Как работает МРТ для ортопедии

МРТ обозначает магнитно-резонансная томография, На самом деле, правильное название для этого исследования - изображение ядерного магнитного резонанса (ЯМРТ), но когда разрабатывался метод для использования в здравоохранении, коннотация слова «ядерный» считалась слишком негативной и не учитывалась. принятое имя.

МРТ основана на физических и химических принципах ядерного магнитного резонанса (ЯМР), метода, используемого для получения информации о природе молекул.

Как работает МРТ

Для начала давайте посмотрим на части машины МРТ. Три основных компонента аппарата МРТ:

• Основной магнит
  • Самая большая часть МРТ основной магнит, Создание магнитного поля достаточной силы для создания МРТ-изображений было одним из первых препятствий на пути развития этой технологии.
• Градиентные магниты
  • градиентные магниты являются "точной настройкой" части машины МРТ. Они позволяют МРТ сосредоточиться на определенной части тела. Градиентные магниты также ответственны за "лязгящий шум" в МРТ.
• Катушка
  • Рядом с изображением части вашего тела катушка, Есть катушки для плеч, коленей и других частей тела. Катушка будет излучать радиочастоту, которая делает возможным МРТ.

Первичный Магнит

Постоянный магнит (наподобие того, который вы используете на дверце холодильника), достаточно мощный для использования в МРТ, будет слишком дорогим для производства и слишком громоздким для хранения. Другой способ сделать магнит - это намотать электрический провод и пропустить ток через провод. Это создает магнитное поле в центре катушки. Чтобы создать достаточно сильное магнитное поле для проведения МРТ, катушки провода не должны иметь сопротивления; поэтому они купаются в жидком гелии при температуре 450 градусов по Фаренгейту ниже нуля! Это позволяет катушкам развивать магнитные поля от 1,5 до 3 Тесла (сила большинства медицинских МРТ), более чем в 20000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли.

Градиентные магниты

В МРТ есть три меньших магнита, называемые градиентными магнитами. Эти магниты намного меньше первичного магнита (примерно 1/1000), но они позволяют очень точно изменять магнитное поле. Именно эти градиентные магниты позволяют создавать «кусочки» изображения тела. Изменяя градиентные магниты, магнитное поле может быть специально сфокусировано на выбранной части тела.

Катушка

МРТ использует свойства атомов водорода, чтобы различать различные ткани в организме человека. Организм человека состоит в основном из атомов водорода (63%), другими общими элементами являются кислород (26%), углерод (9%), азот (1%) и относительно небольшое количество фосфора, кальция и натрия. МРТ использует свойство атомов, называемое «спин», чтобы различать ткани, такие как мышцы, жир и сухожилия.

Когда пациент находится в МРТ-аппарате и магнит включен, ядра атомов водорода имеют тенденцию вращаться в одном из двух направлений. Эти ядра атомов водорода могут перевести свою спиновую ориентацию или прецессию в противоположную ориентацию. Для того, чтобы вращаться в другом направлении, катушка излучает радиочастоту (РЧ), которая вызывает этот переход (частота энергии, требуемая для этого перехода, является специфической и называется частотой Лармура).

Сигнал, который используется при создании изображений МРТ, получен из энергии, выделяемой молекулами, переходящими или прецессирующими, из их высокой энергии в их низкоэнергетическое состояние. Этот обмен энергией между спиновыми состояниями называется резонансом, и поэтому называется магнитно-резонансной томографией.

Собираем все вместе

Катушка также функционирует, чтобы обнаружить энергию, испускаемую магнитной индукцией от прецессии атомов. Компьютер интерпретирует данные и создает изображения, которые отображают различные резонансные характеристики разных типов тканей. Мы видим это как изображение оттенков серого - некоторые ткани тела выглядят темнее или светлее, все в зависимости от вышеописанных процессов.

Пациентам, которым назначено проведение МРТ, будут заданы некоторые конкретные вопросы, чтобы определить, безопасна ли МРТ для этого пациента. Некоторые из проблем, которые будут рассмотрены, включают:

• Металл в корпусе
  • Пациенты с металлическими имплантатами в организме должны предупредить персонал МРТ до прохождения теста МРТ. Некоторые металлические имплантаты совместимы с МРТ, включая большинство ортопедических имплантатов. Тем не менее, некоторые имплантаты не позволяют пациентам когда-либо проводить МРТ, такие как зажимы аневризмы в головном мозге и металлические глазные имплантаты.
• Имплантированные устройства
  • Пациенты с кардиостимуляторами или внутренними дефибрилляторами должны предупредить персонал МРТ, поскольку эти устройства препятствуют использованию теста МРТ.
• Одежда / Ювелирные изделия
  • Любая металлическая одежда или украшения должны быть удалены до прохождения МРТ-исследования.

Металлические предметы в непосредственной близости от МРТ могут быть опасны. В 2001 году шестилетний мальчик был убит, когда кислородный баллон ударил ребенка. Когда магнит МРТ был включен, кислородный баллон всасывался в МРТ, и ребенок был поражен этим тяжелым предметом. Из-за этой потенциальной проблемы персонал МРТ чрезвычайно осторожен в обеспечении безопасности пациентов.

Шум

Пациенты часто жалуются на «лязгающий» шум, вызванный аппаратами МРТ. Этот шум исходит от градиентных магнитов, которые были описаны ранее. Эти градиентные магниты на самом деле довольно малы по сравнению с первичным магнитом МРТ, но они важны для того, чтобы позволить тонким изменениям магнитного поля лучше «увидеть» соответствующую часть тела.

Космос

Некоторые пациенты страдают клаустрофобией и не любят вставать в аппарат МРТ. К счастью, есть несколько вариантов.

• МРТ конечностей
  • Новые МРТ не требуют, чтобы вы лежали внутри трубки. Скорее, пациенты, имеющие МРТ колена, лодыжки, ступни, локтя или запястья, могут просто поместить эту часть тела в аппарат МРТ. Этот тип машины не подходит для МРТ плеч, позвоночника, бедер или таза.
• Открытые МРТ
  • Открытые МРТ имели значительные проблемы с качеством, но технология изображений значительно улучшилась за последние несколько лет. Хотя многие врачи предпочитают закрытые МРТ, открытая МРТ может быть подходящей альтернативой.
• успокоение
  • Некоторым пациентам трудно сидеть без движения в течение 45 минут, необходимых для выполнения МРТ, особенно с грохотом. Следовательно, может быть целесообразно принять лекарство, чтобы расслабиться перед началом МРТ. Обсудите это со своим врачом до составления графика исследования МРТ.