Nivelrikon diagnoosi: magneettikuvaus

Magneettiresonanssikuvaus (MRI) on viime vuosina tullut yksi johtavista osteoartriitin ei-invasiivisen diagnoosin menetelmistä . 1970-luvulta lähtien, kun magneettiresonanssin (MP) periaatteita käytettiin ensimmäisen kerran ihmiskehon tutkimiseen, tähän päivämäärään tämä lääketieteellisen kuvantamismenetelmä on muuttanut radikaalisti ja jatkuu nopeasti.

Tekniset laitteet, ohjelmistot ovat parantuneet, kuvantamistekniikat kehittyvät, MP-kontrastivalmisteluja kehitetään. Näin voit etsiä jatkuvasti uusia MRI-sovellusalueita. Jos alun perin sen käyttö rajoittui vain keskushermoston tutkimuksiin, nyt MRI: tä käytetään menestyksekkäästi lähes kaikilla lääketieteen aloilla.

Vuonna 1946 Stanfordin ja Harvardin yliopistojen tutkijoiden ryhmä löysi itsenäisesti ilmiön, jota kutsuttiin ydinmagneettiseksi resonanssiksi (NMR). Sen ydin oli se, että joidenkin atomien ydin, joka on magneettikentässä, ulkoisen sähkömagneettisen kentän vaikutuksen alaisena, voi absorboida energiaa ja lähettää sen sitten radiosignaalin muodossa. Tätä löytöä varten F. Bloch ja E. Parmel vuonna 1952 saivat Nobel-palkinnon. Uusi ilmiö oppi pian oppimaan biologisten rakenteiden spektrianalyysiä (NMR-spektroskopia). Vuonna 1973 Paul Rautenburg osoitti ensimmäistä kertaa mahdollisuuden saada kuva käyttämällä NMR-signaaleja. Täten ilmeni NMR tomografia. Elävien ihmisten sisäisten elinten ensimmäiset NMR-tomogrammit osoitettiin vuonna 1982 Pariisissa pidetyssä radiologien kansainvälisessä kongressissa.

Kaksi selitystä on annettava. Huolimatta siitä, että menetelmä perustuu NMR-ilmiöön, sitä kutsutaan magneettiresonanssiksi (MP), jättäen sana "ydin". Tämä tehdään siten, että potilailla ei ole käsitystä radioaktiivisuudesta, joka liittyy atomien ytimien hajoamiseen. Ja toinen seikka: MP-tomografeja ei ole vahingossa "viritetty" protoneille, ts. Vedyn ytimestä. Tämä kudoselementti on hyvin suuri, ja sen ytimillä on suurin magneettinen hetki kaikkien atomien ytimien joukossa, mikä aiheuttaa riittävän korkean MR-signaalin tason.

Jos vuonna 1983 oli vain muutamia lääketieteellisiin tutkimuksiin sopivia laitteita ympäri maailmaa, vuoden 1996 alussa oli maailmassa noin 10 000 mah- timografiaa. Joka vuosi otetaan käytäntöön 1000 uutta instrumenttia. Enemmän kuin 90% MP-tomografeista on malleja, joissa on suprajohtavat magneetit (0,5-1,5 T). On mielenkiintoista huomata, että jos 80-luvun puolivälissä yrityksen - valmistajat MP-tomografia periaatteena on "korkeamman kentän, sen parempi", joka keskittyy malli, jossa on alan 1,5 T tai enemmän, jonka 80-luvun lopulla oli on selvää, että useimmissa sovelluksissa niillä ei ole merkittäviä etuja verrattuna keskikenttävoimakkuusmalleihin. Siksi tärkeimmät tuottajat MP-tomografia ( "GE", "Siemens", "Philips", "Toshi ba", "Picker", "Brooker" ym.) Nyt kiinnittää suurta huomiota tuotannon keski-mallien ja pienetkin kenttä, joka poikkeaa korkean kentän järjestelmistä, jotka ovat kompakti ja taloudellisesti tyydyttävää kuvanlaatua ja huomattavasti alhaisempia kustannuksia. Korkeatasoiset järjestelmät käytetään ensisijaisesti MR-spektroskopian johtamiseen tarkoitettuihin tutkimuskeskuksiin.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]

MRI-menetelmän periaate

MP-tomografin pääkomponentit ovat: erittäin vahva magneetti, radiolähetin, radiotaajuisen kelan vastaanotto, tietokone ja ohjauspaneeli. Useimmilla laitteilla on magneettikenttä, jossa on magneettinen hetki, joka on yhdensuuntainen ihmiskehon pitkän akselin kanssa. Magneettikentän voimakkuus mitataan Teslalla (T). Kliinisissä magneettikuvauskentissä, joiden voimakkuus on 0,2-1,5 T.

Kun potilas sijoitetaan vahvaan magneettikenttään, kaikki protonit, jotka ovat magneettisia dipoleja, avautuvat ulkoisen kentän suuntaan (kuten kompassin neula, jota ohjaa maapallon magneettikenttä). Lisäksi kunkin protonin magneettiset akselit alkavat pyöriä ulkoisen magneettikentän suunnan ympäri. Tätä erityistä pyörimisliikettä kutsutaan prosessiksi, ja sen taajuus on resonanssitaajuus. Kun lyhyt sähkömagneettinen radiotaajuuspulssi välitetään potilaan kehon läpi, radioaaltojen magneettikenttä aiheuttaa kaikkien protonien magneettiset hetket pyörimään ulkoisen kentän magneettisen hetken ympäri. Jotta tämä tapahtuisi, on välttämätöntä, että radioaaltojen taajuus on yhtä suuri kuin protonien resonanssitaajuus. Tätä ilmiötä kutsutaan magneettiresonanssiksi. Magneettisten protonien suuntauksen muuttamiseksi protonien ja radioaaltojen magneettikentät resonoivat, ts. On sama taajuus.

Potenssin kudoksiin muodostuu magneettinen momentti: kudokset magnetisoidaan ja niiden magneettisuus suuntautuu tarkasti rinnakkain ulkoisen magneettikentän kanssa. Magnetismi on verrannollinen protonien lukumäärään kudoksen yksikkötilavuutta kohti. Useimmissa kudoksissa olevien protonien (vetyytimien) valtava määrä aiheuttaa sen, että puhdas magneettinen momentti on riittävän suuri indusoimaan sähkövirta potilaan ulkopuolella sijaitsevassa vastaanottokelauksessa. Näitä indusoituja MP-signaaleja käytetään MR-kuvan rekonstruointiin.

Tumman elektronien siirtymämenetelmää siirtyneestä tilasta tasapainotilaan kutsutaan spin-ristikon relaksaatioprosessiksi tai pitkittäis relaksaatioksi. Siihen on tunnusomaista Tl-spin-hilaan liittyvä relaksaatioaika - aika, joka tarvitaan siirtämään 63% ytimistä tasapainotilaan sen jälkeen, kun ne ovat innoissaan 90 ° pulssilla. T2 on myös spin-spin-relaksaatioaika.

Monta tapaa saada MP-tomogrammia. Heidän eronsa ovat radiotaajuuspulssien tuotannon järjestys ja luonne, menetelmät MP-signaalien analysoimiseksi. Yleisimpiä ovat kaksi menetelmää: spin-ristikko ja spin-echo. Spin-ristikon osalta relaksointiaikaa T1 analysoidaan pääasiassa. Erilaisilla kudoksilla (aivojen harmaalla ja valkoisella aineella, aivo-selkäydinnesteellä, kasvainkudoksella, rustolla, lihaksilla jne.) On protoneja, joilla on erilaiset rentoutumisajat T1. T1: n keston suhteen MP-signaalin voimakkuus liittyy: mitä lyhyempi on T1, sitä voimakkaampi MR-signaali ja sitä heikompi kuva-avaruus näkyy TV-näytöllä. MP-tomogrammin rasvakudos on valkoinen ja sen jälkeen MP-signaalin voimakkuus alenevassa järjestyksessä ovat aivot ja selkäydin, tiheät sisäelimet, verisuoniseinät ja lihakset. Ilma, luut ja kalkkeutumat eivät käytännössä anna MP-signaalia ja siksi ne näkyvät mustana. Nämä relaksaatioajan T1 suhteet luovat edellytykset normaalien ja muuttuneiden kudosten visualisoinnille MR-tomogrammissa.

Eräässä toisessa MP-tomografiamenetelmässä, nimeltään spin-echo, lähetetään potilaan sarja radiotaajuuspulsseja, jotka kääntävät precessointiprotonit 90 °. Pulssien pysäyttämisen jälkeen vaste MP-signaalit tallennetaan. Vastaussignaalin voimakkuus kuitenkin liittyy eri tavoin T2: n kestoon: lyhyempi T2, sitä heikompi signaali ja näin ollen TV-näytön näytön kirkkaus on pienempi. Näin ollen MRI: n lopullinen kuva menetelmässä T2 on päinvastainen kuin T1: n (negatiivisena positiivisena).

MP-tomogrammissa pehmytkudokset näkyvät paremmin kuin tietokoneen tomografiat: lihakset, rasvakerrokset, rusto, alukset. Joillakin laitteilla voidaan saada kuva aluksista ottamatta käyttöön varjoainetta (MP-angiografia). Johtuen alhaisen vesipitoisuuden luukudoksesta jälkimmäinen ei luo suojaavaa vaikutusta, kuten röntgensäteilytietokoneella, ts. Ei häiritse kuvaa, esimerkiksi selkäydintä, välilevyjä jne. Tietenkin vetyydit eivät ole pelkästään vedessä, vaan luukudoksessa ne kiinnittyvät hyvin suurille molekyyleille ja tiheille rakenteille eivätkä ne häiritse MRI: tä.

MRI: n edut ja haitat

Tärkeimmät edut MRI ovat ei-invasiivisia, vaaraton (ei säteilyaltistuksen), saadaan kolmiulotteinen merkki kuvaa, luonnollinen kontrasti siirtymästä verta, ei ole esineitä luukudoksen, korkea pehmytkudoksen, kyky suorittaa MP-spektroskopialla tutkimiseksi in vivo kudosten aineenvaihduntaa in vivo. MPT: n avulla voit saada kuvan ohuista kerroksista ihmiskehosta missä tahansa osassa - etusuunnassa, sagittaaleissa, aksiaalisissa ja vinoissa tasoissa. On mahdollista rekonstruoida elinten volumetriset kuvat synkronoimaan tomografian vastaanotto EKG-hampaiden kanssa.

Tärkeimmät haitat liittyvät yleensä riittävän pitkä aika kuluu tuottaa kuvia (tavallisesti minuuttia), joka johtaa ulkonäön esineitä hengitysteiden liikkeitä (erityisesti vähentää tehokkuutta valon tutkimus), rytmihäiriöt (kun sydän tutkimus), kyvyttömyys havaita luotettavasti kivet, kalkkiutuminen, jotkut tyyppisiä patologian luun rakenteiden kalleus laitteiden ja sen toimintaa, erityisiä vaatimuksia omescheniyam, jossa on laitteet (suojaus häiriöitä vastaan), on mahdotonta tarkkailu Olen sairas klaustrofobian, keinotekoisten tahdistimien, suurien metalli-implanttien kanssa ei-lääketieteellisistä metalleista.

[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]

Kontrastiasiakirjat MRI: lle

MRI-käytön alussa uskottiin, että eri kudosten välinen luonnollinen kontrasti eliminoi kontrastiaineiden tarpeen. Pian havaittiin, että signaalien ero eri kudosten välillä, so. MR-kuvan kontrastia voidaan parantaa merkittävästi kontrastimedialla. Kun ensimmäinen MP-kontrastiväliaine (sisältäen paramagneettiset gadoliniumionit) tuli kaupallisesti saataville, MRI: n diagnostiset tiedot lisääntyivät merkittävästi. MR-kontrastiagenssin ydin on muuttaa kudosten ja elinten protonien magneettisia parametreja, ts. Muuttaa T1- ja T2-protonien relaksaatioaikaa (TR). Tähän mennessä on olemassa useita luokituksia MP-kontrastiaineista (tai pikemminkin kontrastiaineista - CA).

MR-Cadel: n rentoutumisajasta vallitsevalla vaikutuksella:

• T1-KA, mikä lyhentää T1: tä ja lisää siten kudosten MP-signaalin voimakkuutta. Niitä kutsutaan myös positiiviseksi SC: ksi.
• T2-KA, mikä lyhentää T2, vähentää MR-signaalin voimakkuutta. Tämä on negatiivinen SC.

Riippuen MR-SC: n magneettisista ominaisuuksista on jaettu paramagneettisiin ja superparamagneettisiin:

[16], [17], [18], [19], [20]

Paramagneettiset kontrastimediat

Paramagnetisillä ominaisuuksilla on atomeja, joissa on yksi tai useampia parittomia elektroneja. Nämä ovat gadoliniumia (Gd), kromia, nikkeliä, rautaa ja myös mangaania. Gadoliniumyhdisteitä käytettiin eniten kliinisesti. Gadoliniumin vastakkainen vaikutus johtuu rentoutumisajan T1 ja T2 lyhentämisestä. Pienissä annoksissa vallitseva vaikutus T1: een, joka lisää signaalin voimakkuutta. Suurilla annoksilla vaikutus T2: hon vallitsee signaalin voimakkuuden pienentyessä. Paramagnetis - ta käytetään nykyisin laajalti kliinisessä diagnostisessa käytännössä.

Superparamagnetinen kontrasti

Superparamagnetisen rautaoksidin määräävä vaikutus on T2-relaksaation lyhentäminen. Kun annos nostetaan, signaalin voimakkuus vähenee. Tälle avaruusalusryhmälle voidaan osoittaa sekä ferromagneettisia satelliitteja, jotka sisältävät ferromagneettisia rautaoksideja, jotka ovat rakenteellisesti samanlaisia kuin magnetitti ferriitti (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

Seuraava luokitus perustuu varmenteen farmakokinetiikkaan (Sergeev, V. V., Isoavt., 1995):

• solunulkoiset (kudosspesifiset);
• maha;
• organotrooppinen (kudosspesifinen);
• makromolekyyli, joita käytetään verisuonten tilan määrittämiseen.

Ukrainassa tunnetaan neljä MR-CA: ta, jotka ovat ekstrasellulaarisia vesiliukoisia paramagneettisia SC: itä, joista gadodiamidia ja gadopentetiinihappoa käytetään laajalti. Jäljellä olevat SC-ryhmät (2-4) ovat ulkomailla suoritettujen kliinisten tutkimusten vaiheita.

Ekstrasellulaarinen vesiliukoinen MP-CA

Kansainvälinen nimi	Kemiallinen kaava	Rakenne
Gadopentetiinihappo	Gadolinium dimeglumina dietyleenitriamiinipentaasetaatti ((NMG) 2Gd-DTPA)	Lineaarinen, ioninen
Hapan gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	Syklinen, ioninen
Gadodiamid	Gadoliniumdietyleenitriamiinipentaasetaatti-bis-metyyliamidi (Gd-DTPA-BMA)	Lineaarinen, ei-ioninen
Gadotyeridol	GD-HP-D03A	Syklinen, ei-ioninen

Solunulkoista avaruusalusta annetaan laskimonsisäisesti, 98% niistä erittyy munuaisissa, eivät tunkeudu veri-aivoesteen, ovat matala toksisuus, kuuluvat paramagneettiseen ryhmään.

Vasta-aiheet MRI: lle

Absoluuttisiin vasta-aiheisiin kuuluvat olosuhteet, joissa tutkimus on hengenvaarallisia potilaita. Esimerkiksi implanttien läsnäolo, jotka aktivoidaan elektronisella, magneettisella tai mekaanisella tavalla, on ensisijaisesti keinotekoinen sydämentahdistin. MR-skannauksen vaikutus RF-säteilyyn voi häiritä kyselyjärjestelmässä toimivan stimulaattorin toimintaa, koska magneettikentän muutokset voivat jäljitellä sydänliiketoimintaa. Magneettinen vetovoima voi myös aiheuttaa stimulaattorin liikkua pesässä ja siirtää elektrodit. Lisäksi magneettikenttä aiheuttaa esteitä keskikorvan ferromagneettisten tai sähköisten implanttien toiminnalle. Keinotekoisten sydänventtiilien läsnäolo edustaa vaaraa ja on ehdoton vasta-aihe vasta kun tutkitaan korkean kentän MR-skannereilla ja myös jos venttiilin kliinisesti oletetaan olevan vaurioitunut. Pienten metallisten kirurgisten implanttien (hemostatic clips) läsnäolo keskushermostossa viittaa myös tutkimusten absoluuttisiin vasta-aiheisiin, koska niiden magneettisen vetovoiman aiheuttamat siirtymät uhkaavat vuotoa. Heidän läsnäolo muualla elimistössä on vähemmän uhka, koska hoidon jälkeen fibroosi ja kapselien kapselointi auttavat pitämään ne vakaassa tilassa. Potentiaalisen vaaran lisäksi metallisten implanttien läsnäolo magneettisten ominaisuuksien kanssa aiheuttaa joka tapauksessa esineitä, jotka aiheuttavat vaikeuksia tulosten tulkinnassa.

Vasta-aiheet MRI: lle

Absoluuttinen:	Suhteellinen:
Sydämentahdistin	Muut stimulantit (insuliinipumput, hermostimulaattorit)
Välikorvan ferromagneettiset tai sähköiset implantit	Sisäkorvan ei-ferromagneettiset implantit, proteesiset sydänventtiilit (suurilla kentillä, epäiltynä toimintahäiriöitä)
Aivosäiliöiden hemostaattiset puristimet	Muut lokalisoinnit, heikentynyt sydämen vajaatoiminta, raskaus, klaustrofobia, fysiologisen seurannan tarve

Suhteellisiin vasta-aiheisiin lisätään edellä mainitun lisäksi myös dekompensoitu sydämen vajaatoiminta, fysiologisen seurannan tarve (mekaaninen ilmanvaihto, sähköiset infuusiopumput). Claustrophobia estää tutkimusta 1-4 prosentissa tapauksista. Se voidaan toisaalta selviytyä toisaalta laitteilla, joissa on avoimia magneetteja, toisinpäin - laitteen yksityiskohtainen selitys ja tutkimuksen kulku. MRI todisteita haitallisen vaikutuksen alkion tai sikiön ei saatu kuitenkin kehotetaan välttämään MRI I raskauskolmanneksen aikana. MRI: n käyttöä raskauden aikana on osoitettu tapauksissa, joissa muut ei-ionisoivat diagnostiset kuvantamismenetelmät eivät tarjoa tyydyttävää tietoa. MRI vaatii suurempaa osallistumista potilaan se kuin tietokonetomografia, kuten potilaan liikkuminen testin aikana on paljon voimakkaampi vaikutus kuvan laatuun, joten tutkimuksessa akuutissa häiriöt, tajunnan, spastinen valtiot, dementia, sekä lasten on usein vaikeaa.

[21], [22], [23], [24], [25], [26]