kategória: Hogyan működik
Megtekintések száma: 9442
Megjegyzések a cikkhez: 0

Mágneses rezonancia képalkotás (MRI) - a működés elve

 

1973-ban Paul Lauterbur amerikai kémikus írt egy cikket a Nature magazinban: „Kép létrehozása az indukált helyi interakció segítségével; példák mágneses rezonancián alapulnak. " Később a brit fizikus, Peter Mansfield fejlettebb matematikai modellt fog kínálni egy egész szervezet képének megszerzésére, és 2003-ban a kutatók Nobel-díjat kapnak az MRI módszer orvostudományban történő felfedezéséért.

Jelentős hozzájárulást nyújt a modern mágneses rezonancia képalkotáshoz az amerikai tudós, Raymond Damadyan, az első kereskedelmi MRI készülék apja és az 1971-ben megjelent „A daganat kimutatása nukleáris mágneses rezonancia felhasználásával” című munkájának szerzője.

De az igazságosság szempontjából érdemes megjegyezni, hogy jóval a nyugati kutatók előtt, 1960-ban, a szovjet tudós, Vladislav Ivanov már részletesebben körvonalazta az MRI alapelveit, ennek ellenére csak 1984-ben kapott szerzői igazolást ... Hagyjuk el a szerzőségről szóló vitát, és nézzük végül az általános vázolja fel a mágneses rezonancia képalkotó működésének elvét.

Az MRI elve

Organizmusainkban nagyon sok hidrogénatom található, és minden egyes hidrogénatom magja egy proton, amely kis mágnesként ábrázolható, amely a protonon egy nem nulla spin jelenléte miatt létezik. Az a tény, hogy a hidrogénatom (proton) magja spinnel rendelkezik, azt jelenti, hogy a tengelye körül forog. Az is ismert, hogy a hidrogénmag pozitív elektromos töltésű, és a atommag külső felületével együtt forgó töltés olyan, mint egy kis tekercs egy árammal. Kiderült, hogy a hidrogénatom minden egyes magja egy mágneses mező miniatűr forrása.

A hidrogénatom minden egyes magja a mágneses mező forrása.

Ha most sok hidrogénatom (proton) atommag van elhelyezve egy külső mágneses mezőben, akkor elkezdenek próbálni navigálni ezen a mágneses mezőben, mint az iránytű nyilak. Egy ilyen újraorientáció során azonban a sejtmagok elkezdenek precesszióba lépni (amint a giroszkóp tengelye megpróbálja megdönteni), mivel az egyes magok mágneses momentuma a mag mechanikai pillanatához, a fent említett spin jelenlétéhez kapcsolódik.

Tegyük fel, hogy egy hidrogénmagot egy külső mágneses mezőbe helyeztünk 1 T indukcióval. A precessziós frekvencia ebben az esetben 42,58 MHz (ez az úgynevezett Larmor-frekvencia egy adott maghoz és egy adott mágneses mező indukciójához). És ha most további hatást gyakorolunk erre a magra egy 42,58 MHz frekvenciájú elektromágneses hullámmal, akkor a nukleáris mágneses rezonancia jelensége jelentkezik, vagyis az precesszió amplitúdója növekszik, mivel a mag teljes mágnesezése vektorja nagyobb lesz.

És milliárd milliárd milliárd ilyen atommag van, amelyek képesek predikálni és rezonálni. Mivel azonban a testünkben lévő összes hidrogénmag és más anyag mágneses momentumai kölcsönhatásba lépnek a hétköznapi életben, az egész test teljes mágneses momentuma nulla.

Ha a rádióhullámok protonokkal hatnak, akkor ezeknek a protonoknak az oszcillációinak rezonancia-amplifikációját kapják (az elődjeinek amplitúdójának növekedése), és a külső fellépés befejezése után a protonok hajlamosak visszatérni kezdeti egyensúlyi állapotukba, majd maguk is rádióhullámok fotonjait bocsátják ki.

MRI készülék

Így egy MRI készülékben egy személy testét (vagy valamely más vizsgált testet vagy tárgyat) időről időre átalakítanak rádióvevőkészletre vagy rádióadókészletre. Ilyen módon, területről területet vizsgálva, a készülék térbeli képet készít a hidrogénatomok eloszlásáról a testben.És minél nagyobb a tomográf mágneses erőssége - annál több hidrogénatomot lehet vizsgálni a közelben található többi atomhoz (minél nagyobb a mágneses rezonanciaképező felbontása).

A modern orvosi tomográfok, mint egy külső mágneses mező forrásai, tartalmaznak szupravezető elektromágnesekfolyékony héliummal lehűtve. Néhány nyílt típusú tomográf használ állandó neodímium mágnesek.

Az MRI-gépen az optimális mágneses mező indukciója 1,5 T, ez lehetővé teszi, hogy meglehetősen jó minőségű képeket készítsen a test sok részéről. 1 T-nál kisebb indukcióval nem lehet kiváló minőségű (kellően nagy felbontású) képet készíteni, például a kis medence vagy a hasi üregről, de az ilyen gyenge mezők alkalmasak a fej és az ízületek hagyományos MRI képeinek elkészítésére.

Mágneses rezonancia képalkotó

A helyes tájolás érdekében az állandó mágneses tereken kívül a mágneses tekercs gradiens tekercseket is használ, amelyek további gradiens perturbációt eredményeznek egységes mágneses mezőben. Ennek eredményeként a legerősebb rezonanciajel pontosabban lokalizálódik egy vagy másik szakaszban. A gradiens tekercsek teljesítmény- és működési paraméterei - az MRI legfontosabb mutatói - a tomográf felbontása és sebessége tőlük függ.

Lásd még az i.electricianexp.com oldalon:

  • A Föld mágneses tere
  • Termonukleáris energia: állapot és kilátások
  • Az elektrosztatikus indukció alkalmazása a technológiában
  • Szupravezető mágnesek
  • Tranzisztorok. 2. rész Vezetékek, szigetelők és félvezetők

  •