Osteoartrito diagnozė: magnetinio rezonanso tomografija

Magnetinio rezonanso tomografija (MRI) pastaraisiais metais tapo vienu iš pagrindinių neinvazinio osteoartrito diagnozavimo metodų . Nuo 70-ųjų, kai magnetinio rezonanso (MP) principai pirmą kartą buvo naudojami žmogaus kūno tyrinėjimui, iki šios dienos šis medicininio vaizdavimo metodas radikaliai pasikeitė ir sparčiai vystosi.

Tobulėja techninė įranga, programinė įranga, formuojasi vaizdo gavimo būdai, rengiami MP kontrasto preparatai. Tai leidžia jums nuolat ieškoti naujų MR taikymo sričių. Jei iš pradžių jis buvo naudojamas tik centrinės nervų sistemos tyrimams, dabar MRI sėkmingai naudojamas beveik visose medicinos srityse.

1946 m. Grupė Stanfordo ir Harvardo universitetų mokslininkų savarankiškai atrado reiškinį, kuris vadinamas branduoliniu magnetiniu rezonanso (NMR) reiškiniu. Esmė ta, kad kai kurių atomų, esančių magnetiniame lauke, branduoliai, veikiant išorinio elektromagnetinio lauko sąlygomis, gali sugerti energiją, o tada išmeta jį radijo signalo forma. Dėl šio atradimo 1952 m. F. Blochas ir E. Parmelas buvo apdovanoti Nobelio premija. Naujas reiškinys greitai išmoko naudoti biologinių struktūrų spektrinei analizei (NMR spektroskopija). 1973 m. Paul Rautenburg pirmą kartą parodė galimybę gauti vaizdą naudojant NMR signalus. Taigi pasirodė NMR tomografija. 1982 m. Tarptautiniame Paryžiaus radiologų kongrese buvo parodytos pirmosios gyvo žmogaus vidaus organų NMR tomogramos.

Du paaiškinimai turėtų būti pateikti. Nepaisant to, kad metodas pagrįstas NMR reiškiniu, jis vadinamas magnetiniu rezonanso (MP), praleidžiant žodį "branduolinis". Tai daroma taip, kad pacientai neturi idėjos apie radioaktyvumą, susijusią su atominių branduolių skilimu. Ir antroji aplinkybė: MP tomografai netyčia "nėra suderinti" su protonais, t. Y. Apie vandenilio branduolį. Šis elementas audiniuose yra labai didelis, jo branduoliai turi didžiausią magnetinį momentą tarp visų atominių branduolių, dėl kurio atsiranda pakankamai aukštas MR signalo lygis.

Jei 1983 m. Pasaulyje buvo tik keli prietaisai, tinkami klinikiniams tyrimams, 1996 m. Pradžioje pasaulyje buvo apie 10 000 tomografų. Kiekvienais metais į praktiką pristatomi 1000 naujų prietaisų. Daugiau nei 90% MP tomografų laivyno yra modeliai su superlaidžiu magnetu (0,5-1,5 T). Įdomu pažymėti, kad jei 80-ųjų bendrovės - gamintojai MP-tomografija vadovaujasi "kuo didesnis laukas, tuo geriau" principu, sutelkiant dėmesį į modelį su 1,5 T ir aukščiau srityje, iki 80s pabaigoje buvo akivaizdu, kad daugumoje programų jie neturi reikšmingų pranašumų prieš modelius su vidutinio lauko stipriu. Todėl pagrindiniai gamintojai MP-tomografijos ( "GE", "Siemens", "Philips" "," Toshi ba "," Picker "," Brooker "ir kt.) Dabar daug dėmesio į viduriniosios modelių ir net mažas gamybos laukas, kuris skiriasi nuo aukšto lauko sistemų kompaktiškumo ir ekonomiškumo, užtikrinančios patenkinamą vaizdo kokybę ir gerokai mažesnę kainą. Aukštos grindų sistemos daugiausia naudojamos MR spektroskopijos tyrimų centruose.

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

MRT metodo principas

Pagrindiniai MP tomografijos komponentai yra labai stiprus magnetas, radijo siųstuvas, radijo dažnių ritė, kompiuteris ir valdymo skydelis. Daugumoje prietaisų yra magnetinis laukas, kurio magnetinis momentas lygus ilgo žmogaus kūno ašiai. Magnetinio lauko stipris matuojamas Tesla (T). Klinikinės MR naudojamos sritys, kurių jėga yra 0,2-1,5 T.

Kai pacientas yra dedamas į stiprų magnetinį lauką, visi protonai, kurie yra magnetiniai dipoliai, atsiskleidžia išorinio lauko kryptimi (pavyzdžiui, kompaso adata, kuri vadovaujasi Žemės magnetiniame lauke). Be to, kiekvieno protono magnetinės ašys pradeda suktis aplink išorinio magnetinio lauko kryptį. Šis specifinis sukimosi judesys vadinamas procesu, jo dažnis yra rezonansinis dažnis. Kai per paciento kūną perduodamas trumpas elektromagnetinis radijo dažnio impulsas, radijo bangų magnetinis laukas sukelia visų protonų magnetinius momentus pasukti aplink išorinio lauko magnetinį momentą. Kad tai įvyktų, būtina, kad radijo bangų dažnis būtų lygus protonų rezonansiniam dažniui. Šis reiškinys vadinamas magnetiniu rezonanso. Norėdami pakeisti magnetinių protonų orientaciją, protonų ir radijo bangų magnetiniai laukai turi rezonuoti, t. Y. Turi tokį patį dažnumą.

Paciento audiniuose sukuriamas bendras magnetinis momentas: audiniai užmigti ir jų magnetizmas yra griežtai orientuotas į išorinį magnetinį lauką. Magnetizmas proporcingas protonų skaičiui vienam audinio vienetui. Didžiulis daugumos protonų (vandenilio branduolių) kiekis, kuris yra daugumoje audinių, lemia tai, kad grynas magnetinis momentas yra pakankamai didelis, kad sukelti elektros srovę priimančioje ritėje, esančioje už paciento ribų. Šie sukeltos MP signalai naudojami MR vaizdui rekonstruoti.

Branduolio elektronų perėjimo nuo susikaupusios būsenos iki pusiausvyros būsenos procesas vadinamas spin-grotelių atsipalaidavimo procesu arba išilgine atpalaidavimo. Jis pasižymi T1-sukinio-grotelinės atsipalaidavimo laikais - laiko, reikalingo 63% branduolių perkelti į pusiausvyros būseną po to, kai juos sužadina 90 ° impulsas. T2 taip pat yra nugaros smegenų atsipalaidavimo laikas.

Yra keletas būdų, kaip gauti MP tomogramas. Jų skirtumas yra radijo dažnio impulsų generavimo tvarka ir pobūdis, MP signalų analizės metodai. Dažniausiai naudojami du metodai: nugaros-grotelių ir nugaros-echo. Spin-grotelių atveju daugiausia tiriamas atsipalaidavimo laikas T1. Įvairūs audiniai (pilka ir baltoji smegenų, smegenų spinalio skysčio, naviko audinio, kremzlės, raumenų ir kt.) Protonai turi skirtingus atsipalaidavimo laikus T1. Su T1 trukme susijęs MP signalo intensyvumas: kuo trumpesnis T1, tuo intensyvesnis MR signalas ir lengvesnis vaizdo ekranas. Riebalų audinys MP-tomogramoje yra baltas, o MP signalo intensyvumas mažėjančia tvarka yra smegenys ir nugaros smegenys, tankūs vidaus organai, kraujagyslių sienos ir raumenys. Oras, kaulai ir kalcifikacijos praktiškai nesuteikia MP signalo ir todėl juodai rodomi. Šie atsipalaidavimo laiko T1 santykiai sukuria prielaidas normalizuotų ir pakeistų audinių vizualizavimui MR tomogramose.

Kitu MP tomografijos metodu, vadinamu nugaros smegenų atkūrimu, pacientui siunčiama radijo dažnių impulsų serija, sukurianti 90 ° progresavimo protonus. Užbaigus impulsus, užfiksuojami atsako MP signalai. Tačiau atsakymo signalo intensyvumas skirtingai priklauso nuo T2 trukmės: trumpesnis T2, tuo silpnesnis signalas, taigi ir televizoriaus ekrano ekrano ryškumas yra mažesnis. Taigi, galutinis MR metodo vaizdas T2 yra priešingas T1 (kaip teigiamas neigiamas).

MP tomogramose minkštieji audiniai rodomi geriau nei kompiuterinės tomogramos: raumenys, riebalų sluoksniai, kremzlės, indai. Kai kuriuose prietaisuose galima gauti indų vaizdą neįvedant kontrasto (MP-angiografijos). Dėl mažo vandens kiekio kauliniame audinyje pastarasis nesukuria apsauginio poveikio, kaip ir rentgeno kompiuterinėje tomografijoje, t. Y. Netrukdo vaizdas, pavyzdžiui, nugaros smegenys, tarpslanksteliniai diskai ir tt Žinoma, vandenilio branduoliai yra ne tik vandenyje, bet ir kaulų audinyje, jie yra fiksuojami labai didelėse molekulėse ir tankiose struktūrose, netrukdant MRT.

MRT pranašumai ir trūkumai

Pagrindiniai privalumai MRI yra neinvazinis, nekenksmingas (ne radiacijos), gauti trimatis simbolių vaizdas, natūralus kontrastas iš juda kraujui, artefaktų kaulų audinių, aukštos diferenciacijos minkštųjų audinių nebuvimas, gebėjimas atlikti MP-spektroskopija in vivo tyrimo metabolizmo audinių in vivo. MPT leidžia vaizdavimo plonų sluoksnių žmogaus kūno bet kokio skerspjūvio - frontalinėje, Sagittal, ašine ir pasvirusių plokštumų. Tai įmanoma rekonstruoti trimačius vaizdus organų, sinchronizuoti gauti tomograms su elektrokardiogramos dantų.

Pagrindiniai trūkumai dažniausiai būna susiję su pakankamai ilgą laiko užtrunka gaminti vaizdus (dažniausiai minučių), kuris veda į artefaktų atsiradimo iš kvėpavimo judesius (ypač sumažina šviesos tyrimų efektyvumą), aritmija (kai širdis studijų) negalėjimas patikimai aptikti akmenys, kalkėjimų, kai rūšių patologija kaulų struktūros, brangumo įrangos ir jos eksploatavimo, specialius reikalavimus omescheniyam kurioje yra įrenginiai (ekranavimas nuo trukdžių), stebėjimo neįmanoma iki Aš serga klaustrofobija, dirbtiniais širdies stimuliatoriais, dideliais metaliniais implantais iš nemedicininių metalų.

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

MRT kontrastinės medžiagos

MRT naudojimo pradžioje manoma, kad natūralus kontrastas tarp skirtingų audinių pašalina kontrastinių medžiagų poreikį. Netrukus buvo nustatyta, kad signalų skirtumas tarp skirtingų audinių, t. Y. MR vaizdo kontrastas gali būti gerokai patobulintas kontrastingos terpės. Kai pirmoji MP kontrastinė medžiaga (turinti paramagnetinių gadolinio jonų) tapo komerciškai prieinama, diagnostikos informacija apie MR žymiai padidėjo. MR kontrastinės medžiagos esmė yra keisti audinių ir organų protonų magnetinius parametrus, t. Y. Pakeiskite T1 ir T2 protonų atsipalaidavimo laiką (TR). Iki šiol yra keletas MP kontrastinių medžiagų (tiksliau, kontrastinių medžiagų - CA) klasifikacijų.

Didžiausią įtaką MR-Cadel atsipalaidavimui laiko:

• T1-KA, kuris sutrumpina T1 ir taip padidina audinių MP signalo intensyvumą. Jie taip pat vadinami teigiamu SC.
• T2-KA, kuris sutrumpina T2, sumažinant MR signalo intensyvumą. Tai neigiamas SC.

Atsižvelgiant į MR-SC magnetines savybes, jie suskirstomi į paramagnetinius ir superparametrus:

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

Paramagnetinė kontrastinė terpė

Paramagnetines savybes laiko atomais, turinčiais vieną ar daugiau nesuderintų elektronų. Tai magnetiniai gadolinio (Gd), chromo, nikelio, geležies, taip pat mangano jonai. Gadolinio junginiai buvo plačiai vartojami kliniškai. Kontrastinis gadolinio poveikis atsiranda dėl atpalaidavimo laiko T1 ir T2 sutrumpinimo. Mažomis dozėmis dominuoja įtaka T1, kuri didina signalo intensyvumą. Didelėse dozėse dominuoja T2 poveikis, mažėjantis signalo intensyvumas. Paramagnetika dabar dažniausiai naudojama klinikinės diagnostikos praktikoje.

Superparamagnetinė kontrastinė medžiaga

Dominuojantis superparamagnetinio geležies oksido poveikis yra T2 atpalaidavimo sutrumpinimas. Padidėjus dozei, signalo intensyvumas mažėja. Priklausomai nuo šios erdvėlaivių grupės gali būti priskiriami feromagnetiniai palydovai, į kuriuos įeina feromagnetiniai geležies oksidai, struktūriškai panašūs į magnetito feritą (Fe ²⁺ OFe ₂ ^{3 +} 0 ₃ ).

Tokia klasifikacija pagrįsta KS farmakokinetika (Sergeev, V. V., Isoavt., 1995):

• ekstraląstelinis (specifinių audinių);
• virškinimo trakto;
• organotropinis (audinių specifinis);
• makromolekulės, kurios naudojamos kraujagyslių erdvei nustatyti.

Ukrainoje yra žinomos keturios MR-CAs, kurios yra netikslinės vandenyje tirpios paramagnetinės SC, iš kurių plačiai naudojamos gadodiamido ir gadopentetinės rūgštys. Likusios SC grupės (2-4) išgyvena klinikinius tyrimus užsienyje.

Neeilinis vandenyje tirpus MP-CA

Tarptautinis pavadinimas	Cheminė formulė	Struktūra
Gadopenteto rūgštis	Gadolinium dimeglumina diethylenetriaminepentaacetatas ((NMG) 2Gd-DTPA)	Linijinis, joninis
Acid gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	Ciklinis, joninis
Gadodamidid	Gadolinium diethylenetriaminepentaacetate-bis-methylamide (Gd-DTPA-BMA)	Linijinis, nejoninis
Outotéridol	Gd-HP-D03A	Ciklinis, nejoninis

Ekstraceliuliozinis erdvėlaivis įvedamas į veną, iš jų 98 proc. Išsiskiria inkstai, nepraeina į kraujo ir smegenų barjerą, mažai toksiška, priklauso paramagnetinei grupei.

Kontraindikacijos MRT

Absoliutūs kontraindikacijos apima sąlygas, kuriomis tyrimas yra pavojingas pacientams. Pvz., Implantų, kurie yra įjungiami elektroninėmis, magnetinėmis ar mechaninėmis priemonėmis, buvimas visų pirma yra dirbtiniai širdies stimuliatoriai. RF radiacijos poveikis iš MR skaitytuvo gali trukdyti stimuliatoriaus veikimui užklausos sistemoje, nes magnetinių laukų pokyčiai gali imituoti širdies veiklą. Magnetinė atrakcija taip pat gali paskatinti stimuliatorių judėti lizde ir perkelti elektrodus. Be to, magnetinis laukas sukuria kliūtis feromagnetinėms arba elektroninėms vidurinės ausies implantams. Dirbtinės širdies vožtuvų buvimas kelia pavojų ir yra absoliuti kontraindikacija tik tada, kai tiriama didelės srities MR skaitytuvuose, taip pat jei klinika prielaida, kad jis yra pažeistas. Centrinių nervų sistemos mažų metalinių chirurginių implantų (kraujo krešulių klipų) buvimas taip pat reiškia absoliučias kontraindikacijas prie tyrimo, nes jų pasislinkimas dėl magnetinės traukos gali sukelti kraujavimą. Jų buvimas kitose kūno vietose yra mažiau grėsmingas, nes po gydymo fibrozė ir gnybtų įkapsuliavimas padeda išlaikyti stabilų būseną. Tačiau be galimo pavojaus, bet kokiu atveju metalinių implantų, turinčių magnetinių savybių, buvimas sukelia paminklų, dėl kurių sunku interpretuoti tyrimo rezultatus.

Kontraindikacijos MRT

Absoliutus:	Santykinis:
Širdies ritmo reguliatoriai	Kiti stimuliatoriai (insulino pompos, nervų stimuliatoriai)
Vidurinės ausies feromagnetiniai ar elektroniniai implantai	Vidinės ausies neferomagnetiniai implantai, proteziniai širdies vožtuvai (dideliuose laukuose, su įtariama disfunkcija)
Hemostaziniai galvos smegenų kraujagyslės	Kito lokalizavimo hemostaziniai klipai, dekompensuotas širdies nepakankamumas, nėštumas, klaustrofobija, fiziologinės stebėsenos poreikis

Dėl santykinio grotivopokazaniyam nei išvardyti anksčiau taip pat dekompensacijq širdies nepakankamumas, už fiziologinei stebėsenai (mechaninė ventiliacija, elektrinis infuzijos pompomis) poreikį. Claustrofobija yra kliūtis tyrimams 1-4% atvejų. Jis gali būti įveikti, viena vertus, prietaisų su atviromis naudojant magnetus, kita vertus - išsamus paaiškinimas įrangos ir prietaisų veikia apklausą. MRT įrodymų žalingo poveikio embrionui ar vaisiui nėra gautas, tačiau patariama vengti MRT į I nėštumo trimestrą. MRT naudojimui nėštumo rodomas tais atvejais, kai kitų nejonizuojanti vizualizavimo metodai neteikia pakankamai informacijos. MRT reikalauja didesnio dalyvavimo pacientui jis nei kompiuterinės tomografijos, kaip pacientas judėjimas bandymo metu yra daug stipresnis įtaka vaizdo kokybei, todėl pacientams, sergantiems ūminėmis ligomis, sutrikusi sąmonė spazminio narių, demencija, taip pat vaikų tyrimas dažnai yra sunku.

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