Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонансная томография (МРТ) формирует послойные изображения на основе сигнала ядерного магнитного резонанса ядер водорода в теле. Помещенные в сильное магнитное поле и возбужденные радиочастотными импульсами, протоны испускают сигнал, сила которого зависит от плотности протонов и релаксационных свойств тканей; пространственное кодирование с помощью градиентов магнитного поля преобразует этот сигнал в изображение. МРТ обеспечивает превосходную контрастность мягких тканей без использования ионизирующего излучения.

Definition

Магнитно-резонансная томография — это томографический метод, который отображает пространственно кодированный сигнал ядерного магнитного резонанса ядер водорода тканей, при этом контрастность определяется в основном плотностью протонов и временами релаксации T1 и T2.

Scope

Тема охватывает физические основы сигнала магнитного резонанса, роль плотности протонов и времен релаксации T1 и T2 в формировании тканевого контраста, использование градиентов поля для пространственного кодирования и то, как различные импульсные последовательности влияют на изображение. Это справочник по тому, как МРТ отображает анатомию, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как возникает сигнал ядерного магнитного резонанса протонов в магнитном поле?
• Как плотность протонов и времена релаксации T1 и T2 создают тканевый контраст?
• Как градиенты магнитного поля кодируют пространственное положение в сигнале?
• Как импульсные последовательности определяют, является ли изображение T1- или T2-взвешенным?

Key concepts

• Ядерный магнитный резонанс ядер водорода
• Плотность протонов
• T1 (продольная) релаксация
• T2 (поперечная) релаксация
• Градиенты магнитного поля и пространственное кодирование
• Импульсные последовательности и взвешивание изображений
• Неионизирующее излучение

Mechanisms

Когда тело помещается в сильное статическое магнитное поле, ядра водорода выравниваются по полю и могут быть отклонены радиочастотным импульсом; по мере их релаксации они испускают радиочастотный сигнал. Амплитуда сигнала отражает локальную плотность протонов, в то время как скорости восстановления (T1, продольная релаксация) и затухания (T2, поперечная релаксация) различаются между тканями и являются доминирующим источником контраста (Pykett et al., 1982). Градиенты магнитного поля, наложенные на основное поле, делают резонансную частоту и фазу зависимыми от положения, что позволяет пространственно кодировать сигнал и реконструировать его в изображение (Lauterbur, 1973). Варьируя время импульсов, последовательности могут быть сделаны T1-взвешенными, T2-взвешенными или протонно-плотностными, подчеркивая различные свойства тканей. Подробная физика описана в стандартных справочниках (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

МРТ обеспечивает превосходную контрастность мягких тканей для отображения нервной, костно-мышечной и висцеральной анатомии без ионизирующего излучения, а взаимосвязь между взвешиванием последовательности и внешним видом тканей является фундаментальной для интерпретации этих изображений (Pykett et al., 1982). Эта статья описывает, как МРТ отображает анатомию, и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

History

МРТ развилась из спектроскопии ядерного магнитного резонанса середины XX века. В 1973 году Пол Лотербур показал, что градиенты магнитного поля могут пространственно кодировать сигнал ЯМР для формирования изображений, а Питер Мэнсфилд внес вклад в методы быстрого пространственного кодирования и реконструкции; они разделили Нобелевскую премию по физиологии или медицине 2003 года. Ранние клинические принципы были консолидированы в последующее десятилетие (Pykett et al., 1982), после чего более высокие напряженности поля и более быстрые последовательности постепенно расширили анатомические применения метода.

Key figures

• Paul Lauterbur
• Peter Mansfield

Seminal works

• lauterbur-1973
• pykett-1982

Frequently asked questions

Почему МРТ не использует ионизирующее излучение?

МРТ генерирует свой сигнал от ядер водорода, реагирующих на сильное магнитное поле и радиочастотные импульсы, а не от рентгеновских лучей, поэтому она не подвергает пациента ионизирующему излучению.

Что определяет, является ли изображение T1- или T2-взвешенным?

Время импульсной последовательности определяет, какое релаксационное свойство доминирует в контрасте: соответствующие параметры позволяют изображению подчеркивать T1 (продольную) или T2 (поперечную) релаксацию, изменяя внешний вид тканей.