Osteoartriidi diagnoos: magnetresonantstomograafia

Magnetresonantstomograafia (MRI) on viimastel aastatel saanud osteoartriidi mitteinvasiivse diagnoosimise üks juhtivaid meetodeid . Alates 70ndatest, mil magnetilise resonantsi (MP) põhimõtteid kasutati esmakordselt inimkeha uurimiseks, on tänapäeval selline meditsiinilise kuvamise meetod radikaalselt muutunud ja jätkab kiiret arengut.

Tehnilised seadmed, tarkvara paranevad, kujundamise tehnikad arenevad, valmistatakse MP-kontrastsust. See võimaldab teil pidevalt leida uusi võimalusi MRI rakendamiseks. Kui esialgu piirdus see ainult kesknärvisüsteemi uuringutega, on MRI nüüd edukalt kasutusel peaaegu kõigis meditsiini valdkondades.

1946. Aastal avastas üks Stanfordi ja Harvardi ülikoolide teadlaste rühm nähtust, mida nimetatakse tuuma magnetresonantsiks (NMR). Selle sisuliselt oli see, et mõned aatomite tuumad, mis on magnetväljas, on väliste elektromagnetväljade mõjul võimelised energiat neelama ja seejärel kiirgavad seda raadiosignaali kujul. Selle avastamise eest anti F. Blochile ja E. Parmelile 1952. Aastal Nobeli preemia. Uut nähtust sai peagi teada, kuidas kasutada bioloogiliste struktuuride spektraalanalüüsi (TMR spektroskoopia). Aastal 1973 näitas Paul Rautenburg esimest korda võimalust saada kujutist, kasutades NMR-signaale. Seega ilmnes NMR-tomograafia. 1982. Aastal näidati elusolendi siseorganite esimesi NMR-i tomogramme Pariisi Rahvusvahelisel Radioloogide kongressil.

Kaks selgitust tuleks anda. Hoolimata asjaolust, et meetod põhineb NMR-i fenomenil, nimetatakse seda magnetresonantsiks (MP), jättes välja sõna "tuumaenergia". Seda tehakse nii, et patsiendil ei ole mõtet radioaktiivsuse kohta, mis on seotud aatomi tuumade lagunemisega. Ja teine asi: MP-tomograafid ei ole juhuslikult "häälestatud" protone, st vesiniku tuumal. See element kudedes on väga palju ja selle tuumadel on kõigi aatomtuumide seas suurim magnetilist momenti, mis põhjustab MR signaali piisavalt kõrget taset.

Kui 1983. Aastal oli maailmas kliiniliste uuringute jaoks sobivaid seadmeid, oli 1996. Aasta alguses maailmas umbes 10 000 tomograafi. Igal aastal viiakse praktikas kasutusele 1000 uut instrumenti. Üle 90% MP-tomograafide laevastikust on ülijuhtivate magnetitega mudelid (0,5-1,5 T). On huvitav märkida, et kui 80-ndate keskel ettevõtte - tootjad MP-tomograafia juhinduda põhimõttest "mida suurem valdkonnas, seda parem", keskendudes mudel valdkonnas 1.5 T ja eespool aasta lõpuks 80s oli on selge, et enamikul rakendustel ei ole neil keskmise väljatugevusega mudelitel olulisi eeliseid. Seega, peamised tootjad MP-tomograafia ( "GE", "Siemens", "Philips", "Toshi ba", "valija", "Brooker" ja teised.) Nüüd pöörame suurt tähelepanu tootmise keskmise mudelite ja isegi madala valdkonnas, mis erinevad kompaktsest ja ökonoomsest kõrgetasemelistest süsteemidest, millel on rahuldav pildikvaliteet ja palju madalamad kulud. Kõrgkorruselisi süsteeme kasutatakse peamiselt uurimiskeskustes MR spektroskoopia läbiviimiseks.

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

MRI meetodi põhimõte

MP-tomograafi peamised komponendid on: ülitugev magnetis, raadiosaatja, raadiosagedusliku mähise vastuvõtja, arvuti ja juhtpaneel. Enamikul seadmetel on magnetväli magnetilise momendiga, mis on paralleelne inimese keha pika teljega. Magnetvälja tugevust mõõdetakse Teslas (T). Kliinilise MRI puhul kasutage väljade jõudu 0,2-1,5 T.

Kui patsient paigutatakse tugevasse magnetvälja, siis kõik magnetilise dipooliga prootonid arenevad väljapoole suunatud suunas (nagu kompassi nõel, mis juhib Maa magnetvälja). Lisaks sellele hakkavad iga prootoni magnetilised teljed pöörlema välise magnetvälja suuna ümber. Selle spetsiifilise pöörleva liikumise nimetatakse protsessiks ja selle sageduseks on resonantssagedus. Kui lühike elektromagnetiline raadiosageduslik pulss levib patsiendi kehas, põhjustab raadiolainete magnetvälja kõigi prootonite magnetilise momendi pööramine ümbritseva välise magnetvälja ümber. Et see juhtuks, on raadiolainete sagedus võrdne prootonite resonantssagedusega. Seda nähtust nimetatakse magnetresonantsiks. Magnetprootrite suuna muutmiseks peavad resonantseeruma prootonite ja raadiolainete magnetväljad, st sama sagedusega.

Patsiendi kudedes moodustatakse kogu magnetilist momenti: kuded on magnetiseerunud ja nende magnetism on suunatud välise magnetvälja suhtes rangelt paralleelselt. Magnetism on proportsionaalne prootonite arvuga kudede mahuühiku kohta. Suur hulk prootonid (vesiniku tuuma) sisaldas enamikes kudedes, põhjustab asjaolu, et tegeliku magnetmoment on piisavalt suur, et indutseerida elektrivoolu asub väljaspool saaval patsiendil mähis. Neid indutseeritud MP-signaale kasutatakse MR-pildi rekonstrueerimiseks.

Tuumade elektronide ülekandumise protsessi põlemisrežiimist tasakaalus olekus nimetatakse spin-võrelektrilise lõdvenemisprotsessiks või pikisuunalise lõdvestumiseks. Seda iseloomustab T1-spin-võre relaxation time-aeg, mis on vajalik 63% tuumade ülekandmiseks tasakaalus olekusse, kui need on põnevil 90 ° impulsi poolt. T2 on ka spin-spin leevendusaeg.

MP-tomogrammide saamiseks on mitu võimalust. Nende erinevus seisneb raadiosageduslike impulsside tekke järjekorras ja olemuses, MP signaalide analüüsimeetodites. Kõige tavalisemad on kaks meetodit: spin-lattice ja spin-echo. Spin-võre jaoks analüüsitakse põhiliselt leevendamisaega T1. Erinevad kuded (aju hall ja valge aine, tserebrospinaalvedelik, kasvajakoe, kõhr, lihased jms) sisaldavad prootoneid erinevatel lõõgastusaegadel T1. T1 kestusega on seotud MP-signaali intensiivsus: mida lühem on T1, MR-signaali intensiivsem ja kui teleriekraanil on pilt ruumi. MP-tomogrammi rasvkoe on valge, seejärel MP-signaali intensiivsus kahanevas järjekorras on aju ja seljaaju, tihedad siseorganid, veresoonte seinad ja lihased. Õhk, luud ja kaltsifikatsioon praktiliselt ei anna MP-signaali ja seetõttu kuvatakse mustas. Need leevendusaja T1 suhted loovad eeldused normaalsete ja muudetud kudede visualiseerimiseks MR tomogrammides.

Teises MP-tomograafia meetodis, mida nimetatakse spin-echoks, saadetakse raadiosageduslike impulsside seeria patsiendile, kes pöörab 90 ° protsessi eelprotsesse. Pärast impulsside peatamist salvestatakse vastuse MP signaalid. Kuid reageerimise intensiivsusega signaali teistmoodi seotud kestus T2: T2 lühem kui nõrgema signaali ja seega madalam heledus TV ekraani. Seega on MRI meetodi T2 lõplik pilt vastupidine T1 omale (negatiivne positiivne).

MP-tomogrammidel kuvatakse pehmeid koesid paremini kui arvutimogrammidel: lihaseid, rasva kihte, kõhre, anumat. Mõnedel seadmetel on võimalik saada pilti anumatest ilma kontrastaine sisestamata (MP-angiograafia). Kuna luukoe madal veesisaldus ei loo varjestusjõudu, nagu röntgenkiirtehnoloogias, st Pilt ei häiri näiteks seljaaju, sõrmedeta kettaid jne. Loomulikult ei sisaldu vesiniku tuum mitte ainult vees, vaid ka luukudes, mis on fikseeritud väga suurte molekulide ja tihedate struktuuridega ja ei sega MRI-d.

MRI eelised ja puudused

Peamised eelised MRI on mitteinvasiivne kahjutu (no kiiritust), saades kolmemõõtmelise iseloomu pilti, füüsiline Seevastu liikumast veri puudumisel artefakte luukoe, kõrge diferentseerumist pehmekoe võimed MP-spektroskoopia in vivo uuring kudede ainevahetus in vivo. MPT lahtrisse kujutamine õhukesed kihid inimkehaga suvalise ristlõikega - otsmikusagara, sagitaalseks telg- ja kaldtasandit. On võimalik rekonstrueerida ja kolmemõõtmeliste kujutiste elundite sünkroonida saamise tomograms koos elektrokardiogramm hambad.

Peamised puudused on seotud tavaliselt piisavalt pikk aeg, mis kulub toota pilte (tavaliselt minutit), mis viib välimus esemeid hingamisteede liigutused (eriti vähendab tõhusust silmas pidades teadus), arütmia (kui süda uuring), võimetus usaldusväärselt tuvastada kivid, lubjastumise mõned liiki patoloogias luustruktuure kõrgest hinnast tehnika ja selle toimimist ja erinõudeid omescheniyam kus on seadmetega (varjestus vastu häirete) võimatus vaatlemise Mul on patsientidel klaustrofoobia, südamestimulaatori, suured metallist implantaadid mitte-meditsiiniline metall.

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

Kontrastsed ained MRI jaoks

MRI kasutamise alguses arvatakse, et erinevate kudede loomulik kontrastsus kõrvaldab kontrastainete vajaduse. Varsti leiti, et erinevate kudede signaalide erinevus, st MR-kujutise kontrastsust saab märkimisväärselt parandada kontrastsusmeediumiga. Kui esimene MP-kontrastaine (mis sisaldab paramagneetilisi gadoliiniumiioone) muutus müügil kättesaadavaks, suurenes MRI diagnostiline teave märkimisväärselt. MR-kontrastainete olemus on muuta kudede ja elundite prootonide magnetparameetreid, st muutke T1 ja T2 prootonide leevendusaega (TR). Praeguseks on MP-kontrastainete (või pigem kontrastainete - CA) mitmesugused klassifikatsioonid.

Peamine mõju MR-Cadeli lõõgastusajale:

• T1-KA, mis lühendab T1 ja suurendab seega kudede MP-signaali intensiivsust. Neid nimetatakse ka positiivseks SC.
• T2-KA, mis lühendab T2, vähendades MR signaali intensiivsust. See on negatiivne SC.

Sõltuvalt MR-SC-i magnetilistest omadustest jagatakse paramagnetilisteks ja superparamagnetilisteks:

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

Paramagnetiline kontrastaine

Paramagneetilisi omadusi omavad aatomid, millel on üks või mitu paaritud elektroni. Need on gadoliiniumi (Gd), kroomi, nikli, rauda ja ka mangaani magneesiumioonid. Gadoliiniumi ühendid olid kliiniliselt kõige enam kasutatavad. Gadoliiniumi kontrastainet põhjustab lõõgastusaegade T1 ja T2 lühendamine. Madalates annustes domineerib mõju Tl-le, mis suurendab signaali intensiivsust. Suurtes annustes mõjutab T2 domineerivat signaali intensiivsuse vähenemist. Paramagneetikat kasutatakse kliinilises diagnostilises praktikas kõige enam.

Superparamagneetiline kontrastaine

Superparamagnetiliste raudoksiidide domineeriv mõju on T2 lõdvenemise lühendamine. Annuse suurendamisel väheneb signaali intensiivsus. Sellesse kosmoseaparaadi rühma võib seostada ka ferromagnetilised satelliidid, mis sisaldavad ferromagneetilisi raudoksiide, mis strukturaalselt sarnanevad magneedi ferriidiga (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

Järgmine klassifikatsioon põhineb CA farmakokineetikal (Sergeev, V.V., Isoavt., 1995):

• rakuväline (koespetsiifiline);
• seedetraktist;
• organotroopne (koespetsiifiline);
• makromolekulaarsed, mida kasutatakse vaskulaarruumi määramiseks.

Ukrainas on teada neli MR-CA-d, mis on ekstratsellulaarsed vees lahustuvad paramagnetilised SC-d, millest sageli kasutatakse gadodiamide ja gadopentetic happeid. Ülejäänud SC rühmad (2-4) läbivad kliiniliste uuringute staadiumi välismaal.

Rakuväline vees lahustuv MP-CA

Rahvusvaheline nimi	Keemiline valem	Struktuur
Gadopenteethape	Gadoliiniumi dimetüülamiin dietüleentriamiinpentaatsetaat ((NMG) 2Gd-DTPA)	Lineaarne, iooniline
Acid gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	Tsükliline, iooniline
Gadodamіdіd	Gadoliiniumi dietüleentriamiinpentaatsetaat-bis-metüülamiid (Gd-DTPA-BMA)	Lineaarne, mitteioonne
Outotéridol	Gd-HP-D03A	Tsükliline, mitteioonne

Rakuvälist kosmosesõidukit manustatakse intravenoosselt, 98% neist eritub neerude kaudu, ei tungi läbi vere-aju barjääri, neil on vähene toksilisus, kuuluvad paramagnetilisse rühma.

MRI vastunäidustused

Absoluutsed vastunäidustused hõlmavad tingimusi, mille kohaselt uuring on eluohtlik patsientidel. Näiteks elektrooniliste, magnetiliste või mehaaniliste vahenditega aktiveeritavate implantaatide olemasolu seisneb peamiselt kunstlikes südamestimulaatorites. RR kiirguse mõju MR-skannerile võib takistada päringusüsteemis töötava stimulaatori toimimist, sest magnetväljade muutused võivad südame aktiivsust jäljendada. Magnetiline atraktsioon võib põhjustada ka stimulaatori pesa liikumise ja elektrodide liikumise. Lisaks tekitab magnetväli takistusi keskkõrva ferromagnetiliste või elektrooniliste implantaatide tööle. Tehisest pärinevate südame ventiilide olemasolu kujutab endast ohtu ja on absoluutne vastunäidustus ainult siis, kui seda uuritakse kõrgrõhu MR-skannerites ja kui klapp on kliiniliselt eeldatavalt kahjustatud. Väikeste metallist kirurgiliste implantaatide (hemostaatilised klambrid) esinemine kesknärvisüsteemis viitab ka uuringu absoluutsete vastunäidustustele, kuna nende magnetilise ligitõmbumise tõttu nihkumine ähvardab veritsemist. Nende olemasolu teistes kehaosades on vähem ohtu, kuna pärast ravi, fibroos ja klambrite kapseldamine aitavad hoida neid stabiilses olekus. Kuid lisaks potentsiaalsele ohule võib magnetiliste omadustega metallist implantaatide olemasolu igal juhul põhjustada esemeid, mis tekitavad raskusi uuringu tulemuste tõlgendamisel.

MRI vastunäidustused

Absoluutne:	Suhteline:
Südamestimulaatorid	Muud stimulandid (insuliinipump, närvistimulaatorid)
Keskkõrva ferromagnetilised või elektroonilised implantaadid	Sisekõrva mitte-ferromagnetilised implantaadid, proteesiga südameklapid (kõrgetel väljadel, mille puhul on kahtlustatav düsfunktsioon)
Ajuveresoonte hemostaatilised klambrid	Muu lokaliseerimise, dekompenseeritud südamepuudulikkuse, raseduse, klaustrofoobia, füsioloogilise seire vajadus, hemostaatilised klambrid

Suhteliseks grotivopokazaniyam kui eespool loetletud ka kompenseerimata südamepuudulikkus, vajadus füsioloogilised seire (mehhaanilist ventilatsiooni, elektriline infusioonipumpade). Claustrofoobia on takistuseks uuringutele 1-4% juhtudest. Seda saab ületada, ühelt poolt, kasutamise seadmete lahtihoidemagnetid teiselt - üksikasjalik selgitus seadmeid ja töötab uuring. MRI tõendeid kahjustava mõju embrüo või loode ei saadud, aga soovitatakse vältida MRI I trimestril. Kasutamine MRI raseduse kuvatakse juhul, kui teised mitteioniseeriv pilditehnikaid ei anna rahuldavat teavet. MRI nõuab suuremat osalemist patsiendi see kui kompuutertomograafia, kui patsient liikumise katse ajal on palju tugevam mõju pildikvaliteet, nii patsientide uuringus ägeda häired, teadvuse, spastilise Ühendriigid, dementsus, samuti laste sageli raske.

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