categorii: Cum funcționează
Număr de vizualizări: 9442
Comentarii la articol: 0

Imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) - principiul funcționării

 

În 1973, un chimist american Paul Lauterbur a publicat un articol în revista Nature intitulat „Crearea unei imagini cu ajutorul interacțiunii locale induse; exemple bazate pe rezonanță magnetică ". Ulterior, fizicianul britanic Peter Mansfield va oferi un model matematic mai avansat pentru dobândirea unei imagini a unui întreg organism, iar în 2003, cercetătorii vor primi premiul Nobel pentru descoperirea metodei RMN în medicină.

O contribuție semnificativă la crearea imagisticii moderne prin rezonanță magnetică va fi adusă de omul de știință american Raymond Damadyan, tatăl primului aparat comercial RMN și autor al lucrării „Detectarea unei tumori folosind rezonanța magnetică nucleară”, publicată în 1971.

Dar în echitate, merită remarcat faptul că cu mult înainte ca cercetătorii occidentali, în 1960, savantul sovietic Vladislav Ivanov să contureze deja principiile RMN în detaliu, totuși a primit certificatul de autor doar în 1984 ... Să lăsăm dezbaterea despre autor, și să ne uităm în cele din urmă la general conturați principiul de funcționare a unei imagini cu rezonanță magnetică.

Principiul RMN-ului

Există o mulțime de atomi de hidrogen în organismele noastre, iar nucleul fiecărui atom de hidrogen este un proton, care poate fi reprezentat ca un mic magnet, care există datorită prezenței unei rotiri non-zero pe proton. Faptul că nucleul unui atom de hidrogen (proton) are un spin înseamnă că se rotește în jurul axei sale. Este de asemenea cunoscut faptul că nucleul de hidrogen are o sarcină electrică pozitivă, iar sarcina care se rotește împreună cu suprafața exterioară a nucleului este ca o mică bobină cu curent. Se dovedește că fiecare nucleu al unui atom de hidrogen este o sursă în miniatură a unui câmp magnetic.

Fiecare nucleu al unui atom de hidrogen este o sursă de câmp magnetic.

Dacă acum mulți nuclei de atomi de hidrogen (protoni) sunt plasați într-un câmp magnetic extern, atunci vor începe să încerce să navigheze acest câmp magnetic ca săgețile busolelor. Cu toate acestea, în timpul unei astfel de reorientări, nucleele vor începe să precesioneze (întrucât axa giroscopului precesează atunci când încearcă să o înclinăm), deoarece momentul magnetic al fiecărui nucleu este asociat cu momentul mecanic al nucleului, cu prezența spinului menționat mai sus.

Să presupunem că un nucleu de hidrogen a fost plasat într-un câmp magnetic extern cu o inducție de 1 T. Frecvența de precesie în acest caz va fi de 42,58 MHz (aceasta este așa-numita frecvență Larmor pentru un anumit nucleu și pentru o inducție de câmp magnetic dat). Și dacă acum avem un efect suplimentar asupra acestui nucleu cu o undă electromagnetică cu o frecvență de 42,58 MHz, se va produce fenomenul rezonanței magnetice nucleare, adică amplitudinea precesiunii va crește, deoarece vectorul magnetizării totale a miezului va deveni mai mare.

Și există un miliard de miliarde de miliarde de astfel de nuclei care pot precesa și rezona. Dar, deoarece momentele magnetice ale tuturor nucleelor ​​de hidrogen și ale altor substanțe din corpul nostru interacționează între ele în viața de zi cu zi obișnuită, momentul magnetic total al întregului corp este zero.

Acționând asupra protonilor cu ajutorul undelor radio, ei obțin o amplificare rezonantă a oscilațiilor (creșterea amplitudinilor precesiunilor) acestor protoni, iar la finalizarea acțiunii externe, protonii tind să revină la stările lor de echilibru inițiale, iar apoi ei înșiși emit fotoni de unde radio.

Dispozitiv RMN

Astfel, într-un dispozitiv RMN, corpul unei persoane (sau un alt corp sau obiect studiat) este transformat periodic într-un set de receptoare radio sau într-un set de emițători radio. Cercetând în acest fel sit cu arie, aparatul construiește o imagine spațială a distribuției atomilor de hidrogen în corp.Și cu cât este mai mare rezistența câmpului magnetic al tomografului - cu atât mai mulți atomi de hidrogen legați de alți atomi aflați în apropiere pot fi cercetate (cu atât rezoluția imaginii cu rezonanță magnetică este mai mare).

Tomografiile medicale moderne ca surse ale unui câmp magnetic extern conțin electromagneti supraconductorirăcit de heliu lichid. Unele tomografii de tip deschis folosesc magneți permanenți de neodim.

Inducția optimă a câmpului magnetic într-un aparat RMN este acum de 1,5 T, vă permite să obțineți imagini de înaltă calitate a multor părți ale corpului. Cu o inducție mai mică de 1 T, nu va fi posibilă realizarea unei imagini de înaltă calitate (de o rezoluție suficient de mare), de exemplu, a pelvisului mic sau a cavității abdominale, dar astfel de câmpuri slabe sunt potrivite pentru obținerea de imagini RMN convenționale ale capului și articulațiilor.

Imagistică cu rezonanță magnetică

Pentru o orientare spațială corectă, pe lângă un câmp magnetic constant, o bobină magnetică utilizează, de asemenea, bobine cu gradient, care creează o perturbare a gradientului suplimentar într-un câmp magnetic uniform. Drept urmare, cel mai puternic semnal rezonant este localizat mai precis într-o secțiune sau alta. Parametrii de putere și funcționare a bobinelor cu gradient - indicatorii cei mai importanți în RMN - rezoluția și viteza tomografului depind de acestea.

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Câmpul magnetic al Pământului
  • Energia termonucleară: stare și perspective
  • Utilizarea inducției electrostatice în tehnologie
  • Magneți supraconductori
  • Tranzistori. Partea 2. Conductori, izolatori și semiconductori

  •