Московская Медицинская академия имюИ.М.Сеченова
Кафедра лучевой диагностики
Реферат
На тему
магнитно-ядерный резонанс при исследовании спинного мозга
Москва 1999 г.
СОДЕРЖАНИЕ.
| ВВЕДЕНИЕ | Стр.2 | |
| ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ МЕТОДА | Стр.2 | |
| ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МРТ | Стр.2 | |
| ОЦЕНКА МРТ СПИННОГО МОЗГА | Стр.5 | |
| ПОРАЖЕНИЯ СПИННОГО МОЗГА | 5.1 Интрамедуллярные опухоли | Стр.9 |
| 5.2 Экстрамедуллярно-интрадуральные опухоли | Стр.13 | |
| 5.3 Экстрадуральные поражения | Стр.15 | |
| РАССЕЯННЫЙ СКЛЕРОЗ | Стр.19 | |
| ВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ | Стр.20 | |
| ПОВРЕЖДЕНИЕ СПИННОГО МОЗГА | Стр.21 | |
| ТРАВМАТИЧЕСКИЕ ПОРАЖЕНИЯ СПИННОГО МОЗГА И ПОЗВОНОЧНИКА | Стр.22 | |
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ | Стр.23 | |
| СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | Стр.24 | |
1. Введение.
Частота опухолей спинного мозга по отношению к числу больных с органическими заболеваниями ЦНС колеблется от 1,98 до 3% , а при сопоставлении с опухолями головного мозга составляет меньше 15%. В то же время эффективность и успех лечения опухолей спинного мозга во многом зависят от их своевременной диагностики. В течение многих лет оставалась одним из лучших методов диагностики спинальной патологии. Применение водорастворимых KB, особенно в комбинации с компьютерной томографией (КТ-миелография), заметно повысило качество диагностики опухолей, особенно экстрамедуллярно расположенных. Вместе с тем, проблема инвазивности методов и переносимости рентгеноконтрастных веществ стоит по-прежнему остро.
Новым шагом в области улучшения диагностики, а, следовательно, и лечения больных с заболеваниями спинного мозга, стало использование в нейрохирургической практике неинвазивного метода исследования - МР томографии. Возможность с помощью МР томографии одновременно демонстрировать спинной мозг и позвоночник на большом протяжении без введения в субарахноидальное пространство (САП) KB и без использования ионизирующей радиации, определять локализацию и размер опухолей, особенно интрамедуллярных, отграничивать солидный и кистозный компоненты стали предпосылками ее быстрого и широкого применения. В настоящее время МР томография вышла на первое место в диагностике большинства заболеваний спинного мозга и позвоночника, оттеснив на второй план такие методы, как миелография и КТ-миелография.
2. История создания метода.
В 1946 г. группы исследователей в Стэндфордском и Гарвардском университетах независимо друг от друга открыли явление, которое было названо ядерно-магнитным резонансом (ЯМР). Суть его состояла в том, что ядра некоторых атомов, находясь в магнитном поле, под действием внешнего электромагнитного поля способны поглощать энергию, а затем испускать ее в виде радиосигнала. За это открытие Ф. Блоч и Е. Персель в 1952 г. были удостоены Нобелевской премии. Новый феномен вскоре научились использовать для спектрального анализа биологических структур (ЯМР-спектроскопия). В 1973 г. Пауль Лаутербур впервые показал возможность с помощью ЯМР-сигналов получить изображение — он представил изображение двух наполненных водой капиллярных трубочек. Так родилась ЯМР-томография. Первые ЯМР-томограммы внутренних органов живого человека были продемонстрированы в 1982 г. на Международном конгрессе радиологов в Париже.
3. Физические основы метода
Если систему, находящуюся в постоянном магнитном поле, облучить внешним переменным электромагнитным полем, частота которого точно равна частоте перехода между энергетическими уровнями ядер атомов, то ядра начнут переходить в вышележащие по энергии квантовые состояния. Иначе говоря, наблюдается избирательное (резонансное) поглощение энергии электромагнитного поля. При прекращении воздействия переменного электромагнитного поля возникает резонансное выделение энергии.
Магнитно-резонансное исследование опирается на способность ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи. Этим свойством обладают ядра, которые содержат нечетное число нуклонов, в частности H, С, F и P. Эти ядра отличаются ненулевым спином и соответствующим ему магнитным моментом.
Современные МР-томографы «настроены» на ядра водорода, т. е. на протоны (ядро водорода состоит из одного протона). Протон находится в постоянном вращении. Следовательно, вокруг него тоже имеется магнитное поле, которое имеет магнитный момент или спин. При помещении, вращающегося протона в магнитное поле возникает прецессирование протона (нечто вроде вращения волчка) вокруг оси, направленной вдоль силовых линий приложенного магнитного поля. Частота прецессирования, называемая также резонансной частотой, зависит от силы статического магнитного поля. Например, в магнитном поле напряженностью 1 Тл (тесла) резонансная частота протона равна 42,57 МГц.
Расположение прецессирующего протона в магнитном поле может быть двояким: по направлению поля и против него. В последнем случае протон обладает большей энергией, чем в первом. Протон может менять свое положение: из ориентации магнитного момента по полю переходить в ориентацию против поля, т.е. с нижнего энергетического уровня на более высокий.
Обычно дополнительное радиочастотное поле прикладывается в виде импульса, причем в двух вариантах: более короткого, который поворачивает протон на 90°, и более продолжительного, поворачивающего протон на 180°. Когда радиочастотный импульс заканчивается, протон возвращается в исходное положение (говорят, что наступает его релаксация), что сопровождается излучением порции энергии. Время релаксации протона строго постоянно. При этом различают два времени релаксации: t1 — время релаксации после 180° радиочастотного импульса и Т2 — время релаксации после 90° радиочастотного импульса. Как правило, показатель t1 больше Т2.
С помощью специальных приборов можно зарегистрировать сигналы (резонансное излучение) от релаксирующих протонов, и на их анализе построить представление об исследуемом объекте. Магнитно-резонансными характеристиками объекта служат 3 параметра: плотность протонов, T1 и Т2. T1 называют спин-решетчатой, или продольной, релаксацией, а Т2 — спин-спиновой, или поперечной, релаксацией. Амплитуда зарегистрированного сигнала характеризует плотность протонов или, что то же самое, концентрацию элемента в исследуемой среде. Что же касается времени t1 и Т2 то они зависят от многих факторов (молекулярной структуры вещества, температуры, вязкости и др.).
Следует дать два пояснения. Несмотря на то, что метод основан на явлении ЯМР, его называют магнитно-резонансным (МР), опуская «ядерно». Это сделано для того, чтобы у пользователей не возникало мысли о радиоактивности, связанной с распадом ядер атомов. И второе обстоятельство: МР-томографы не случайно «настроены» именно на протоны, т. е. на ядра водорода. Этого элемента в тканях очень много, а ядра его обладают наибольшим магнитным моментом среди всех атомных ядер, что обусловливает достаточно высокий уровень МР-сигнала.
Магнитно-резонансная томография
Магнитно-резонансная томография (МРТ) — один из вариантов магнитно-резонансной интроскопии. МРТ позволяет получать изображение любых слоев тела человека. Большинство современных МР-томографов «настроено» на регистрацию радиосигналов ядер водорода, находящихся в тканевой жидкости или жировой ткани. Поэтому МР-томограмма представляет собой картину пространственного распределения молекул, содержащих атомы водорода.
Система для МРТ (рис.1 стр.4) состоит из магнита, создающего статическое магнитное поле. Магнит полый, в нем имеется туннель, в котором располагается пациент. Стол для пациента имеет автоматическую систему управления движением в продольном и вертикальном направлении. Для радиоволнового возбуждения ядер водорода и наведения эффекта спина внутри основного магнита устанавливают дополнительно высокочастотную катушку, которая одновременно является и приемником сигнала релаксации. С помощью специальных катушек накладывают дополнительное магнитное поле, которое служит для кодирования МР-сигналов от пациента.
При воздействии радиочастотных импульсов на прецессирующие в магнитном поле протоны происходит их резонансное возбуждение и поглощение энергии. При этом резонансная частота пропорциональна силе приложенного статического поля. После окончания импульса совершается релаксация протонов: