное поле внутри катушки однородное

которые получаются за счет энергии с противоположного края электромагнитного спектра

в сравнении с рентгеном и радиоизотопными методами, что позволяет утверждать о безвредности метода.

оболочки. Ядра, помимо других частиц, содержат протоны - частицы с

положительным электрическим зарядом. Протоны имеют сходство с микропланетами, подобно которым они постоянно вращаются вокруг оси, другими словами, они обладают спином, т.е. механическим моментом движения, что сопровождается появлением вращающегося электрического заряда.

образующей конуса) и этот тип вращения называют прецессией


угловая частота

Лармора Мгц

гиромагнитное отношение, характеризует отношение механических и магнитных свойств ядра, зависит от типа ядра Мгц/Тл

Напряженность магнитного поля Тл

1946 г. – измерения МР сигналов
Нобелевские лауреаты
1946-открытие Ф.Блохом и Р.Парселлом

эффекта ядерного магнитного резонанса.

1950 - Е.Ханн применил импульсное возбуждение спиновой системы.

друга, но поскольку всегда больше параллельных протонов с низким энергетическим

уровнем суммарный магнитный вектор оставшихся протонов направлен в продольном направлении по отношению к наружному магнитному полю.

вдоль магнитных силовых линий,
-протоны с низким уровнем энергии имеют параллельное

наружному магнитному полю направление и по количеству преобладают,
-протоны совершают вращение, которое напоминает волчек,
-это движение называется прецессией,
-частота прецессии зависит от напряженности внешнего магнитного поля, описывается уравнением Лармора,
-протоны, векторы которых направлены в противоположных направлениях, нейтрализуют друг друга магнитными взаимодействиями,
-радиочастотный импульс, имеющий ту же частоту, что и прецессирующие протоны, может вызвать резонанс, что приводит к уменьшению продольной намагниченности,
-РИ заставляет также прецессировать протоны синхронно, в фазе, что вызывает появление нового вектора намагниченности - поперечной намагниченности.
При выключении РИ импульса:
-продольная намагниченность снова увеличивается; продольная релаксация описывается как постоянная Т1 или время продольной релаксации,
-поперечная намагниченность уменьшается и исчезает; она описывается постоянной времени Т2 (время поперечной релаксации);
-продольная и поперечная релаксация - разные и независимые процессы.

некоторое время t после подачи первого возбуждающего радиочастотного 90о-импульса дополнительного

180о-импульса, который «разворачивает» релаксирующие спины на 180 о, и они оказываются зеркально отраженными по отношению к плоскости XY (в эту плоскость спины поворачиваются после подачи 90о-импульса), где через время t спины снова соберутся, формируя сигнал спинового эхо.

результате чего меняется на противоположное направление релаксации спинов, при этом

быстро релаксирующие (из-за спин-спиновой релаксации и действия градиента и неоднородности магнитного поля) спины оказываются дальше от исходного положения, к которому из-за изменения направления стремятся спины.

Импульсная последовательность GE градиентное-эхо

было уже отмечено, ИП IR позволяет избирательно подавлять (точнее нивелировать)

сигнал той или иной ткани, так как при выборе TI равной 0,69 времени спин-решеточной релаксации T1 этой ткани ее сигнал будет равен нулю: так при коротких значениях TI (порядка 90-130 мс) можно полностью убрать сигнал жировой ткани – в этом случае последовательность называют инверсия-восстановление с коротким временем TI (Short TI Inversion-Recovery или STIR), а при больших значениях TI (порядка 1800-2500 мс) нулю будет равен МР-сигнал церебро-спинальной жидкости – в этом случае последовательность получила название инверсия-восстановление с подавлением сигнала свободной жидкости (Fluid Attenuated Inversion-Recovery или FLAIR).

пути движения молекул нарушает и делает этот процесс частично направленным.

Диффузия характеризуется коэффициентом диффузии D, который зависит от многих факторов, в частности от вязкости. Основной принцип диффузионной МРТ – хаотическое движение приводит к нормальному распределению фаз.

демиелинизирующих процессах.

сигнал
Т1 взвешенность
Используя более короткие TR, появляются различия в интенсивности сигнала

между тканями, определяемые по разнице показателей Т1. Результирующая картина называется Т1-взвешенным изображением. Это означает, что разница в интенсивности сигналов между тканями в этой картинке - это контраст, возникающий вследствие разницы между Т1 (таким образом, можно предположить, что с укорочением TR кон­траст­ность изображения возрастает и наоборот)

высокий сигнал
Протонная взвешенность
Протонная плотность или насыщенность протонами, которую также называют

спиновой плотностью, влияет на степень контрастности тканей на изображении, она может быть пред­став­лена следующим образом.

слабый сигнал
Т2 взвешенность
для получения поперечной намагниченности и соответственно Т2 -

взвешенного изображения - это послать 90 градусный импульс. Сразу же после выключения 90 импульса вектор поперечной намагниченности максимален. Однако эта намагниченность постепенно исчезает вследствие Т2 - эффектов

(мс)
Время (мс)
Т1 эффект – снижается
Амплитуда МР сигнала - растет
Т2 эффект

– снижается
Амплитуда МР сигнала - падает

слабо накапливающая КВ

будет линейно меняться вдоль этой оси, то частота прецессии протонов

w будет линейно связана с их расположением (координатой) по выбранной оси. То есть будет осуществлено частотное пространственное кодирование положения точек по одной из осей

Как получается изображение

П. Лаутербур (1973)

1971 - первые публикации работ, выполненных
на серийных МР-спектрометрах.
1972 год - П.Лаутербур - метод получения двухмерного изображения с помощью эффекта ЯМР.

анализа на компьютере.

Х количество строк
Толщина
слоя
Воксел

наложения частот, и т.д.)

Аппаратные (расстройка и шумы)

в зависимости от выбранного эхо-интревала TE относительный фазовый угол протонов

жировой ткани и воды может составлять 0о (спины находятся в фазе) либо 180о (спины воды и жировой ткани находятся в противофазе, то есть сигнал жировой ткани будет вычитаться из общего эхо сигнала протонов ткани)