Slika magnetske rezonance (MRI) - princip rada

1973. američki kemičar Paul Lauterbur objavio je članak u časopisu Nature, pod naslovom „Stvaranje slike korištenjem inducirane lokalne interakcije; primjeri temeljeni na magnetskoj rezonanci. " Kasnije će britanski fizičar Peter Mansfield ponuditi napredniji matematički model stjecanja slike cijelog organizma, a 2003. godine istraživači će dobiti Nobelovu nagradu za otkrivanje MRI metode u medicini.

Značajan doprinos stvaranju suvremene magnetske rezonancije dat će američki znanstvenik Raymond Damadyan, otac prvog komercijalnog MRI aparata i autor djela „Otkrivanje tumora pomoću nuklearne magnetske rezonancije“, objavljenog 1971.

Ali da budemo iskreni, valja napomenuti da je mnogo prije zapadnih istraživača, 1960. godine, sovjetski znanstvenik Vladislav Ivanov već detaljno iznio principe MR-e, ipak je o autorskom certifikatu dobio tek 1984. godine ... Ostavimo raspravu o autorstvu i na kraju pogledajte općenito ocrtati princip rada magnetske rezonancije.

U našim organizmima ima puno vodikovih atoma, a jezgra svakog vodikovog atoma je jedan proton, koji se može predstaviti kao mali magnet, koji postoji zbog prisutnosti ne-nultog spina na protonu. Činjenica da jezgra vodikovog atoma (protona) ima zavrtanje znači da se vrti oko svoje osi. Također je poznato da vodikovo jezgro ima pozitivan električni naboj, a naboj koji se okreće zajedno s vanjskom površinom jezgre je poput male zavojnice sa strujom. Ispada da je svaka jezgra vodikovog atoma minijaturni izvor magnetskog polja.

Ako su sada mnoge jezgre vodikovih atoma (protona) smještene u vanjsko magnetsko polje, tada će početi pokušavati navigirati ovim magnetskim poljem poput strelica kompasa. Međutim, tijekom takvog preusmjeravanja, jezgre će početi precjenjivati ​​(kao što se giroskopska os precesira kada se pokušava naginjati), jer je magnetski trenutak svake jezgre povezan s mehaničkim trenutkom jezgre, s prisutnošću spina koji je spomenut gore.

Pretpostavimo da se vodikova jezgra postavila u vanjsko magnetsko polje s indukcijom od 1 T. Frekvencija recesije u ovom će slučaju biti 42,58 MHz (ovo je takozvana Larmorova frekvencija za dano jezgro i za određenu indukciju magnetskog polja). A ako sada imamo dodatni učinak na ovu jezgru s elektromagnetskim valom s frekvencijom od 42,58 MHz, pojavit će se fenomen nuklearne magnetske rezonancije, tj. Amplituda precesije će se povećavati jer će vektor ukupne magnetizacije jezgre postati veći.

A postoji i jedna milijarda milijardi takvih jezgara koje mogu precijeniti i odjeknuti. Ali budući da magnetski trenuci svih jezgara vodika i drugih tvari u našem tijelu djeluju jedni s drugima u svakodnevnom svakodnevnom životu, ukupni magnetski trenutak cijelog tijela je nula.

Djelujući na protone radio-valovima, oni dobivaju rezonantno pojačanje oscilacija (povećanje amplituda recesija) ovih protona, a nakon završetka vanjskog djelovanja, protoni se teže vraćaju u svoja početna stanja ravnoteže, a zatim sami emitiraju fotone radio valova.

Stoga se u uređaju za magnetsku magnetsku reakciju tijelo osobe (ili neko drugo tijelo ili predmet koji se proučava) periodično pretvara u skup radijskih prijemnika ili skup radijskih odašiljača. Istražujući na ovaj način mjesto po površini, aparat gradi prostornu sliku raspodjele vodikovih atoma u tijelu.I što je veća jakost magnetskog polja tomografa - više atoma vodika vezano za ostale atome koji se nalaze u blizini (može se ispitati veća razlučivost snimka magnetske rezonancije).

Suvremeni medicinski tomografi kao izvori vanjskog magnetskog polja sadrže supravodljivi elektromagnetiohlađena tekućim helijem. Neki se otvoreni tomografi koriste trajni neodim magneti.

Optimalna indukcija magnetskog polja u MRI stroju je sada 1,5 T, omogućava vam dobivanje prilično kvalitetnih slika mnogih dijelova tijela. S indukcijom manjom od 1 T, neće biti moguće napraviti visokokvalitetnu sliku (dovoljno visoke rezolucije), na primjer, male zdjelice ili trbušne šupljine, ali takva su slaba polja prikladna za dobivanje konvencionalnih MRI slika glave i zglobova.

Za ispravnu prostornu orijentaciju, uz konstantno magnetsko polje, magnetska zavojnica koristi i gradijentske zavojnice, koje stvaraju dodatnu uznemirenost gradijenta u jednoličnom magnetskom polju. Kao rezultat, najjači rezonantni signal je lokaliziran preciznije u jednom ili drugom odjeljku. Snaga i radni parametri gradijentskih zavojnica - najznačajniji pokazatelji u MRI - rezolucija i brzina tomografa ovise o njima.