Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Медицинская визуализация

Медицинская визуализация – это различные методы и техники исследования, результатом которых является создание изображений внутренней структуры (органов и тканей) тела человека. В основе большинства современных диагностических и лечебных технологий лежит принцип визуализации с последующим компьютерным анализом полученной серии изображений.

Изображения создаются и анализируются при проведении компьютерной томографии (КТ), магнитно-ядерной томографии (МРТ), ультразвукового исследования (УЗИ, допплерография), использовании методов ядерной медицины (ПЭТ, сцинтиграфия, SPECT) и многих других диагностических методов.

Одновременное использование нескольких техник визуализации (ПЭТ/КТ, например) дает возможность получения трехмерного изображения (3D Imaging), что является ключевым моментом при проведении миниинвазивных хирургических и радиохирургических манипуляций и использовании роботохирургической техники с компьютерной навигацией.

Многие передовые клиники имеют Image Laboratory или Image Center – отделения, диагностика и лечение в которых проводятся с помощью этих методов.

УЗИ визуализация

Ультразвуковое исследование (УЗИ) – это диагностический метод, основанный на получении изображения внутренних органов с помощью звуковых колебаний высокой частоты. Ультразвуковое исследование остается популярным видом медицинской визуализации на протяжении многих лет. За все это время не было выявлено никаких осложнений осложнения, вызванных ультразвуком.

При помощи УЗИ можно оценить состояние многих органов и структур организма: щитовидной железы, печени, желчного пузыря, поджелудочной, предстательной железы, матки, яичников, мочевого пузыря, крупных суставов, сосудов конечностей, сердца и головы и ряда других органов и структур.

3 Рентгеновская компьютерная томография— томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.

Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в 1917 году австрийским математиком И. Радоном (см. преобразование Радона). Физическойосновой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения, который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии.

4.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Физические основы метода ЯМР

Для идентификации и установления строения органических соединений в настоящее время применяются физико-химические методы. Среди этих методов одним из наиболее оперативных и информативных является ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Химики-органики часто используют спектры ЯМР сразу вслед за первой несложной очисткой реакционной смеси. Ядра атомов характеризуются массой, зарядом и спином. Спин или собственный момент частицы является фундаментальной квантовой характеристикой, не имеющей классических аналогий. В соответствии с представлениями квантовой механики состояния ядерного спина квантованы. Для описания числа дискретных состояний спинового момента введено понятие спинового квантового числа I. Ядра с четным числом протонов и нейтронов имеют спиновое квантовое число (или просто спин) I = 0. Ядра с нечетными числами протонов и нейтронов обладают целочисленным спином (I = 1, 2, …). Ядра с числами протонов и нейтронов разной четности обладают полуцелыми спиновыми числами (I = 1/2, 3/2, 5/2, …). В ядрах с I ≥ 1 распределение зарядов отличается от сферического. Эта асимметрия описывается электрическим квадрупольным моментом, который взаимодействует с соседними зарядами и влияет на время релаксации. Данные о магнитных свойствах важнейших ядер. Принципиальная особенность поведения квантового магнитного момента состоит в том, что частица может принимать только несколько разрешенных значений энергии. Эти уровни можно обнаружить при поглощении или выделении кванта излучения hν. Различие энергии двух ядерных спинов со спиновым числом 1/2 во внешнем магнитном поле с магнитной индукцией B составляет γħB. Основное уравнение ЯМР, называемое условием резонанса: hν = ∆E = γħB.

6) В молекуле атомные ядра, окруженные электронами, соседствуют с другими магнитными ядрами, в результате чего эффективное магнитное поле в месте расположения ядра не совпадает с внешним магнитным полем, в котором помещён образец. Резонансные частоты ЯМР сдвигаются под влиянием экранирующего действия электронных оболочек. Это явление было названо химическим сдвигом. В спектре ЯМР имеется не один, а ряд пиков. Относительное положение пиков поглощения, отражающее различное окружение, может дать очень подробную информацию о строении молекул. В постоянном магнитном поле электроны атома создают вторичное магнитное поле, направленное вблизи ядра против внешнего магнитного поля. Электронная оболочка в некоторой степени защищает (экранирует) ядро от действия внешнего магнитного поля. Электронное окружение атомов в молекулах в результате образования химических связей становится асимметричным. Если ядро входит в состав молекулы, то, во-первых, направление и величина вторичного поля зависят от строения молекулы и её ориентации относительно внешнего поля, во-вторых, теоретическое выражение для экранирования содержит дополнительный член, который имеет противоположный знак (дезэкранирование). В жидких веществах, где в результате теплового движения молекула быстро меняет свою ориентацию в пространстве, анизотропия химического сдвига усредняется по всем ориентациям молекулы в магнитном поле. Выражать химический сдвиг в единицах частоты (Гц).

Поиск по сайту: