CHAPTER-1

1. Глава 1 ВСТУП
2. томографічне відображення
3. Мікроскопічні властивості, які беруть участь у формуванні МРТ
4. Перейти до: [ наступному розділі | початку глави | титульного аркушу ]

Глава 1

ВСТУП

ЯМРТ або МРТ?

Магнітно-резонансна томографія (МРТ) - це метод відображення, який використовується, головним чином, в медичних установках, для отримання високоякісних зображень органів людського тіла. МРТ заснована на принципах ядерно-магнітного резонансу (ЯМР), методі спектроскопії, використовуваному вченими для отримання даних про хімічних і фізичних властивостях молекул. Метод було названо магнітно-резонансною томографією, а не ядерно-магнітної резонансної томографії (ЯМРТ) через негативних асоціацій зі словом "ядерний" в кінці 1970-х років. МРТ отримала початок, як метод томографічного відображення, дає зображення ЯМР-сигналу з тонких зрізів, що проходять через людське тіло. МРТ розвивалася від методу томографічного відображення до методу об'ємного відображення. Цей навчальний пакет являє всебічний розгляд основних принципів МРТ.

Перед початком вивчення наукових аспектів МРТ, буде корисним зупинитися на короткій історії МРТ. У 1946 році Блох і Парселл незалежно відкрили явище магнітного резонансу і в 1952 році обидва були удостоєні Нобелівської премії, В період з 1950 по 1970 роки, ЯМР розвивався і використовувався для хімічного і фізичного молекулярного аналізу. У 1972 році була представлена ​​комп'ютерна томографія (КТ), заснована на рентгенівському випромінюванні. Ця дата була важливою віхою в історії МРТ, так як вона показала, що лікарні були готові охоче витрачати великі суми грошей на візуалізується медичну техніку. У 1973 році Лаутербур продемонстрував відображення з використанням ЯМР і методу зворотного проектування, використовуваного в КТ. У 1975 році Ернст запропонував магнітно-резонансну томографію з використанням фазового і частотного кодування, метод, який використовується в МРТ в даний час. Едельштейн з співробітниками, використовуючи цей метод, продемонстрували відображення людського тіла в 1980 році. Для отримання одного зображення було потрібно приблизно 5 хвилин. До 1986 року час відображення було знижено до 5 секунд без якої-небудь значущої втрати якості. У тому ж році був створений ЯМР-мікроскоп, який дозволяв добиватися дозволу 10 m м на зразках розміром в 1 см. У 1988 році Думоулін удосконалив МРТ-ангіографію, яка робила можливим відображення поточної крові без застосування контрастують агентів. У 1989 році був представлений метод планарной томографії, який дозволяв захоплювати зображення з відеочастоти (30 мс). Багато клініцисти вважали, що цей метод знайде застосування в динамічної МР-томографії суглобів, але замість цього, він був використаний для відображення ділянок мозку, відповідальних за розумову і рухову діяльність. У 1991 році за досягнення в області імпульсних ЯМР і МРТ Річард Ернст був удостоєний Нобелівської премії з хімії. У 1994 році дослідники Нью-йоркського державного університету в Стоуні Брок і Прінстонського університету продемонстрували відображення гіперполярізірованного газу 129Xe для дослідження процесів дихання. МРТ є молодий, але розвивається наукою.

томографічне відображення

Цей електронний навчальний пакет дає можливість зрозуміти принципи роботи МРТ як на мікроскопічному, так і на макроскопічному рівнях, а також саму систему формування зображення. Давайте почнемо з ілюстрованого введення в певну базу МРТ. Магнітний резонанс є методом томографічного відображення, що служить для отримання пошарових ЯМР-зображень людського тіла. Кожен зріз має товщину (Thk). Цей спосіб отримання зображення, в деякому відношенні, схожий на видалення всього, що знаходиться над зрізом і під ним. Зріз складається з окремих елементів обсягу або вокселов (volume element). Обсяг кожного воксель становить, приблизно, 3 мм 3. Магнітно-резонансне зображення складається з окремих елементів площини, які називаються пікселями (picture element). Інтенсивність пікселя пропорційна інтенсивності ЯМР-сигналу складається з відповідних елементів обсягу або вокселов відображуваного об'єкта.

Магнітно-резонансна томографія грунтується на поглинанні і випромінюванні енергії радіохвиль електромагнітного спектра. З спектра загасання людського тіла зрозуміло , Чому використовуються рентгенівські промені, але чому ж треба було так багато часу для створення методики відображення при допомогою радіохвиль, особливо, якщо взяти до уваги таку заклопотаність здоров'ям, пов'язану з іонізуючою радіацією, такий як рентгенівські промені? Багатьом вченим говорили, що неможливо побачити об'єкт, менше, ніж довжина хвилі випромінювання, що використовується для отримання зображення. МРТ долає це обмеження за рахунок отримання зображень, заснованих на просторових варіаціях фази і частоти радіочастотної енергії, поглиненої і випущеної відображуваним об'єктом.

Мікроскопічні властивості, які беруть участь у формуванні МРТ

В основному, людське тіло складається з жиру і води. Жир і вода складаються з безлічі атомів водню, що робить людське тіло сформованим на 63% з атомів водню. Ядро атома водню випускає ЯМР-сигнал. З цих причин магнітно-резонансне зображення переважно відображає ЯМР-сигнал від ядер водню. Кожен воксел зображення людського тіла містить одну або більше тканин. Наприклад, є воксел з однієї тканиною. Збільшення воксель дає можливість побачити клітини. Усередині кожної клітини знаходяться молекули води. Ось деякі молекули води. Кожна молекула води складається з одного кисневого і двох водневих атомів. Якщо збільшити один з атомів водню , То за електронним хмарою ми побачимо ядро ​​містить єдиний протон. Протон має властивість, зване спіном, яке:

1. можна уявити як слабке магнітне поле, і
2. змушує ядро ​​випускати ЯМР-сигнал.

Не всі ядра мають спіном. Перелік ядер буде представлений в главі 3 з фізики спина.

Перейти до: [ наступному розділі | початку глави | титульного аркушу ]

Copyright © 1996-99 JP Hornak.
All Rights Reserved.