Kategori: Bagaimana ia berfungsi?
Bilangan pandangan: 9442
Komen pada artikel: 0

Magnetic resonance imaging (MRI) - prinsip operasi

 

Pada tahun 1973, ahli kimia Amerika Paul Lauterbur menerbitkan sebuah artikel dalam majalah Nature yang bertajuk "Mewujudkan Imej Menggunakan Interaksi Tempatan Terpeduh; contoh berdasarkan resonans magnetik. " Kemudian, ahli fizik British, Peter Mansfield akan menawarkan model matematik yang lebih maju untuk memperoleh imej keseluruhan organisma, dan pada tahun 2003 penyelidik akan menerima Hadiah Nobel untuk menemui kaedah MRI dalam bidang perubatan.

Sumbangan besar terhadap penciptaan pengimejan resonans magnetik moden akan dibuat oleh saintis Amerika, Raymond Damadyan, bapa radas MRI komersial pertama dan penulis karya "Mengesan Tumor Menggunakan Resonans Magnetik Nuklear" yang diterbitkan pada tahun 1971.

Tetapi dalam keadilan, perlu diperhatikan bahawa jauh sebelum penyelidik Barat, pada tahun 1960, saintis Soviet Vladislav Ivanov telah meletakkan prinsip-prinsip MRI secara terperinci, namun beliau menerima sijil pengarang hanya pada tahun 1984 ... Mari meninggalkan perdebatan mengenai pengarang, dan akhirnya mempertimbangkan jeneral menggariskan prinsip operasi imager resonans magnetik.

Prinsip MRI

Terdapat banyak atom hidrogen dalam organisma kita, dan nukleus setiap atom hidrogen adalah satu proton, yang boleh diwakili sebagai magnet kecil, yang wujud kerana adanya spin nonzero pada proton. Hakikat bahawa nukleus atom hidrogen (proton) mempunyai spin bermakna ia berputar di sekitar paksinya. Ia juga diketahui bahawa nukleus hidrogen mempunyai cas elektrik yang positif, dan caj yang berputar bersama-sama dengan permukaan luar nukleus adalah seperti gegelung kecil dengan arus. Ternyata setiap nukleus atom hidrogen adalah sumber kecil medan magnet.

Setiap nukleus atom hidrogen adalah sumber medan magnet.

Sekiranya banyak nuclei atom hidrogen (proton) diletakkan di dalam medan magnet luar, maka mereka akan mula menavigasi medan magnet seperti anak panah kompas. Walau bagaimanapun, semasa reorientasi tersebut, nukleus akan mula precessed (kerana paksi gyroscope precesses ketika cuba mencondongkannya), kerana momen magnet setiap nukleus dikaitkan dengan momen mekanik nukleus, dengan kehadiran spin yang disebutkan di atas.

Katakan teras hidrogen diletakkan dalam medan magnet luaran dengan induksi 1 T. Kekerapan precession dalam kes ini akan menjadi 42.58 MHz (ini adalah kekerapan Larmor yang dipanggil untuk nukleus tertentu dan induksi medan magnet yang diberikan). Dan jika kita mempunyai kesan tambahan pada teras ini dengan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 42.58 MHz, fenomena resonans magnet nuklear akan berlaku, iaitu, amplitud presesi akan meningkat, kerana vektor jumlah magnetisasi teras akan menjadi lebih besar.

Dan ada satu bilion bilion bilion nukleus semacam itu yang dapat dipertimbangkan dan bergema. Tetapi sejak momen-momen magnetik semua nukleus hidrogen dan bahan-bahan lain dalam tubuh kita berinteraksi antara satu sama lain dalam kehidupan sehari-hari biasa, momen magnet keseluruhan seluruh tubuh adalah sifar.

Dengan bertindak pada proton oleh gelombang radio, mereka memperoleh penguatan resonansi dari ayunan (peningkatan dalam amplitud precessions) proton ini, dan apabila selesai tindakan luar, proton cenderung kembali ke keadaan keseimbangan awal mereka, dan kemudian mereka sendiri mengeluarkan foton gelombang radio.

Peranti MRI

Oleh itu, dalam peranti MRI, badan seseorang (atau badan atau objek lain yang sedang dikaji) secara berkala berubah menjadi satu set penerima radio atau satu set pemancar radio. Menyiasat dengan cara ini melalui kawasan, radas membina gambar spatial mengenai pengedaran atom hidrogen dalam badan.Dan semakin tinggi kekuatan medan magnet bagi tomografi - semakin banyak atom hidrogen yang terikat kepada atom-atom lain yang terletak berhampiran boleh diselidiki (semakin tinggi resolusi pengimeang resonans magnetik).

Tomografi perubatan moden sebagai sumber medan magnet luaran mengandungi elektromagnet superconductingdisejukkan oleh helium cair. Beberapa tomografi jenis terbuka digunakan magnet neodymium kekal.

Induksi medan magnet yang optimum dalam mesin MRI sekarang 1.5 T, ia membolehkan anda mendapatkan imej yang berkualiti tinggi dari banyak bahagian badan. Dengan induksi kurang dari 1 T, tidak mungkin untuk membuat imej yang berkualiti tinggi (daripada resolusi yang cukup tinggi), contohnya, pelvis kecil atau rongga perut, tetapi bidang lemah sedemikian sesuai untuk mendapatkan imej MRI konvensional kepala dan sendi.

Pengimbun resonans magnetik

Untuk orientasi ruang yang betul, sebagai tambahan kepada medan magnet yang tetap, gegelung magnetik juga menggunakan gegelung kecerunan, yang mencipta gangguan kecerunan tambahan dalam medan magnet seragam. Akibatnya, isyarat pernafasan terkuat diselaraskan dengan lebih tepat dalam satu atau seksyen lain. Parameter daya dan operasi gegelung gradien - petunjuk yang paling penting dalam MRI - resolusi dan kelajuan tomograph bergantung kepada mereka.

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • Medan magnet bumi
  • Tenaga termonuklir: keadaan dan prospek
  • Penggunaan induksi elektrostatik dalam teknologi
  • Magnet superkonduktor
  • Transistor Bahagian 2. Pengalir, penebat dan semikonduktor

  •