Wykorzystanie zjawiska rezonansu magnetycznego w medycynie. Mariusz Grocki

Transkrypt

1 Wykorzystanie zjawiska rezonansu magnetycznego w medycynie. Mariusz Grocki

2 [1] WYŚCIG DO TYTUŁU ODKRYWCY.

3 JĄDRO ATOMU W ZEWNĘTRZNYM POLU MAGNETYCZNYM. Porównanie do pola grawitacyjnego.

4 CZYM JEST ZJAWISKO NMR (NUKLEAR MAGNETIC RESONANCE)? Kwantowo. Fala elektromagnetyczna ma częstość rezonansową (Larmora): ω 0 = γ B 0

5 CZYM JEST ZJAWISKO NMR (NUKLEAR MAGNETIC RESONANCE)? Klasycznie.

6 CZASY RELAKSACJI. Czas relaksacji podłużnej - T 1 T 2 Czas relaksacji poprzecznej - T 2

7 SYGNAŁ FID (FREE INDUCTION DECAY). Sygnał wzbudzenia RF: f ( t) A 0t = cos( ω ) Sygnał FID: f t T ( t) = Ae cos( 0 2 ω t )

8 TRANSFORMACJA FOURIERA. Transformacja Fouriera rozkłada funkcję na szereg funkcji okresowych tak, że uzyskana transformata podaje w jaki sposób poszczególne częstotliwości składają się na pierwotną funkcję. fˆ( ξ ) : 2πixξ = f ( x) e dx Interesująca jest transformacja z dziedziny czasu na dziedzinę częstości. W tomografii interesujące są 2D oraz 3D FT.

9 INFORMACJE ZAWARTE W FID WYKORZYSTANIE TRANSFORMACJI FOURIERA.

10 EFEKT TRANSFORMACJI NA KONKRETNYM PRZYKŁADZIE [2]

11 SKUTECZNOŚĆ SPEKTROSKOPII NMR W OKREŚLANIU STRUKTUR BIAŁEK. [4] [5] [3]

12 [6] SPEKTROSKOPIA NMR NA UWR.

13 METODA IMPULSOWA PODSTAWA TOMOGRAFII. Rejestracja sygnału trwa niespełna sekundę. Działa się sygnałem z widmem częstości zbliżonej do rezonansowej. Wielokrotne powtórzenie pomiaru sygnału pozwala zredukować szum i tym samym zwiększyć czułość metody. Pozwala badać duże objętości.

14 MRI (MAGNETIC RESONANCE IMAGING) Pierwsze badania rozkładów przestrzennych protonów pojawiły się na początku lat 70 ubiegłego wieku Przełomowy jednak był rok 1980.

15 REJESTRACJA POJEDYNCZEJ PŁASZCZYZNY. Zmiana gradientu pola magnetycznego pozwala dokonać wyboru płaszczyzny.

16 GRUBOŚĆ WARSTWY. Grubość warstwy jest zależna od wartości gradientu oraz od czasu trwania impulsu.

17 BUDOWA TOMOGRAFU MR. Elektromagnes. System gradientowy. Spektrometr FT NMR. Komputer. [7] [8]

18 JAK SKRÓCIĆ CZAS WYKONYWANIA POMIARU? FLASH (Fast Low Angle SHot). RARE (Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement) EPI (Echo Planar Imaging)

19 PARAMETRY OBRAZOWANIA. Ogólne wyrażenie na intensywność sygnału: S R E T 1 T 2 = ρ 1 e e T T

20 ZWIĄZKI PARAMAGNETYCZNE JAKO CZYNNIKI KONTRASTUJĄCE. Zawierają niesparowane elektrony, które skracają czasy relaksacji poprzecznej i/lub podłużnej. Ich zastosowanie pozwala odróżnić nowotwór od otaczającego obrzęku przez zwiększenie kontrastu między nimi. Są to chelaty ziem rzadkich, głównie gadolinu. Np. Gd-DTPA (sól kwasu Gd- dietylenotriaminopentaoctoewgo). Ważne by były nietoksyczne, pokonywały barierę krew mózg, wchłaniały się z układu krążenia i pokarmowego do przestrzeni międzykomórkowych i szybko wydalane przez nerki. W porównaniu do CT ich dawka jest mała.

21 ANGIOGRAFIA MR Time Of Flight

22 ANGIOGRAFIA MR Gradient Motion Rephasing

23 ANGIOGRAFIA MR [3] [9]

24 SPEKTROSKOPIA NMR IN VIVO. Pozwala na badanie niedotlenienia mózgu oraz mięśnia sercowego, mięśniowych chorób metabolicznych, badania ph wewnątrz i na zewnątrz komórki. Wymaga niestety pola B = 10T.

25 CO NIESIE PRZYSZŁOŚĆ? Z początkiem roku 2011 planowane jest wdrożenie układu PET- MRI. [10] [4]

26 BIBLIOGRAFIA. B. Gonet, Obrazowanie magnetyczno rezonansowe zasady fizyczne i możliwości diagnostyczne, PZWL, J. Stankowski, W. Hilczer, Wstęp do spektroskopii rezonansów magnetycznych, PWN, R. Mazurkiewicz, A. Racja, E. Śliwińska, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, WNT, [1] 21:30. [2] dzięki uprzejmości Ireny Simkowej, doktorantki zespołu chemii porfiryn UWr. [3] L. Stryer, Biochemia, PWN, r., [4] r., 20:04. [5] r., 20:30. [6] r., 23:36. [7] r., 22:10. [8] ; r., 22:13. [9] ; r., 22:17. [10] ; r., 22:20.

27 Dziękuję za uwagę.