Магнетна резонанца (МРИ) - принцип рада

1973, амерички хемичар Паул Лаутербур објавио је чланак у часопису Натуре под називом „Стварање слике помоћу индуковане локалне интеракције; примери засновани на магнетној резонанци. " Касније ће британски физичар Петер Мансфиелд понудити напреднији математички модел снимања целог организма, а 2003. године ће истраживачи добити Нобелову награду за откривање МРИ методе у медицини.

Значајан допринос стварању модерне магнетне резонанце ће дати амерички научник Раимонд Дамадиан, отац првог комерцијалног МРИ апарата и аутор дела „Откривање тумора помоћу нуклеарне магнетне резонанције“, објављеног 1971.

Али да будемо коректни, вреди приметити да је много пре западних истраживача, 1960. године, совјетски научник Владислав Иванов већ детаљно објаснио принципе МРИ-а, ипак је о ауторству добио сертификат тек 1984. године. Оставимо расправу о ауторству и на крају размислимо о општем скицирати принцип рада магнетне резонанце.

У нашим организмима има пуно атома водоника, а језгра сваког атома водоника је један протон, који се може представити као мали магнет, који постоји услед присуства не-нуро спина на протону. Чињеница да језгро атома водоника (протона) има спиновање значи да се ротира око своје осе. Такође је познато да језгро водоника има позитиван електрични набој, а набој који се окреће заједно са спољном површином језгра је као мала завојница са струјом. Испада да је свако језгро атома водоника минијатурни извор магнетног поља.

Ако су сада многа језгра атома водоника (протони) смештена у спољно магнетно поље, они ће почети да покушавају да се крећу по овом магнетном пољу попут стрелица компаса. Међутим, током таквог преусмеравања, језгра ће почети прецесирати (као што жироскопска осовина прецесира када се покушава нагињати), јер је магнетни тренутак сваког језгра повезан са механичким моментом језгра, уз присуство спина који је горе поменут.

Претпоставимо да је водониково језгро смештено у спољно магнетно поље са индукцијом од 1 Т. Фреквенција рецесије у овом случају ће бити 42,58 МХз (ово је такозвана Ларморова фреквенција за дано језгро и за одређену индукцију магнетног поља). А ако сада имамо додатно дејство на ово језгро помоћу електромагнетног таласа са фреквенцијом од 42,58 МХз, појавиће се феномен нуклеарне магнетне резонанце, односно амплитуда прецесије ће се повећавати јер ће вектор укупне магнетизације језгра постати већи.

И постоји милијарда милијарди таквих језгара које могу прецесирати и одјекнути. Али пошто магнетни моменти свих језгара водоника и других супстанци у нашем телу делују једни са другима у свакодневном животу, укупни магнетни тренутак целог тела је нула.

Делујући на протоне радио таласима, они добијају резонантно појачање осцилација (повећање амплитуда рецесија) ових протона, а након завршетка спољне акције, протони се теже враћају у своја првобитна стања равнотеже, а затим сами емитују фотоне радио таласа.

На тај начин, у МРИ уређају, тело неке особе (или неко друго тело или предмет који се проучава) се периодично трансформише у скуп радио пријемника или скуп радио предајника. Истражујући на овај начин место по површини тела, апарат прави просторну слику дистрибуције атома водоника у телу.И што је већа јачина магнетног поља томографа - више атома водоника везано за остале атоме који се налазе у близини може се испитати (већа је резолуција магнетне резонанције).

Савремени медицински томографи као извори спољног магнетног поља садрже суперпреводни електромагнетиохлађен течним хелијумом. Неки томографи отвореног типа се користе стални неодим магнети.

Оптимална индукција магнетног поља у МРИ машини сада је 1,5 Т, што омогућава да добијете прилично квалитетне слике многих делова тела. Са индукцијом мањом од 1 Т, неће бити могуће направити висококвалитетну слику (довољно високе резолуције), на пример, мале карлице или трбушне шупљине, али таква слаба поља су погодна за добијање конвенционалних МРИ слика главе и зглобова.

За исправну просторну оријентацију, поред константног магнетног поља, магнетна завојница користи и градијентске намотаје, који стварају додатну узнемиреност градијента у једноличном магнетном пољу. Као резултат, најјачи резонантни сигнал је локализован тачније у једном или другом делу. Снага и радни параметри градијентских намотаја - најзначајнији показатељи у МРИ - зависе од њих резолуција и брзина томографа.