Реферат: Основы магнитно-резонансной томографии

Абстрактный

Содержание скрыть

1 Абстрактный

2 Введение

3 Литературный обзор

3.1 История

3.2 Механизм работы аппаратов МРТ

3.3 Применение МРТ

3.4 Факторы риска, связанные с МРТ

4 Заключение

5 Рекомендации

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это технология, которая произвела революцию в области медицины. С помощью этой технологии можно получать изображения внутренних частей тела с высоким разрешением без необходимости использования рентгеновских лучей. Считается, что использование радиочастотного света во время этой процедуры безопасно, поскольку оно не представляет каких-либо известных рисков (Jost & Kumar, 1998). Эта процедура, пожалуй, лучшая, когда речь идет об обследовании головного и спинного мозга (нервной системы). Однако его использование может быть нецелесообразным для людей с металлическими имплантатами, такими как кардиостимуляторы. Другие факторы риска включают мощное магнитное поле, громкий шум, радиоволны и криогенные вещества (Прайс, Уайлд, Пападаки, Карран и Китни, 2001).

Введение

Магнитно-резонансная томография — это метод, используемый в медицине и используемый для просмотра внутренних структур тела (Snopek, 2006). В основном он используется в радиологии, где изображения тела делаются в медицинских целях. Этот процесс отличается от патологии, которая также предполагает визуализацию частей тела в медицинских целях. Отличие состоит в том, что патология предполагает получение изображений уже удаленных из организма органов. Магнитно-резонансная томография использует технологию ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Он дает возможность увидеть ядро атома внутри тела (Carr, 2004).

Эта технология используется в сканере МРТ. Это конструкция из большого сильного магнита, внутри которой лежит пациент. Радиочастотные магнитные поля используются для изменения намагниченности. Следовательно, магнитное поле ядра приводится во вращение. Сканер может обнаруживать магнитные поля ядер, записывать и создавать изображения определенной области. Устройство также создает различные градиенты магнитного поля. Это заставляет ядро двигаться с разной скоростью в зависимости от его местоположения. Таким образом, это обеспечивает пространственную информацию, необходимую для создания 2D- и 3D-изображений.

Магнитно-резонансная томография позволяет различать мягкие ткани органов тела. Это позволяет представить сердце, мышцы и мозг. С помощью этой технологии также можно обнаружить рак (Дамадиан, Голдсмит и Минкофф, 1977). Другие технологии, которые можно использовать для той же цели, включают рентгеновские снимки и компьютерную томографию (КТ). Однако разница в том, что эти два используют ионизирующее излучение.

Литературный обзор

История

Технология магнитно-резонансной томографии существовала еще в 1950-х годах, когда Герман Карр смог создавать одномерные изображения МРТ (Carr, 2004). Сообщалось также, что Владислав Иванов изобрел устройство МРТ, но оно было одобрено только десять лет спустя (MacWilliams, 2003). В начале 1970-х годов Раймонд Данадян предположил, что опухоли и нормальные ткани тела можно отличить с помощью ЯМР (Дамадиан, 1971).

Поэтому он утверждал, что рак можно обнаружить с помощью этой технологии. Однако позже исследования показали, что разница, обнаруженная между опухолями и нормальной тканью, слишком изменчива, чтобы ее можно было использовать для диагностики. Поэтому первоначальные методы Раймонда не могли быть практически использованы в медицине. Рэймонд продолжил исследование свойств магнитного резонанса, чтобы полностью понять эту концепцию. Это привело его к созданию первого в мире аппарата магнитно-резонансной томографии. Патент ему был выдан через два года после его создания (в 1972 году).

В области магнитно-резонансной томографии были сделаны достижения и новые открытия. Пол Лотербур и Питер Мэнсфилд внесли большой вклад в эту тему. Их значительный вклад был вознагражден, поскольку в 2003 году им была присуждена Нобелевская премия по физиологии. Основным вкладом Лаутербура была идея пространственной локализации протонов. Для этой процедуры использовались градиенты магнитных полей. Это открытие позволило создавать 2D-изображения во время МРТ-сканирования. Мэнсфилд, с другой стороны, придумал математические формулы и методы для ускорения процесса визуализации, используя методы Лаутербура.

Механизм работы аппаратов МРТ

Эти машины используют тот факт, что человеческое тело и ткани содержат огромные объемы воды. Следовательно, протоны можно легко выровнять. Затем вводится радиочастота для создания различных электромагнитных полей. Частота этого поля называется резонансной частотой. Затем радиочастоту отключают, чтобы позволить протонам вернуться в равновесие. Этот процесс определяет скорость их релаксации. Они выравниваются со статическим магнитным полем. Во время этого процесса генерируются радиочастотные сигналы. Затем они могут быть измерены приемниками.

Если требуется информация об их положении в трехмерном пространстве, вводится больше магнитных полей. Врачи могут использовать 3D-изображения для обнаружения небольших изменений в структурах человеческого тела. Эти показатели варьируются в зависимости от типа ткани. Таким образом, можно дифференцировать ткани. Чтобы сделать внутренние органы и ткани более видимыми, добавляют контрастные вещества. Их вводят в область исследования, чтобы изображения были легко различимы.

Например, их можно использовать для создания изображений суставов. МРТ обычно считается безопасной по сравнению с компьютерной томографией и рентгеном. Это главным образом потому, что он не использует ионизирующее излучение. Однако эта процедура может быть не очень безопасной для людей с металлическими имплантатами. Эти имплантаты могут иметь форму кардиостимуляторов. Людям с кардиостимуляторами проведение МРТ настоятельно не рекомендуется, поскольку оно может привести к смерти. Сильное магнитное поле, создаваемое устройством, влияет на работу такого оборудования.

Применение МРТ

Поскольку МРТ позволяет различать нормальные ткани и патологические ткани, ее можно применять для обнаружения опухолей головного мозга. В сочетании с безопасностью, связанной с этим процессом, МРТ широко используется в медицине. Он также обеспечивает лучшее контрастное разрешение по сравнению с компьютерной томографией и традиционным рентгеном. Этот метод также может быть использован для выявления рассеянного склероза. Хотя МРТ используется для визуализации мягких тканей, ее также можно использовать для получения изображений зубов и костей.

МРТ обычно можно проводить людям, страдающим следующими заболеваниями:

Воспаления и инфекции органов
Гладить
Дегенеративные заболевания
Опухоли
Скелетно-мышечные нарушения
Измерение объемов структур мозга
Выявление рака молочной железы, колоректального рака, печени и простаты
Различные другие нарушения в тканях или органах.

Проблемы нервной системы лучше всего исследовать с помощью МРТ. Это особенно важно потому, что может потребоваться обследование спинного и головного мозга, а другие методы, такие как рентген, могут быть небезопасными. Функциональная МРТ может быть проведена для определения функций различных частей мозга. Определенные части контролируют различные функции человеческого тела. Эта технология используется для измерения изменений в активности мозга.

Технология, лежащая в основе МРТ, может быть использована для сжигания больных тканей. Эта процедура называется терапией фокусированного ультразвука под магнитно-резонансным контролем (MRgFUS). Это когда ультразвуковые лучи фокусируются на цели. Луч направляется к целевой ткани с помощью МР-термографии. Используя 3D-изображение, луч можно направить с высокой точностью. Когда лучи сфокусированы, температура внутри области повышается до высоких температур и в конечном итоге разрушает ткань.

Факторы риска, связанные с МРТ

Несмотря на многочисленные преимущества использования МРТ в медицине, существует ряд рисков, связанных с ее применением, которые обусловлены следующим:

Сильные магнитные поля
Громкий шум, создаваемый магнитными силами
Криогенные жидкости
Радиоволны
Криогенные жидкости
Контрастные вещества для МРТ

Сильное магнитное поле – установлено, что пациентам с некоторыми медицинскими имплантатами не следует проходить МРТ-обследование (Jost & Kumar, 1998). Если такие пациенты должны пройти обследование, процедура должна проводиться при определенных строгих условиях. Это объясняет, почему пациенты должны предоставить полную информацию о любых имплантатах в их организме, прежде чем они смогут войти в смотровой кабинет. Сообщалось, что несколько пациентов с кардиостимуляторами умерли во время прохождения МРТ (Jost & Kumar, 1998). Исследования показывают, что во время этих сканирований не были приняты соответствующие меры предосторожности. Однако научные достижения позволили разработать имплантаты, которые можно безопасно сканировать.
Радиоволны – волны, создаваемые сканерами, обычно вызывают нагревательный эффект. Повышение температуры происходит, когда энергия поглощается телом. Когда температура превышает определенные пределы, это может привести к летальному исходу. Поэтому скорость абсорбции должна быть ограничена.
Акустический шум – шум, создаваемый сканерами МРТ, возникает из-за переключения градиентов поля. Обычно это вызывает изменения силы Лоренца. Звук, издаваемый этими машинами, может достигать 120 децибел (Прайс, Уайлд, Пападаки, Карран и Китни, 2001). Это эквивалентно звуку, издаваемому реактивным двигателем во время взлета. Поэтому всем, кто находится в комнате, необходимы средства защиты органов слуха.
Криогенные жидкости – свойства жидкостей, используемых для повышения сверхпроводимости катушек, могут быть опасными. Выделение гелия во время «закалки» может вызвать вытеснение кислорода в помещении. Это может вызвать удушье.
Дискомфорт. Некоторым людям неудобно лежать внутри сканера. Людям, страдающим клаустрофобией, также трудно переносить длинный и узкий туннель в сканере. Поэтому современные сканеры спроектированы таким образом, чтобы приспособить таких людей.

Заключение

Магнитно-резонансная томография — полезная технология, которая изменила сферу медицины. Сканеры МРТ имеют несколько применений, включая, среди прочего, обнаружение опухолей, нарушений опорно-двигательного аппарата, дегенеративных заболеваний и рака. Функциональность МРТ основана на использовании магнитного поля для выравнивания ядер человеческого тела. Преимущество МРТ заключается в том, что они не используют ионизирующее излучение. Следовательно, это самый безопасный метод по сравнению с рентгеном и компьютерной томографией. Однако с этим связано несколько рисков из-за сильного магнитного поля, шума, радиоволн и криогенных жидкостей.