Funkční magnetická rezonance: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
Bez shrnutí editace značka: editace z Vizuálního editoru |
Bez shrnutí editace značka: editace z Vizuálního editoru |
||
Řádek 1:
= Magnetická rezonance =
Magnetická
rezonance (MR, neboli MRI - MR imaging) patří mezi nejsložitější vyšetřovací
metody. Principem této metody je počítačové sledování změn chování různých
buněk v lidském těle při působení silného magnetického pole. Konstrukce
zobrazovacích systémů vychází z fenoménu jaderné magnetické rezonance
(JMR) a jaderné magnetické rezonanční spektroskopie.
Jaderná
magnetická rezonance byla poprvé ověřena v roce 1946 americkými vědci F.
Blochem a E. Purcellem, nositeli Nobelovy ceny za fyziku v roce 1952.
V roce 1971 byl získán první ''in vivo''
tomograf celého těla.
== Magnetické vlastnosti
jádra ==
Atomové
jádro se skládá z nukleonů (protonů a neutronů). Protony neustále rotují
kolem své vlastní osy a tento pohyb je označován jako spin. Každá nabitá
částice, která se pohybuje, vytváří ve svém okolí magnetické pole a vykazuje
magnetický moment. Protony si lze tedy představit jako miniaturní magnety.
Atomová jádra se sudým nukleonovým číslem se nechovají ke svému okolí
magneticky, protože se jejich magnetické momenty ruší a nelze je využít pro MR
zobrazování. Atomová jádra s lichým nukleonovým číslem si svůj magnetický
moment zachovávají. Charakteristickým zástupcem této skupiny je atom vodíku <sup>1</sup>H,
který má jeden proton a vykazuje relativně velký magnetický moment.
V organismu je více než 60% vody a <sup>1</sup>H je tedy nejvhodnějším
objektem pro MR zobrazování. Dalšími zástupci jsou <sup>13</sup>C, <sup>19</sup>F,
<sup>23</sup>Na, <sup>31</sup>P. Za normálních okolností je orientace rotačních
os protonů (jejich magnetických pólů) ve tkáních nahodilá, magnetické momenty
jednotlivých jader se tedy navzájem ruší a tkáň se navenek jeví nemagneticky.
Vložíme-li tkáň do silného magnetického pole, uspořádají se rotační osy protonů
rovnoběžně se siločárami vnějšího magnetického pole. Větší počet z nich je
v poloze, kdy jejich magnetický moment je orientován souhlasně (paralelně)
s vektorem vnějšího magnetického pole a menší počet protonů je energeticky
náročnější a proto je jich méně než polovina. Tato „nerovnováha“ způsobí, že
tkáň vykazuje celkový magnetický moment a navenek se chová magneticky. Tato vlastnost
je základním principem MR.
Jednotlivé
tkáně mají různou biochemickou strukturu, tedy různé zastoupení protonů a
navenek se projevují různě velikými magnetickými momenty a dávají tak informaci
o svém složení. Protony umístěné v magnetickém poli konají kromě svého
původního rotačního pohybu (spin) ještě pohyb precesní – po plášti rotačního
kužele. Frekvence precesního pohybu, tzv. Larmorova frekvence, závisí na
magnetických vlastnostech daného jádra vyjádřených v tzv. gyromagnetickém
poměru a na intenzitě vnějšího magnetického pole.
== Princip ==
Princip
NMR ('''nukleární magnetická rezonance) '''spočívá
v tom, že je-li rotující jádro umístěno v konstantním magnetickém poli B0,
dojde ke srovnání magnetických momentů (os rotace) s vnějším magnetickým polem
a osa jádra bude lehce rotovat kolem směru působícího pole B0. Tento pohyb
vzniká při každé změně působícího magnetického pole, dokud se jádro v dané
poloze neustálí. Pokud vnější pole přestane působit, vrací se jádro do své
původní klidové polohy. Pokud se přidá druhé kolmo působící (transverzální)
pole BT, začne jádro opět rotovat. Aby byla jádra udržena ve stálém pohybu,
používá se vysokofrekvenční magnetické pole, které současně rotuje v rovině XY.
Volbou velikosti prvního statického magnetického pole B0 a volby velikosti
pro transverzální magnetické pole BT se dá velice přesně určit, která
jádra budou v rezonanci. Rezonancí je magnetický moment m jádra
překlopen o 90° do roviny XY a osa pak rotuje podle transverzálního pole. Pokud
je transverzální pole odpojeno, rotuje jádro stále v rovině XY. Přiblížením
cívky do blízkosti rotujícího magnetického momentu se v ní indukuje napětí,
které je následně měřeno. Zjednodušeně je velikost naměřeného napětí
závislá na poloze a typu tkáně. [1]
S progresivním vývojem výpočetní techniky a statistických metod se rozvíjí další perspektivní metoda – '''funkční magnetická rezonance''' (fMRI) –
jako nástroj pro vizualizaci anatomických struktur mozku zapojených do mechanismů vnímání, řízení motoriky a myšlení. Liší se od standardní MR
| |||