Введение 3
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Исследование МР томографии и устройство МР томографа 6
1.2 Основные методы МРТ 7
1.3 Уравнения Блоха 9
1.4 Импульсные последовательности в МРТ 11
1.5 Импульсные последовательности для получения МРТ -
изображения 16
1.5.1 Последовательность градиентного эхо 16
1.5.2 Последовательность спинового эха 18
1.5.3 Многослойная томография 20
1.5.4 Последовательность измерений MP-RAGE 23
1.6 Отношение сигнал - шум и контраст - шум 24
1.7 Сегментация белого и серого вещества 28
2 Практическая часть 31
Выводы 40
Список использованной литературы 41
Приложение 1 43
Листинг 1
Магнитно-резонансная томография (МРТ) — современный информативный метод лучевой диагностики, основанный на феномене ядерно-магнитного резонанса.
Методы спектроскопии ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) прочно вошли в практику экспериментов, направленных на решение задач физики, химии , биологии.
В 1946 году ученые из США, Феликс Блох из Стенфордского университета и Ричард Парсель из Гарварда, независимо один от другого описали физическое явление, которое основано на магнитных свойствах атомных ядер некоторых элементов периодической системы. Ими было определено, что находящиеся в магнитном поле ядра поглощают энергию в радиочастотном диапазоне и в результате переизлучают ее при переходе к их начальному энергетическому состоянию. Это явление было названо ядерно-магнитным резонансом. Само слово «ядерный» обращает внимание на особенность взаимодействия магнитных моментов ядер и поля, а слово «магнитный» относится расположению моментов под действием постоянного магнитного поля, а «резонанс» же означает фиксированную связь и непрерывность данных параметров.
В 1952 году, Феликс Блох и Ричард Парсель, получили Нобелевскую премию в области физики «за развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные с этим открытия». До 70-х годов прошлого века теория по ЯМР развивалась и эффект ядерно-магнитного резонанса применялся в физике и химии для молекулярного анализа. Первые клинические испытания компьютерного томографа были проведены в 1972 году. Принцип работы которого построен на воздействие на организм рентгеновским излучением. Дата испытания КТ стала важным событием в истории развития технологии МРТ, как показала практика, медицинские учреждения были намерены вложить огромные деньги на современное и информативное оборудование для визуализации структур организма и проведения качественно новой диагностики.
В 1973 году Пол Лаутербур опубликовал свою статью, в которой он представил пространственные изображения объектов, полученные по спектрам магнитного резонанса протонов воды из этих объектов. Данная работа легла в основу метода МРТ и стала основой последующих исследований.
В 2003 г. Пол Лаутербур и Питер Мэнсфилд получили Нобелевскую премию за создание метода МРТ. Питер Мэнсфилд представил, как радиосигнал, полученный от МР-спектрометра, может быть преобразован в изображение.
Первый МР-томограф в СССР был установлен в 1984 г. в институте клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова. В 1992 г. в кардиологическом научном центре установили первый в России высокопольный МР-томограф с напряженностью поля 1,5 Тл. [1]
Данный неинвазивный и безопасный способ обследования позволяет выявить на самых ранних этапах формирования патологии тяжелых заболеваний: новообразования, аномалии развития, нарушения сосудов, функций сердца, мозга, внутренних структур организма, изменения позвонков, межпозвоночные грыжи, артриты, бурситы суставов, остеохондроз, переломы, ушибы, другие травмы, воспалительные и инфекционные процессы. Помимо этого, томография позволяет визуализировать структуру органов и тканей, измерять скорость тока спинномозговой жидкости, крови, оценивать уровень диффузии в тканях, определять активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает этот участок коры (так называемая функциональная МРТ). К слову, функциональная МРТ стала играть важную роль в области визуализации процессов головного мозга с начала 90-х годов прошлого века по причине отсутствия воздействия радиацией, низкой инвазивности, относительно широкой доступности изображений для клинической визуализации[2].
Возможности визуализации структур головного мозга с последующими количественным анализом соотношений объемом белого и серого вещества и объемов отдельных структур головного мозга человека в настоящее время начинает интенсивно использоваться для раннего выявления различных заболеваний, в том числе димиелинизирующих процессов, болезней Альцгеймера, Паркинсона, мониторинга процессов терапии различных новообразований и др.
Цель данной работы состояла в подборе импульсной МРТ последовательности и ее параметров для наилучшей трехмерной визуализации различий белого и серого вещества головного мозга на имеющемся 1.5 Тл. клиническом томографе с целью дальнейшего количественного анализа объемов белого и серого вещества у пациентов с различными патологиями.
Была проведена оптимизация параметров измерения последовательности MP-RAGE для трехмерной визуализации структур головного мозга в рамках технических возможностей, имеющегося в университетской клинике КФУ 1.5 Тл томографа.
Оптимальные параметры значительно отличались от параметров рекомендованных для 3 Тл сканеров, и не совпадали с опубликованными в литературе наборами параметров для 1.5 Тл.
Полученный в нашем протоколе контраст/шум между белым и серым веществом головного мозга нормированный на время измерения составил 1.08 против опубликованных для 3Т значений 1.39 - 1.90 [15], С учетом различий в чувствительности для 3 и 1.5 Тл является хорошим результатом.
