МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ

Феномен ядерно-магнитного резонанса был открыт в 1946 году, его суть в том, что некоторые ядра атомов, находящиеся в магнитном поле индуцируют электромагнитный сигнал под действием радиочастотных импульсов. В 1952 году за открытие магнитного резонанса Ф. Блок и Е. Парцелл получили Нобелевскую премию. Позднее в 2003 году Нобелевская премия была присуждена Питеру Мэнсфилду и Полу Лотербуру за исследования в МРТ. В 1970-х годах Лотербур открыл возможность получать двухмерное изображение с помощью МРТ. Доктор Мэнсфилд создал математический аппарат, который позволял в кратчайшие сроки преобразовывать электросигналы возбуждённых атомов в двухмерное изображение. Следует отметить, что задолго до этого, ещё в 60 годах ХХ века русский учёный В. Иванов описан принцип построения магнитно-резонансных изображений, которые тогда казались лишь теоретическими разработками.

Основы биофизики метода. При выполнении МРТ объект помещается в сильное магнитное поле, что приводит к изменению направления векторов магнитных полей атомов (спинов) тканей. Их магнитные векторы выстраиваются вдоль направления вектора внешнего магнитного поля. После этого подаётся короткий радиочастотный импульс определённой частоты, что заставляет векторы всех атомов повернуться на 90° к вектору внешнего магнитного поля. Постепенное возвращение направления магнитных векторов атомов к исходному уровню считывается аппаратурой многократно для одной и той же точки, а затем после анализа представляются в виде изображения на экране или плёнке. Время, за которое величина основного вектора намагниченности вернётся к 63% первоначального значения, называют временем Т1-релаксации. Время, за которое вектор намагниченности уменьшится до 37% от первичного значения называют временем Т2 – релаксации. В зависимости от начала измерения МР-сигнала получают Т2-взвешенные (Т2 – ВИ) и Т1-взвешенные (Т2 – ВИ) изображения. На Т1-ВИ – хорошо определяются анатомические структуры, а на Т2 – ВИ лучше визуализируются патологические изменения структуры тканей (рис. 2).

 

Рис. 2. Феномен ядерно-магнитного резонанса и принципиальная схема получения Т1- взвешенных и Т2-взвешенных изображений МРТ

 

Интенсивность получаемого МР сигнала непостоянная величина и она зависит от протонной плотности ткани, времени Т1 и Т2 релаксации, диффузии в исследуемой ткани, наличия тока жидкости, химического состава, температуры объекта, применяемой импульсной последовательности, силы химических связей атомов. По этой причине абсолютные величины интенсивности МР-сигналов не сравнивают, а интенсивность сигналов нужна только для получения контрастности между тканями организма.

В зависимости от напряжённости магнитного поля различают несколько видов томографов: сверхнизкопольные (до 0, 1 Тл (Тесла), низкопольные (0, 1-0, 5 Тл), среднепольные (0, 5-1 Тл), высокопольные (1-2 Тл), сверхвысокопольные ( более 2 Тл). С 2004 года разрешены к использованию томографы с напряжённостью магнитного поля до 3 Тл. Для создания магнитного поля используют: постоянные магниты, электромагниты, смешанные и сверхпроводящие магниты. Для усиления МР сигнала используют парамагнитные вещества обладающие коротким временем Т1 и Т2 релаксации (на томограммах белого цвета), а именно гадовист, магневист, омнискан.

1. Стандартные методики МРТ:

1) Т1-ВИ и Т2 – ВИ органа иди части тела в различных проекциях - позволяет оценить характер, локализацию и распространённость патологического процесса,

2) бесконтрастная МР – ангиография: а) время-пролётная ангиография (исследование крупных сосудов) б) фазово-контрастная ангиография (исследование тока крови в мелких артериях и венах). Существует 2D и 3D реконструкция получаемого МР изображения.

3) контрастная МР – ангиография. Это МРТ с введение парамагнитных веществ.

2. Специальные методики МРТ:

1) МР-холангиография, миелография, урогарфия – исследование движение жидкости (гидрография) в том или ином полом органе или субарахноидальном пространстве.

2) динамическая МРТ – позволяет выявить время прохождение контраста через зону интереса (опухоли быстрее захватывают и утрачивают контраст),

3) методика жироподавления – это поиск жиросодержащих тканей или опухолей. При генерации селективного импульса, характерного для жировой ткани, МР - сигнал подавляется и она становится не видна. Сравнение методик без подавления и с жироподавлением позволяет выявить например липому, липосаркому и т.д.

4) МР-спектроскопия водородная (Н¹), фосфорная (Р³¹) – в результате разделения сигналов от различных метаболитов позволяет выявлять изменения на биохимическом уровне ещё до появления характерных изменений анатомии ткани.

5) функциональная томография – выявление участков мозга с повышенным содержанием кислорода (активные зоны опухоли, раздражения и т.д.),

6) диффузионная МРТ – определение ишемизированных участков мозга необратимого характера,

7) перфузионная МРТ – исследование МР-показателей микроциркуляции после введение парамагнитного контраста.

8) кинематическая МРТ – это последовательное МРТ суставов в сгибании и разгибании для определения соотношения структур и участия в движении мышц, связок и т.д.

РАДИОНУКЛИДНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

В основе данного метода диагностики явление естественной радиоактивности, которое было открыто Анри Беккерелем в конце XIX века. Этот учёный показал, что некоторые химические элементы испускают невидимые лучи, которые, также как рентгеновские, засвечивают рентгеновскую плёнку. За это открытие в 1903 году Беккерель был удостоен Нобелевской премии. Дальнейшие исследования в этой области показали, что такое излучение является неоднородным и включает три типа излучений: a, b и g - излучения.

a - излучение (⁴a2) – это поток атомов гелия, лишённых электронов. Такой атом имеет двойной положительный заряд, а пробег a-частицы в тканях составляет несколько микрон.

b - излучение - это поток b - частиц (электронов (е^-1) или позитронов (b⁺)). Каждая элементарная частица обладает 1 положительным или отрицательными зарядом и проникает в ткани человека на несколько миллиметров.

g - излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое при ядерном распаде. Энергия g - квантов находится в пределах от десятков кэВ до МэВ и они имеют высокую проникающую способность и выраженное биологическое действия.

Современная радионуклидная диагностика основана на регистрации g - квантов, которые испускаются непосредственно радиоактивными радионуклидами при их распаде (сцинтиграфия, однофотонная эмиссионная КТ) или g - квантами, образующимися при взаимодействии позитронов, испускаемых радионуклидом с электронами окружающих атомов. Учитывая особенности физических свойств g - квантов, полученных от распада g - излучающих и позитрон – излучающих радионуклидов, в современной ядерной медицине методики с использованием этих методов разделились на две группы.

РАДИОНУКЛИДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ

ГАММА – ИЗЛУЧАЮЩИХ НУКЛИДОВ

Радиофармпрепарат (РФП) - это химическое соединение, содержащее в своей структуре определённый радионуклид, который используется с диагностической или лечебной целью. Такие радионуклиды обладают: низкой радиоактивностью, коротким периодом полураспада, удобным для регистрации спектром g - излучения, быстрой фармакодинамикой и выведением из организма.

Радинуклиды бывают: 1) долгоживущие (период полураспада Т_1/2= несколько недель), 2) среднеживущие (Т_1/2=несколько суток), 3) короткоживущие (Т_1/2= несколько часов), 4) ультракороткоживущие (Т_1/2= несколько минут).

Наиболее безопасны: короткоживущие гамма – излучающие нуклиды (^99mTc, ¹¹¹In, ¹¹³In, ¹⁹⁹Tl, ²⁰¹Tl, ¹³¹I), ультракороткоживущие (¹⁸F, ¹¹C, ¹³N, ¹⁵O, ⁶⁸Ga, ⁸²Rb) нуклиды.

Регистрация гамма – квантов производится с помощью с пециальных детекторов, которые улавливают гамма-кванты, распределяющиеся в плоскости детектора. Устройство любого радиодиагностического прибора включает в себя следующие части: 1) сцинтилляционно-детектирующее устройство - преобразует гамма и бета-излучение в энергию квантов света, а затем в электрические сигналы (фотоэлектронный умножитель), 2) усилитель электрических импульсов, 3) амплитудный анализатор импульсов, 4) преобразователь сигналов в цифровую, графическую или визуальную информацию.

Совершенствование гамма камер и разработка программного обеспечения позволили создать гамма камеры с функцией томографии – однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ). В этом устройстве за счёт вращения детектора вокруг тела пациента получают множество срезов части организма в различных плоскостях а сопоставление этих томограмм с КТ или МР – томограммами позволяет объединить информацию об анатомии и функции органа.

Виды радионуклидных исследований:

1) статическая сцинтиграфия – метод оценки распределения РФП в организме человека,

2) динамическая сцинтиграфия (экскреторная) – выполняется серия сцинтиграмм над определённой областью организма после в/в введения РФП (исследуют функцию почек, печени, желчных путей, щитовидной железы),

3) однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) – разновидность статической сцинтиграфии, но позволяющая производит компьютерную обработку данных,

4) динамическая ОФЭКТ – разработаны и начали внедряться в практику, но пока находится на стадии изучения.

5) перфузионная сцинтиграфия – выявляет очаги ишемизированных тканей в сердце, лёгких, гловном мозге и т.д.,

6) радионуклидная равновесная вентрикулография – позволяет оценить локальную сократимость миокарда и скорость изменения объёма крови в полостях организма,

7) вентиляционная сцинтиграфия лёгких – диагностика участков бронхиальной обструкции,

8) ренография, динамическая или статическая сцинтиграфия почек, ангиореносцинтиграфия – методы изучения структуры, кровоснабжения и функции почек,

9) динамическая сцинтиграфия гепатобилиарной системы – функция печения и желчевыделения,

10) статическая сцинтиграфия ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) – изучение структуры печени, селезёнки и т.д.

11) статическая сцинтиграфия мечеными лейкоцитами – метод позволяет дифференцировать воспалительные процессы и опухоли, а также определять локализацию очага воспаления при сепсисе и тяжёлом общем состоянии.

РАДИОНУКЛИДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: