Az osteoarthritis diagnózisa: mágneses rezonancia képalkotás

Az elmúlt években a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) az osteoarthritis nem invazív diagnosztikájának egyik vezető módszere . A 70-es évektől kezdve, amikor a mágneses rezonancia (MP) elveit először az emberi test tanulmányozására használták fel, a mai napig az orvosi képalkotás ezen módszere radikálisan megváltozott és folyamatosan fejlődik.

Technikai eszközök, szoftverek javulnak, képalkotó technikák fejlődnek, MP-kontraszt készítmények készülnek. Ez lehetővé teszi, hogy folyamatosan új területeket találjon az MRI alkalmazásában. Ha kezdetben csak a központi idegrendszer vizsgálatára korlátozódott, az MRI-t sikeresen alkalmazzák majdnem az összes orvosi területen.

1946-ban a Stanford és a Harvard egyetemek kutatócsoportja önállóan fedezte fel a jelenséget, amelyet nukleáris mágneses rezonancia (NMR) neveztek. Ennek lényege az volt, hogy egyes atomok magjai, mágneses térben, egy külső elektromágneses mező hatására képesek felvenni az energiát, majd rádiójel formájában bocsátják ki. A felfedezésért F. Bloch és E. Parmel 1952-ben elnyerte a Nobel-díjat. Egy új jelenség hamar megtanulta a biológiai struktúrák spektrális analíziséhez (NMR spektroszkópia) való felhasználást. 1973-ban Paul Rautenburg először mutatta be az NMR-jelek segítségével történő képfelvétel lehetőségét. Így megjelent az NMR tomográfia. Az élő személyek belső szervek első NMR tomogramjait 1982-ben mutatták be a párizsi Radiológusok Nemzetközi Kongresszusán.

Két magyarázatot kell adni. Annak ellenére, hogy a módszer az NMR jelenségén alapul, mágneses rezonancia (MP) nevezik, elhagyva a "nukleáris" szót. Ez úgy történik, hogy a pácienseknek nincs elképzelésük az atommagok bomlásával kapcsolatos radioaktivitásról. És a második körülmény: az MP-tomográfokat nem véletlenül "hangolták" a protonoknak, azaz a hidrogén magjára. A szövetekben ez az elem nagyon nagy, és annak magjai a legmagasabb mágneses pillanatban vannak az összes atommag között, ami elég magas szintű MR jelet eredményez.

Ha 1983-ban világszerte már csak néhány eszköz, amely alkalmas a klinikai vizsgálatok szerint 1996 elején voltak körülbelül 10 000 szkennerek a világon. Minden évben 1000 új eszközt vezetnek be a gyakorlatba. Az MP-tomográfok flottájának több mint 90% -a szupravezető mágneses modellek (0,5-1,5 T). Érdekes megjegyezni, hogy ha a közép-80-as években a vállalat - a gyártók MP-tomográfia az az elv vezérelte a „minél nagyobb területen, annál jobb”, amelynek középpontjában a modell, amely a területen 1,5 T felett, a végén a 80-as években volt, világos, hogy a legtöbb alkalmazásban nincsenek jelentős előnyei a közepes térerősségű modellekkel szemben. Ezért a fő termelő MP-tomográfia ( „GE”, „Siemens”, „Philips”, „Toshi ba”, „Picker”, „Brooker” és mások.) Most nagy figyelmet fordítunk a termelés közepes modellek és még az alacsony amelyek eltérnek a nagyteljesítményű rendszerek kompaktságától és gazdaságosságától, kielégítő képminőséggel és jelentősen alacsonyabb költséggel. A magas emeletes rendszereket elsősorban az MR spektroszkópia lebonyolítására szolgáló kutatóközpontokban használják.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]

Az MRI módszer elve

Az MP-tomográf fő összetevői: ultra-erős mágnes, rádió adó, rádiófrekvenciás tekercs, számítógép és vezérlőpanel. A legtöbb eszköznek mágneses mezője van, az emberi test hosszú tengelyével párhuzamos mágneses pillanatban. A mágneses tér erősségét Tesla (T) mérik. A klinikai MRI alkalmazási területeken 0,2-1,5 T erővel.

Amikor a beteg kerül egy erős mágneses mező, az összes a protonok mágneses dipólus, telepített az irányt a külső tér (hasonló egy iránytű irányba orientált a Föld mágneses mezőjének). Emellett az egyes protonok mágneses tengelyei elkezdenek elfordulni a külső mágneses mező irányában. Ezt a specifikus forgási mozgást folyamatnak nevezik, frekvenciája pedig rezonáns frekvencia. Amikor egy rövid elektromágneses rádiófrekvenciás impulzust továbbítanak a páciens testén keresztül, a rádióhullámok mágneses mezője az összes proton mágneses pillanatait a külső mező mágneses pillanatának körül forogja. Annak érdekében, hogy ez megtörténjen, szükséges, hogy a rádióhullámok frekvenciája megegyezzen a protonok rezonáns frekvenciájával. Ez a jelenség mágneses rezonancia. A mágneses protonok tájolásának megváltoztatásához a protonok és a rádióhullámok mágneses mezeinek rezonálniuk kell, azaz ugyanolyan gyakorisággal rendelkeznek.

A páciens szövetében teljes mágneses pillanat keletkezik: a szövetek mágnesezik és mágnesességük szigorúan a külső mágneses mezővel párhuzamos. A mágnesesség arányos a protonok számával a szövetek térfogatára vetítve. A legtöbb szövetben található óriási protonok (hidrogénmagok) okozza azt a tényt, hogy a tiszta mágneses pillanat elég nagy ahhoz, hogy a páciensen kívül elhelyezkedő vevőtekercsben elektromos áramot indukáljon. Ezeket az indukált MP jeleket használják az MR kép rekonstruálására.

A mag nukleusturnusának a gerjesztett állapotból az egyensúlyi állapotba való átmenetét spin-rács relaxációs folyamatnak vagy hosszanti relaxációnak nevezzük. T1-spin-rácsos relaxációs idő jellemzi - a magok 63% -ának egyensúlyi állapotba való átviteléhez szükséges idő 90 perces impulzus hatására. A T2 egy spin-spin relaxációs idő is.

Az MP-tomogramok beszerzésének számos módja van. A különbség a rádiófrekvenciás impulzusok előállításának sorrendjében és természetében rejlik, az MP jelek elemzésének módszerei. A legáltalánosabb két módszer: a spin-rács és a spin-echo. A spin-rács esetében a T1 relaxációs időt elsősorban elemezzük. Különböző szövetek (az agy szürke és fehér anyaga, cerebrospinális folyadék, daganatszövet, porc, izmok stb.) Különböző T1 relaxációs időket tartalmaznak. A T1 időtartamával az MP jel intenzitása összefüggésben van: minél rövidebb a T1, annál intenzívebb az MR jel, és annál világosabb a képterület a TV-monitoron. Zsírszövetben a az MP-vizsgál - fehér, majd az intenzitás a következő sorrendben: MP-jel az agy és a gerincvelő, szűk belső szervek, érfalakban és az izmokat. A levegő, a csontok és a meszesedések gyakorlatilag nem adnak MP jelet, ezért fekete színnel jelennek meg. A T1 relaxációs idő ezen összefüggései elősegítik a normál és megváltozott szövetek vizuális megjelenítését MR tomogramokon.

Egy másik MP-tomográfia módszer, amelyet spin-echo-nak neveznek, rádiófrekvenciás impulzusok sorozatát küldik el a páciensnek, amely a precessziós protonok 90 ° -át fordítja. Az impulzusok leállítása után feljegyzik a válasz MP jeleket. Azonban az intenzitás a válasz jel más módon kapcsolódó időtartama T2 T2 rövidebb, mint a gyengébb jelet, és így kisebb a fényerő TV képernyőjén. Így az MRI végső képe a T2 módszerben ellentétes a T1 (negatív-pozitív) értékével.

MP-tomogramokon a lágyszövetek jobbak, mint a számítógépes tomogramok: izomok, zsírrétegek, porc, edények. Bizonyos eszközökön egy képet kaphat az edényekről, anélkül, hogy kontrasztanyagot (MP-angiográfiát) vezetnének be. A csontszövet alacsony víztartalma miatt az utóbbi nem hoz létre árnyékoló hatást, mint a röntgen-komputer tomográfiában, azaz Nem zavarja a képet, például a gerincvelőt, az intervertebrális lemezeket stb. Természetesen a hidrogénmagok nem csak vízben vannak jelen, de a csontszövetben nagyon nagy molekulákban és sűrű szerkezetekben vannak rögzítve, és nem zavarják az MRI-t.

Az MRI előnyei és hátrányai

A fő előnye az MRI nem invazív, ártalmatlan (nincs sugárzás expozíció), megszerzése háromdimenziós karakter kép, egy természetes kontraszt mozgó vér, a hiánya leletek a csontszövet, a magas differenciálódása lágyrész, képes végrehajtani MP-spektroszkópiával in vivo vizsgálatban az anyagcsere a szövetek in vivo. MPT lehetővé teszi képalkotó vékony rétegek az emberi test bármely keresztmetszetben - a frontális, szagittális, axiális és ferde síkok. Lehetőség van, hogy rekonstruálják a háromdimenziós képeket a szervek, szinkronizálni megszerzése tomogramokat az elektródák fogak.

A fő hátránya általában kapcsolódnak kellően hosszú időt vesz igénybe, hogy készítsen képeket (általában percek), ami a megjelenése leletek a légzési mozgások (különösen csökkenti a hatékonyságot a fény kutatás), szívritmuszavarok (amikor a szív vizsgálata), a képtelenség, hogy megbízhatóan észlelni kövek, meszesedések, néhány típusú patológia csontszerkezet, a magas költségek a berendezés és annak működését, speciális követelményeket omescheniyam amelyben vannak eszközök (szembeni árnyékolással interferencia), hogy lehetetlen megfigyelési Beteg vagyok a klausztrofóbiával, a mesterséges szívritmus-szabályozókkal, a nagyméretű fém-implantátumokkal a nem orvosi fémektől.

[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18]

Kontrasztanyagok az MRI-hez

Az MRI használat kezdetekor azt hitték, hogy a különböző szövetek közötti természetes kontraszt megszünteti a kontrasztanyagok iránti igényt. Hamarosan kiderült, hogy a különböző szövetek közötti jelek közötti különbség, azaz az MR kép kontrasztja jelentősen javítható a kontrasztanyagokkal szemben. Amikor az első MP kontrasztanyag (amely paramágneses gadolíniumionokat tartalmaz) kereskedelmi forgalomba került, az MRI diagnosztikai adatai jelentősen megnőttek. Az MR-kontrasztanyag lényege, hogy megváltoztassa a szövetek és szervek protonjainak mágneses paramétereit, azaz módosítsa a T1 és T2 protonok relaxációs idejét (TR). A mai napig többféle MP-kontrasztanyag (vagy inkább kontrasztanyag - CA) osztályozása van.

Az MR-Cadel relaxációs idejének domináns hatása:

• T1-KA, amelyek rövidítik a T1-et, és ezáltal növelik a szövetek MP jelének intenzitását. Pozitív SC-nek is nevezik őket.
• T2-KA, amely rövidíti a T2-t, csökkentve az MR jel intenzitását. Ez negatív SC.

Az MR-SC mágneses tulajdonságaitól függően paramágneses és szuperparamágneses:

[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25]

Paramágneses kontrasztanyag

A paramágneses tulajdonságokat egy vagy több párosítatlan elektron atomjai birtokolják. Ezek a gadolínium (Gd), a króm, a nikkel, a vas és a mangán mágneses ionjai. A gadolíniumvegyületeket legelterjedtebben alkalmazták klinikailag. A gadolínium ellentétes hatása a T1 és T2 relaxációs idő rövidítésének köszönhető. Alacsony dózisokban a T1-re gyakorolt hatás, amely növeli a jel intenzitását, túlsúlyban van. Nagy dózisokban a T2-re gyakorolt hatás dominál a jelintenzitás csökkenésével. A klinikai diagnosztikai gyakorlatban a legszélesebb körben alkalmazzák a paramagnetikákat.

Superparamágneses kontrasztanyag

A szuperparamágneses vas-oxid domináns hatása a T2 relaxáció rövidülése. Amint az adag emelkedik, a jel intenzitása csökken. Ez a csoport tartalmazhat űrhajók és ferromágneses, amelyek magukban foglalják a ferromágneses vas-oxidokat szerkezetileg hasonló a ferritmágnes magnetit (Fe ²⁺ OFE ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

A következő osztályozás a CA farmakokinetikáján alapul (Sergeev, V. V., Isoavt., 1995):

• extracelluláris (szövetspecifikus);
• gyomor-bél;
• szervtróp (szövetspecifikus);
• makromolekuláris, amelyeket az érrendszeri tér meghatározására használnak.

Ukrajnában négy MR-CA ismert, amelyek extracelluláris vízoldható paramágneses SC-k, amelyek közül a gadodiamidot és a gadopentetinsavat széles körben használják. A fennmaradó SC csoportok (2-4) külföldi klinikai vizsgálatok szakaszának vannak kitéve.

Extracelluláris vízben oldható MP-CA

Nemzetközi név	Kémiai képlet	Struktúra
Gadopentetsav	Gadolinium dimeglumina dietilén-triaminpentaacetát ((NMG) 2Gd-DTPA)	Lineáris, ionos
Sav gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	Ciklikus, ionos
Gadodiamid	Gadolínium-dietilén-triaminpentaacetát-bisz-metil-amid (Gd-DTPA-BMA)	Lineáris, nem ionos
Gadotyeridol	Gd-HP-D03A	Ciklikus, nem ionos

Az extracelluláris űrhajók fecskendeznek, 98% -kal, azok által kiosztott a vesék nem jut át a vér-agy gáton, alacsony toxicitást, paramágneses csoport.

Ellenjavallatok az MRI-hez

Az abszolút ellenjavallatok magukban foglalják azokat a feltételeket, amelyek mellett a vizsgálat életveszélyes beteg. Például az implantátumok jelenléte, amelyek elektromágneses, mágneses vagy mechanikus eszközökkel aktiválódnak, elsősorban mesterséges pacemakerek. Az RF-sugárzás hatása az MR-szkennerről zavarhatja a lekérdező rendszerben működő stimulátor működését, mivel a mágneses térben bekövetkező változások utánozhatják a szívműködést. A mágneses vonzás azt is okozhatja, hogy a stimulátor a fészekben mozog és az elektródákat mozgatja. Ezenkívül a mágneses mező akadályt teremt a középfül ferromágneses vagy elektronikus implantátumainak működéséhez. A mesterséges szívszelepek jelenléte veszélyt jelent, és csak abszolút ellenjavallatot jelent nagymező MR szkennereknél, és ha a szelep klinikailag feltételezhetően megsérül. Abszolút ellenjavallatok a tanulmány tárgya továbbá jelenlétében kicsi fém sebészeti implantátum (hemosztatikus klipek) a központi idegrendszerben, mert a elmozdulása miatt a mágneses vonzás fenyegető vérzéses. A szervezet más részein való jelenlétük kevésbé fenyeget, hiszen a kezelés után a bilincsek és a kapcsok beágyazódása segít stabil állapotban tartani. Azonban a potenciális veszély mellett a mágneses tulajdonságokkal rendelkező fémimplantátumok jelenléte minden esetben olyan tárgyiakat eredményez, amelyek nehézségeket okoznak a vizsgálat eredményeinek értelmezésében.

Ellenjavallatok az MRI-hez

Abszolút:	Relatív:
Pacemaker	Egyéb stimulánsok (inzulinpumpa, idegstimulátor)
A középfül ferromágneses vagy elektronikus implantátuma	A belső fül nem ferromágneses implantátumai, protézis szívbillentyűk (magas mezőkben, gyaníthatóan dysfunkcióval)
Agyi edények hemosztatikus szorítói	Más lokalizáció, dekompenzált szívelégtelenség, terhesség, klausztrophobia, fiziológiai megfigyelés szükségessége

Relatív grotivopokazaniyam mint a fent felsoroltak is a szívelégtelenség, a szükséges fiziológiai megfigyelése (gépi lélegeztetés, elektromos infúziós pumpák). A klausztrofóbia az esetek 1-4% -ában akadályozza a kutatást. Meg lehet oldani, egyrészt, az eszközök használatát nyitott mágnesek, a másik - egy részletes magyarázatot a berendezések és eszközök fut a felmérés. MRI bizonyítékot a káros hatása a magzatra nem kapott, azonban tanácsos elkerülni MRI az I. Trimeszterében. Használata MRI terhesség látható esetben, ha más nem-ionizáló képalkotó technika nem biztosítja a megfelelő információkat. MRI igényel nagyobb részvételét a beteget, mint komputertomográfia, a páciens mozgása a vizsgálat során sokkal erősebb hatást gyakorol a képminőséget, így a kezelt betegek akut rendellenességek, tudatzavar, görcsös állapotok, dementia, valamint a gyermekek gyakran nehéz.

[26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35]