Magneettikuvaus

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 1. elokuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Magneettiresonanssikuvaus (MRI)  on menetelmä tomografisten lääketieteellisten kuvien saamiseksi sisäelinten ja kudosten tutkimiseen ydinmagneettisen resonanssin ilmiön avulla . Menetelmä perustuu vahvassa jatkuvassa magneettikentässä olevien atomiytimien sähkömagneettisen vasteen mittaamiseen vasteena niiden virittymiseen tietyllä sähkömagneettisten aaltojen yhdistelmällä. MRI:ssä sellaiset ytimet ovat vetyatomien ytimiä , joita on suuria määriä ihmiskehossa osana vettä ja muita aineita [1] .

MRI ei käytä röntgensäteitä tai ionisoivaa säteilyä, mikä erottaa sen tietokonetomografiasta (CT) ja positroniemissiotomografiasta . CT:hen verrattuna MRI on meluisampi ja kestää usein kauemmin ja vaatii yleensä kohteen olevan kapeassa tunnelissa. Myös ihmiset, joilla on tiettyjä lääketieteellisiä implantteja tai muuta ei-irrotettavaa metallia kehossaan, eivät välttämättä pysty suorittamaan magneettikuvausta turvallisesti.

Historia

Magneettiresonanssikuvauksen ( MRI ) perustamisvuonna pidetään [2] vuotta 1973, jolloin kemian professori Paul Lauterbur julkaisi Nature -lehdessä artikkelin "Kuvan luominen käyttämällä indusoitua paikallista vuorovaikutusta; magneettiresonanssiin perustuvia esimerkkejä” [3] . Myöhemmin Peter Mansfield paransi matemaattisia algoritmeja kuvan saamiseksi. Vuonna 2003 molemmat tutkijat saivat Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon löydöistään MRI-menetelmästä. Tämän palkinnon jakamiseen liittyi kuitenkin skandaali, kuten useissa tapauksissa tapahtui, löydön tekijästä [4] .

Raymond Damadian , armenialaista alkuperää oleva amerikkalainen tiedemies, yksi ensimmäisistä magneettikuvauksen periaatteiden tutkijoista, magneettikuvauksen patentin haltija ja ensimmäisen kaupallisen MRI -skannerin luoja, antoi myös tunnetun panoksen magneettikuvauksen luomiseen. . Vuonna 1971 hän julkaisi ideansa otsikolla "Tuumorin havaitseminen ydinmagneettisella resonanssilla". On todisteita siitä, että hän keksi itse MRI-laitteen [5] [6] [7] . Lisäksi jo vuonna 1960 Neuvostoliitossa keksijä V. A. Ivanov lähetti keksintöä koskevan hakemuksen keksintöjen ja löytöjen komitealle , jossa 2000-luvun alussa ilmestyneiden asiantuntijoiden arvioiden mukaan MRI-menetelmän periaatteet olivat hahmoteltu yksityiskohtaisesti [8] [9] . V. A. Ivanoville myönnettiin kuitenkin tämän hakemuksen tekijäntodistus "Menetelmä materiaalien sisäisen rakenteen määrittämiseksi" nro 1112266, mutta sen jättämisen etuoikeuspäivä säilytettiin, vasta vuonna 1984 [10] [11] [12 ] .

MRI -menetelmässä käytetty ydinmagneettinen resonanssi (NMR) on tunnettu vuodesta 1938 lähtien. Aluksi käytettiin termiä NMR-tomografia, joka Tšernobylin onnettomuuden jälkeen vuonna 1986 korvattiin MRI :llä ihmisten radiofobian kehittymisen vuoksi . Uudesta nimestä katosi maininta menetelmän "ydinperäisestä" alkuperästä, mikä mahdollisti sen pääsyn jokapäiväiseen lääketieteelliseen käytäntöön, mutta myös alkuperäinen nimi on käytössä.

Tomografian avulla voit visualisoida laadukkaasti aivot, selkäydin ja muut sisäelimet. Nykyaikaiset MRI-tekniikat mahdollistavat ei-invasiivisesti (ilman interventiota) elinten toiminnan tutkimisen - verenvirtauksen nopeuden, aivo-selkäydinnesteen virtauksen mittaamisen, kudosten diffuusion tason määrittämisen, aivojen aktivoitumisen näkemisen. aivokuori niiden elinten toiminnan aikana, joista tämä aivokuoren alue on vastuussa ( toiminnallinen magneettikuvaus  - fMRI).

Menetelmä

Ydinmagneettiresonanssimenetelmä mahdollistaa ihmiskehon tutkimisen perustuen kehon kudosten kyllästymiseen vedyllä ja niiden magneettisten ominaisuuksien ominaisuuksiin, jotka liittyvät erilaisten atomien ja molekyylien läsnäoloon ympäristössä. Vetyydin koostuu yhdestä protonista , jolla on spin ja joka muuttaa sen avaruudellista suuntausta voimakkaassa magneettikentässä sekä lisäkenttien, joita kutsutaan gradienttikentiksi, ja ulkoisten radiotaajuisten pulssien vaikutuksesta, jotka on kohdistettu tälle ominaisella resonanssitaajuudella. protoni tietyssä magneettikentässä. Protonin parametrien ( spinit ) ja niiden vektorisuuntien, jotka voivat olla vain kahdessa vastakkaisessa vaiheessa, sekä niiden kiinnittymisen protonin magneettiseen momenttiin perusteella voidaan määrittää, missä kudoksissa tämä tai tuo vetyatomi sijaitsee. Joskus voidaan käyttää myös gadoliiniin tai rautaoksideihin [13] perustuvia MR-kontrastija .

Jos protoni sijoitetaan ulkoiseen magneettikenttään, sen magneettinen momentti on joko suuntautunut tai vastakkainen magneettikentän kanssa, ja toisessa tapauksessa sen energia on suurempi. Kun tutkittava alue altistuu tietyn taajuuden sähkömagneettiselle säteilylle, osa protoneista muuttaa magneettisen momenttinsa päinvastaiseksi ja palaa sitten alkuperäiseen asentoonsa. Tässä tapauksessa tomografin tiedonkeruujärjestelmä rekisteröi energian vapautumisen esivirittyneiden protonien rentoutumisen aikana.

Ensimmäisten tomografien magneettikentän induktio oli 0,005 T ja niillä saatujen kuvien laatu oli huono. Nykyaikaisissa tomografeissa on voimakkaat voimakkaan magneettikentän lähteet. Tällaisina lähteinä käytetään sekä sähkömagneetteja (yleensä 1-3 T, joissakin tapauksissa jopa 9,4 T) että kestomagneetteja (jopa 0,7 T). Samaan aikaan, koska kentän on oltava erittäin voimakas, käytetään nestemäisessä heliumissa toimivia suprajohtavia sähkömagneetteja, ja vain erittäin voimakkaat neodyymikestomagneetit ovat sopivia . Kestomagneeteilla varustetuissa MR-tomografeissa kudosten magneettiresonanssi "vaste" on heikompi kuin sähkömagneettisissa, joten kestomagneettien käyttöalue on rajallinen. Kestomagneetit voivat kuitenkin olla ns. "avoin" konfiguraatiota, mikä mahdollistaa tutkimukset liikkeessä, seisoma-asennossa sekä lääkäreiden pääsyn potilaaseen tutkimuksen aikana ja manipulaatioita (diagnostisia, terapeuttisia) MRI:n hallinta - niin kutsuttu interventio-MRI.

Signaalin sijainnin määrittämiseen avaruudessa käytetään MRI-tomografin kestomagneetin, joka voi olla sähkömagneetti tai kestomagneetti, lisäksi gradienttikeloja, jotka lisäävät gradienttimagneettisen häiriön yleiseen tasaiseen magneettikenttään. Tämä varmistaa ydinmagneettisen resonanssisignaalin lokalisoinnin ja tarkan suhteen tutkittavan alueen ja hankitun tiedon välillä. Gradientin toiminta, joka varmistaa leikkauksen valinnan, varmistaa protonien selektiivisen virityksen juuri halutulla alueella. Gradienttivahvistimien teho ja toimintanopeus ovat magneettiresonanssitomografin tärkeimpiä indikaattoreita. Nopeus, resoluutio ja signaali-kohinasuhde riippuvat pitkälti niistä.

Nykyaikaiset tekniikat ja tietokonetekniikan käyttöönotto ovat johtaneet sellaisen menetelmän syntymiseen kuin virtuaalinen endoskopia , jonka avulla voit suorittaa kolmiulotteisen mallinnuksen CT- tai MRI-visualisoinneista. Tämä menetelmä on informatiivinen, kun on mahdotonta suorittaa endoskooppista tutkimusta esimerkiksi sydän- ja verisuoni- ja hengityselinten vakavassa patologiassa. Virtuaaliendoskopiamenetelmää on käytetty angiologiassa , onkologiassa , urologiassa ja muilla lääketieteen aloilla.

Tutkimuksen tulokset tallennetaan sairaalaan DICOM -muodossa ja ne voidaan siirtää potilaalle tai käyttää hoidon dynamiikan tutkimiseen.

Ennen magneettikuvausta ja sen aikana

Ennen skannausta on poistettava kaikki metalliesineet, tarkistettava tatuoinnit ja lääkelaastarit [14] . Magneettikuvauksen kesto on yleensä 20-30 minuuttia, mutta voi kestää kauemmin. Erityisesti vatsan alueen skannaus kestää kauemmin kuin aivoskannaus.

Koska MR-skannerit tuottavat kovaa ääntä, kuulosuojaimet (korvatulpat tai kuulosuojaimet) ovat pakollisia [15] . Joissakin tutkimuksissa käytetään suonensisäistä varjoaineen antamista [14] .

Ennen magneettikuvauksen määräämistä potilaita kehotetaan ottamaan selvää, mitä tietoa skannaus antaa ja miten se vaikuttaa hoitostrategiaan, onko magneettikuvauksessa vasta-aiheita, käytetäänkö varjoainetta ja mihin. Ennen toimenpiteen aloittamista: kuinka kauan skannaus kestää, missä soittopainike sijaitsee ja kuinka voit ottaa yhteyttä henkilökuntaan tarkistuksen aikana [14] .

MR diffuusio

MR-diffuusio on menetelmä, jonka avulla voit määrittää solunsisäisten vesimolekyylien liikkeet kudoksissa.

Diffuusiopainotettu tomografia

Diffuusiopainotettu tomografia  on magneettikuvaustekniikka, joka perustuu radiopulsseilla merkittyjen protonien liikenopeuden tallentamiseen. Tämä mahdollistaa solukalvojen turvallisuuden ja solujen välisten tilojen tilan karakterisoinnin. Alkuperäinen ja tehokkain käyttö on iskeemisen tyypin akuutin aivoverenkiertohäiriön diagnosoinnissa akuuteimmissa ja akuuteimmissa vaiheissa. Nyt sitä käytetään aktiivisesti onkologisten sairauksien diagnosoinnissa.

MR-perfuusio

Menetelmä, jonka avulla voit arvioida veren kulkeutumista kehon kudosten läpi .

Erityisesti on olemassa erityisiä ominaisuuksia, jotka osoittavat verenvirtauksen nopeuden ja tilavuuden, verisuonten seinämien läpäisevyyden, laskimoiden ulosvirtauksen aktiivisuuden sekä muut parametrit, jotka mahdollistavat terveiden ja patologisesti muuttuneiden kudosten erottamisen:

Menetelmän avulla voit määrittää aivojen ja muiden elinten iskemian asteen.

MR-spektroskopia

Magneettiresonanssispektroskopia (MRS) on menetelmä, jonka avulla voit määrittää biokemialliset muutokset kudoksissa eri sairauksissa tiettyjen metaboliittien pitoisuuden perusteella. MR-spektrit heijastavat biologisesti aktiivisten aineiden suhteellista pitoisuutta tietyllä kudosalueella, mikä luonnehtii aineenvaihduntaprosesseja . Aineenvaihduntahäiriöt ilmaantuvat pääsääntöisesti ennen sairauden kliinisiä ilmenemismuotoja, joten MR-spektroskopian tietojen perusteella on mahdollista diagnosoida sairaudet aikaisemmissa kehitysvaiheissa.

MR-spektroskopian tyypit:

MR-angiografia

Magneettiresonanssiangiografia (MRA) on menetelmä, jolla saadaan kuva verisuonten luumenista magneettiresonanssitomografia käyttäen . Menetelmällä voidaan arvioida sekä verenkierron anatomisia että toiminnallisia ominaisuuksia. MRA perustuu liikkuvien protonien (veri) ja ympäröivien liikkumattomien kudosten väliseen eroon, mikä mahdollistaa verisuonten kuvien saamisen ilman varjoaineita  - ei-kontrastinen angiografia (vaihe-kontrasti MRA ja aika -lennon MRA). Selkeämmän kuvan saamiseksi käytetään erityisiä paramagneettisiin materiaaleihin ( gadoliniumiin ) perustuvia varjoaineita .

Funktionaalinen MRI

Funktionaalinen MRI (fMRI) on aivokuoren kartoitusmenetelmä, jonka avulla voit määrittää liikkeestä, puheesta, näkökyvystä, muistista ja muista toiminnoista vastaavien aivoalueiden yksilöllisen sijainnin ja piirteet yksilöllisesti jokaiselle potilaalle.

Menetelmän ydin on siinä, että kun tietyt aivojen osat toimivat, niiden verenvirtaus lisääntyy.

fMRI:n aikana potilasta pyydetään suorittamaan tiettyjä tehtäviä, aivojen alueet, joissa verenkierto on lisääntynyt, tallennetaan ja niiden kuva asetetaan tavanomaisen aivojen magneettikuvauksen päälle.

Selkärangan MRI vertikaalisaatiolla (aksiaalinen kuormitus)

Lanne-sakraalisen selkärangan tutkimusmenetelmä — MR-tomografia vertikaalisaatiolla. Tutkimuksen ydin on, että ensin tehdään selkärangan perinteinen magneettikuvaus makuuasennossa, jonka jälkeen potilas pystysuoraan (nostetaan) yhdessä tomografipöydän ja magneetin kanssa. Tässä tapauksessa painovoima alkaa vaikuttaa selkärankaan ja viereiset nikamat voivat siirtyä suhteessa toisiinsa ja välilevytyrä korostuu. Myös neurokirurgit käyttävät tätä tutkimusmenetelmää selkärangan epävakauden tason määrittämiseen, jotta varmistetaan luotettavin kiinnitys. Venäjällä tätä tutkimusta tehdään toistaiseksi yhdessä paikassa.

Lämpötilan mittaus MRI:llä

MRI-lämpömetria on menetelmä, joka perustuu resonanssin saamiseen tutkittavan kohteen vetyprotoneista . Resonanssitaajuuksien ero antaa tietoa kudosten absoluuttisesta lämpötilasta. Säteilevien radioaaltojen taajuus muuttuu tutkittavien kudosten kuumentuessa tai jäähtyessä.

Tämä tekniikka lisää MRI-tutkimusten tietosisältöä ja parantaa kudosten selektiiviseen lämmitykseen perustuvien lääketieteellisten toimenpiteiden tehokkuutta. Paikallista kudoslämmitystä käytetään eri alkuperää olevien kasvainten hoidossa [16] .

Sähkömagneettinen yhteensopivuus lääketieteellisten laitteiden kanssa

MRI-skannauksessa käytettävän voimakkaan magneettikentän ja voimakkaan RF-kentän yhdistelmä asettaa äärimmäisiä vaatimuksia tutkimuksissa käytettäville lääketieteellisille laitteille. Sen on oltava erityisesti suunniteltu ja sillä voi olla lisärajoituksia käytettäväksi MRI-laitteen läheisyydessä.

Vasta-aiheet

On olemassa sekä suhteellisia vasta-aiheita, joissa tutkimus on mahdollista tietyissä olosuhteissa, että absoluuttisia, joissa tutkimusta ei voida hyväksyä:

Absoluuttiset vasta-aiheet

Suhteelliset vasta-aiheet

Titaani , jota käytetään laajalti proteeseissa , ei ole ferromagneetti ja on käytännössä turvallista magneettikuvauksessa; poikkeus on tatuoinnit, jotka on tehty titaaniyhdisteisiin perustuvilla väriaineilla (esimerkiksi titaanidioksidipohjaisilla ).

MRI:n lisävasta-aihe on sisäkorvan implanttien - sisäkorvan proteesien - läsnäolo. MRI on vasta-aiheinen tietyntyyppisissä sisäkorvan proteeseissa, koska sisäkorvaistutteessa on metalliosia, jotka sisältävät ferromagneettisia materiaaleja.

Jos MRI suoritetaan kontrastilla, siihen lisätään seuraavat vasta-aiheet:

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Donald W. McRobbie, Elizabeth A. Moore, Martin J. Graves ja Martin R. Prince. MRI: Kuvasta protoniin. - 2. painos - New York: Cambridge University Press, 2006. - s. 89, 137. - ISBN 978-0-521-86527-2 .
  2. ↑ Filonin O. V. Tietokonetomografian yleinen kurssi  / Venäjän tiedeakatemian Samaran tieteellinen keskus. - Samara, 2012. - 407 s. — ISBN 978-5-93424-580-2 .
  3. ↑ Lauterbur PC -kuvan muodostuminen indusoiduilla paikallisilla vuorovaikutuksilla: esimerkkejä ydinmagneettisen resonanssin käytöstä  // Nature  :  Journal. - 1973. - Voi. 242 , nro. 5394 . - s. 190-191 . - doi : 10.1038/242190a0 . - .
  4. ↑ MRI:n keksintö | Marina Sobe-Panek (pääsemätön linkki) . sobepanek.com. Käyttöpäivä: 5. helmikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 12. helmikuuta 2018. 
  5. ↑ Raymond Vahan Damadian, tiedemies ja keksijä . 100lives.com. Haettu: 25.5.2015.
  6. ↑ Chang, 2004 .
  7. ↑ Nobel-palkinto vs. historian  totuus . fonar.com. Haettu 12. toukokuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 30. kesäkuuta 2006.
  8. ↑ MacWilliams B. Venäjän väitteet ensimmäiseksi magneettikuvauksessa  (englanniksi)  // Nature : Journal. - 2003. - marraskuu ( nide 426 , nro 6965 ). - s. 375 . - doi : 10.1038/426375a . - . — PMID 14647349 .
  9. ↑ Tatjana BATENEVA. Terveisiä Nobelille Ivanovilta: Kuinka Neuvostoliiton luutnantti-rakettimies ohitti Amerikan // Izvestija Nauki. 27. lokakuuta 2003.
  10. ↑ Ivanov Vladislavin patentit . Haettu 21. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 28. huhtikuuta 2021.
  11. ↑ Ivanov V. A. Patentti nro 1112266. Menetelmä materiaaliobjektien sisäisen rakenteen määrittämiseksi Arkistoitu 16. syyskuuta 2016 Wayback Machinessa
  12. ↑ Ivanov V.A. Tekijänoikeustodistus nro 1112266. Menetelmä materiaalien sisäisen rakenteen määrittämiseen. 9.7.1984 (ensisija 21.3.1960 alkaen).
  13. ↑ http://ucrfisicamedica.files.wordpress.com/2010/10/mri.pdf Arkistoitu 23. joulukuuta 2014 Wayback Machine 8.8 -kontrastiaineteoriassa
  14. ↑ 1 2 3 Laite- ja säteilyterveyskeskus. MRI (magneettikuvaus) – mitä potilaiden tulee tietää ennen  magneettikuvausta . FDA (22. tammikuuta 2016). Haettu 23. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2016.
  15. ↑ Laitteiden ja säteilyterveyden keskus. MRI (magneettikuvaus) - Tietoja  ammattilaisille . FDA (7. marraskuuta 2016). Haettu 23. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2016.
  16. ↑ Viola Rieke, Kim Butts Pauly. MR-lämpömetria  // Magneettiresonanssikuvauksen lehti : JMRI. – 2008-2. - T. 27 , no. 2 . — S. 376–390 . — ISSN 1053-1807 . - doi : 10.1002/jmri.21265 . Arkistoitu 25. marraskuuta 2020.
  17. ↑ MRI-skannaus – kenelle sellainen voi olla? – NHS:n valinnat . Käyttöpäivä: 11. joulukuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 11. joulukuuta 2014.
  18. ↑ Tatuoinnin aiheuttama ihon "poltto" magneettikuvauksen aikana ammattilaisjalkapalloilijalla . Haettu 30. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 8. maaliskuuta 2017.
  19. ↑ MRI:n vasta-aiheet . HoneyCloud. Haettu 23. marraskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 24. marraskuuta 2015.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa