Diagnoza osteoartritisa: slikanje z magnetno resonanco

V zadnjih letih je magnetna resonanca (MRI) postala ena od vodilnih metod neinvazivne diagnoze osteoartritisa. Od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, ko so bila načela magnetne resonance (MP) prvič uporabljena za preučevanje človeškega telesa, se je ta metoda medicinskega slikanja radikalno spremenila in se še naprej hitro razvija.

Tehnična oprema, programska oprema se izboljšuje, razvijajo se tehnike slikanja, razvijajo se priprave MP kontrasta. To vam omogoča nenehno iskanje novih področij uporabe MRI. Če je bila njegova uporaba prvotno omejena le na študije osrednjega živčnega sistema, se zdaj MRI uspešno uporablja na skoraj vseh področjih medicine.

Leta 1946 je skupina raziskovalcev s Stanford in Harvard univerz neodvisno odkrila pojav, ki se je imenoval jedrska magnetna resonanca (NMR). Bistvo je bilo, da lahko jedro nekaterih atomov, ki so v magnetnem polju, pod vplivom zunanjega elektromagnetnega polja absorbirajo energijo in ga oddajajo v obliki radijskega signala. Za to odkritje sta leta 1952 F. Bloch in E. Parmel prejeli Nobelovo nagrado. Nov pojav se je kmalu naučil, kako uporabiti za spektralno analizo bioloških struktur (NMR spektroskopija). Leta 1973 je Paul Rautenburg prvič pokazal možnost pridobitve slike z uporabo NMR signala. Tako se je pojavila NMR tomografija. Prvi NMR tomogrami notranjih organov živih oseb so bili dokazani leta 1982 na Mednarodnem kongresu radiologov v Parizu.

Treba je dati dve razliki. Kljub dejstvu, da metoda temelji na pojavu NMR, se imenuje magnetna resonanca (MP), brez besed "jedrska". To se naredi tako, da bolniki nimajo pojma o radioaktivnosti, ki je povezana z razpadom atomskih jeder. In druga okoliščina: MP-tomografi niso naključno "nastavljeni" na protone, npr. Na jedru vodika. Ta element v tkivih je zelo velik in njegove jedre imajo največji magnetni moment med vsemi atomskimi jedri, kar povzroči dovolj visoko raven MR signala.

Če je bilo leta 1983 na svetu le nekaj pripomočkov, primernih za klinične raziskave, je bilo v začetku leta 1996 na svetu približno 10.000 tomografov. Vsako leto se v praksi uvaja 1000 novih instrumentov. Več kot 90% flote MP-tomografov so modeli s superprevodnimi magneti (0,5-1,5 T). Zanimivo je omeniti, da če je v sredini 80. Let v podjetju - je bil proizvajalci MP-tomografija ravna po načelu "višje polje, tem bolje", s poudarkom na modelu s področja 1,5 T in več, do konca 80-ih let je jasno, da v večini aplikacij nimajo pomembnih prednosti nad modeli z srednjo močjo polja. Zato so glavni proizvajalci MP-tomografije ( "GE", "Siemens", "Philips", "Toshi ba", "Picker", "Brooker" in drugi.) Zdaj pa zelo pozorni na proizvodnjo srednjem modelov in tudi nizka ki se razlikujejo od sistemov visokega polja v kompaktnosti in ekonomičnosti z zadovoljivo kakovostjo slike in znatno nižjimi stroški. Sistemi visokih tal se uporabljajo predvsem v raziskovalnih centrih za izvajanje MR spektroskopije.

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

Načelo metode MRI

Glavne komponente MP-tomografa so: ultra-močan magnet, radijski oddajnik, sprejemna radijska frekvenca, računalniška in nadzorna plošča. Večina naprav ima magnetno polje z magnetnim momentom, vzporednim z dolgim osjo človeškega telesa. Moč magnetnega polja se meri v Tesli (T). Za klinične MRI uporabljamo polja s silo 0,2-1,5 T.

Ko je pacient postavljen v močno magnetno polje, se vsi protoni, ki so magnetni dipoli, odvijajo v smeri zunanjega polja (kot je igla kompasa, ki jo vodi zemeljsko magnetno polje). Poleg tega se magnetne osi vsakega protona vrtijo okoli smeri zunanjega magnetnega polja. To specifično rotacijsko gibanje imenujemo proces, njegova frekvenca pa je resonančna frekvenca. Ko se kratek elektromagnetni radiofrekvenčni impulz prenaša preko telesa pacienta, magnetno polje radijskih valov povzroči, da se magnetni momenti vseh protonov vrtijo okoli magnetnega momenta zunanjega polja. Da bi se to zgodilo, je potrebno, da je frekvenca radijskih valov enaka resonančni frekvenci protona. Ta pojav se imenuje magnetna resonanca. Če želite spremeniti usmerjenost magnetnih protonov, morajo magnetna polja protonov in radijskih valov resonirati, npr. Imajo enako frekvenco.

Celoten magnetni moment nastane v pacientovih tkivih: tkiva so magnetizirana in njihov magnetizem je usmerjen strogo vzporedno z zunanjim magnetnim poljem. Magnetizem je sorazmeren s številom protonov na enoto volumna tkiva. Ogromno število protonov (vodikovih jeder), ki jih vsebuje večina tkiv, povzroča dejstvo, da je čisti magnetni moment dovolj velik, da inducira električni tok v sprejemni tuljavi, ki je zunaj bolnika. Ti inducirani MP signali se uporabljajo za rekonstrukcijo slike MR.

Postopek prehoda elektronov jedra iz vzbujenega stanja v ravnovesno stanje se imenuje spin-rešetkast relaksacijski proces ali vzdolžna relaksacija. Zanj je značilen relaksacijski čas T1-spin-mrežne rešetke, čas, potreben za prenos 63% jeder v stanje ravnotežja, potem ko jih vzbudi 90 ° impulza. T2 je tudi spin-spin relaksacijski čas.

Obstaja več načinov za pridobitev MP-tomogramov. Njihova razlika je v vrstnem redu in naravi generiranja radiofrekvenčnih impulzov, metodah za analizo MP signalov. Najpogostejši sta dve metodi: spin-lattice in spin-echo. Za spinsko rešetko se v glavnem analizira relaksacijski čas T1. Različna tkiva (siva in bela materija možganov, cerebrospinalna tekočina, tumorsko tkivo, hrustanca, mišice itd.) Imajo protone z različnimi časi relaksacije T1. S trajanjem T1 je intenziteta MP signala povezana: krajši je T1, intenzivnejši je signal MR in vžigalnik slike na TV-zaslonu. Maščevju v MP-slikanj - White, čemur sledi intenzivnostjo v območju od MP-signala sta možganov in hrbtenjače, tesen notranjih organov, vaskularne stene in mišice. Zrak, kosti in kalcifikacije praktično ne dajejo MP signala in so zato prikazani v črni barvi. Ta razmerja relaksacijskega časa T1 ustvarjajo predpogoje za vizualizacijo normalnih in spremenjenih tkiv na MR tomogramih.

Pri drugi metodi MP-tomografije, ki se imenuje spin-echo, se pacientu pošilja serija radiofrekvenčnih impulzov, ki pretvorijo precizni protone 90 °. Po ustavitvi impulzov se posnamejo signali odziva MP. Vendar pa je intenziteta odzivnega signala različno povezana s trajanjem T2: krajši T2, šibkejši je signal in posledično svetlost zaslona TV-monitorja nižja. Tako je končna slika MRI v metodi T2 nasprotna tisti od T1 (kot negativna na pozitivno).

Na MP-tomogramih so mehka tkiva bolje prikazana kot na računalniških tomogramih: mišice, maščobne plasti, hrustanec, posode. Na nekaterih napravah lahko dobimo sliko plovil brez uvedbe kontrastnega sredstva (MP-angiografija). Zaradi nizke vsebnosti vode v kostnem tkivu slednji ne ustvarja zaščitnega učinka, kot pri rentgenski računalniški tomografiji, t.j. Ne moti slike, na primer hrbtenjače, medvretenčnih diskov itd. Seveda vodikovih jeder ne vsebujejo le vode, temveč so v kostnem tkivu nameščeni v zelo velikih molekulah in gostih strukturah ter ne vplivajo na MRI.

Prednosti in slabosti MRI

Glavne prednosti MRI je neinvazivna, neškodljiv (brez izpostavljenosti sevanju), pridobitev tridimenzionalni znaki, slike, naravni kontrast premikanje kri, odsotnost artefaktov kostnega tkiva, visoko diferenciacijo mehkih tkiv, je sposobnost za izvajanje MP-spektroskopije in vivo študiji presnove tkiv in vivo. MPT omogoča slikanje tankih plasti človeškega telesa v vsakem prečnem prerezu - v čelnem, sagitalni, aksialno in poševnih ravninah. Lahko je rekonstruirati volumetrične podobe organov, da sinhroniziramo sprejem tomograma z zobmi elektrokardiograma.

Glavne pomanjkljivosti so običajno povezane z dovolj dolgo časa, ki je potreben za izdelavo slike (običajno minut), kar vodi do pojava artefaktov iz dihal gibanj (predvsem zmanjšuje učinkovitost svetlobne raziskave), aritmije (ko je študija srce), nezmožnost za zanesljivo odkrivanje kamni, poapnitev, nekateri vrste patologije kostnih struktur, visoki stroški opreme in njenega delovanja, posebne zahteve za prostore, v katerih se naprave nahajajo (presejanje od motenj), nezmožnost pregleda Bolan sem s klaustrofobijo, umetnimi srčnimi spodbujevalniki, velikimi kovinskimi vsadki iz nemedicinskih kovin.

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

Kontrastne snovi za MRI

Na začetku uporabe MRI se je verjel, da naravni kontrast med različnimi tkivi odpravlja potrebo po kontrastnih sredstvih. Kmalu je bilo ugotovljeno, da razlika v signalih med različnimi tkivi, npr. Kontrast slike MR se lahko bistveno izboljša s kontrastnim medijem. Ko je prvi MP-kontrastni medij (ki vsebuje paramagnetne ione gadolinije) postal komercialno dostopen, so se diagnostični podatki MRI znatno povečali. Bistvo MR-kontrastnega sredstva je sprememba magnetnih parametrov protonov tkiv in organov, t.j. Spremenite čas sproščanja (TR) protonov T1 in T2. Do danes obstaja več klasifikacij MP-kontrastnih sredstev (ali bolje, kontrastnih sredstev - CA).

S prevladujočim učinkom na relaksacijski čas MR-Cadela pri:

• T1-KA, ki skrajša T1 in s tem poveča intenziteto MP signala tkiv. Imenujejo se tudi pozitivni SC.
• T2-KA, ki skrajša T2, zmanjša intenziteto signala MR. To je negativni SC.

Glede na magnetne lastnosti MR-SC se delijo na paramagnetne in superparamagnetne:

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

Paramagnetni kontrastni mediji

Paramagnetne lastnosti imajo atomi z enim ali več nepariranimi elektroni. Gre za magnetne ione gadolinije (Gd), kroma, niklja, železa in tudi mangana. Gadolinijeve spojine so bile najpogosteje uporabljene klinično. Kontrastni učinek gadolinija je posledica skrajšanja časa relaksacije T1 in T2. Pri majhnih odmerkih prevladuje vpliv na T1, ki poveča intenzivnost signala. V velikih odmerkih učinek na T2 prevladuje z zmanjšanjem intenzitete signala. Paramagneti se zdaj najpogosteje uporabljajo v klinični diagnostični praksi.

Superparamagnetni kontrastni mediji

Prevladujoči učinek superparamagnetnega železovega oksida je skrajšanje sprostitve T2. Ko se odmerek dvigne, se intenzivnost signala zmanjša. Pri tej skupini vesoljskih plovil je mogoče pripisati feromagnetne satelite, ki vključujejo feromagnetne železove okside, strukturno podobne magnetitnim feritom (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

Naslednja razvrstitev temelji na farmakokinetiki CA (Sergeev, V.V., Isoavt., 1995):

• zunajcelični (specifični za tkivo);
• gastrointestinalni;
• organotropni (tkivno specifični);
• makromolekularne, ki se uporabljajo za določanje vaskularnega prostora.

V Ukrajini so znani štirje MR-CA-ji, ki so ekstracelularni vodotopni paramagnetni SCs, od katerih se široko uporablja gadodiamid in gadopentetična kislina. Preostale skupine SC (2-4) so v kliničnih preskušanjih v tujini.

Ekstrakelični v vodi topen MP-CA

Mednarodno ime	Kemijska formula	Struktura
Gadopentetična kislina	Gadolinij dimeglumina dietilentriamin pentaacetat ((NMG) 2Gd-DTPA)	Linearno, ionsko
Acid gadoterovaja	(NMG) Gd-DOTA	Ciklično, ionsko
Gadamidiidi	Gadolinijev dietilentriamin pentaacetat-bis-metilamid (Gd-DTPA-BMA)	Linearno, neionsko
Outotéridol	Gd-HP-D03A	Ciklično, neionsko

Extracellular vesoljsko plovilo se daje intravenozno, 98% jih izločajo ledvice, ne prodrejo v krvno-možgansko pregrado, imajo nizko toksičnost, pripadajo paramagnetni skupini.

Kontraindikacije za MRI

Absolutne kontraindikacije vključujejo pogoje, pod katerimi je študija življenjsko nevarnih bolnikov. Na primer, prisotnost implantatov, ki se aktivirajo z elektronskimi, magnetnimi ali mehanskimi sredstvi, so predvsem umetni spodbujevalniki. Učinek sevanja RF iz MR optičnega bralnika lahko moti delovanje stimulatorja, ki deluje v sistemu poizvedbe, saj lahko spremembe v magnetnih poljih posnemajo delovanje srca. Magnetna privlačnost lahko povzroči, da se stimulator premakne v gnezdo in premakne elektrode. Poleg tega magnetno polje ustvarja ovire za delovanje feromagnetnih ali elektronskih vsadkov srednjega ušesa. Prisotnost umetnih srčnih ventilov predstavlja nevarnost in je absolutna kontraindikacija le pri pregledu na visokonapetostnih MR-skenerjih in tudi, če se klinično domneva, da je poškodovan. Prisotnost majhnih kovinskih kirurških vsadkov (hemostatičnih sponk) v osrednjem živčnem sistemu se nanaša tudi na absolutne kontraindikacije na študijo, saj lahko njihovo gibanje zaradi magnetne privlačnosti krvari. Njihova prisotnost v drugih delih telesa je manj grožnja, saj po zdravljenju fibroza in zaprtje sponk pripomore k ohranjanju stabilnega stanja. Vendar pa poleg potencialne nevarnosti prisotnost kovinskih vsadkov z magnetnimi lastnostmi v vsakem primeru povzroči predmete, ki povzročajo težave pri interpretaciji rezultatov študije.

Kontraindikacije za MRI

Absolutno:	Relativni:
Srčne naprave	Drugi stimulansi (insulinske črpalke, živčni stimulatorji)
Feromagnetni ali elektronski implantati srednjega ušesa	Ne-feromagnetni implantati notranjega ušesa, protetični srčni ventili (na visokih poljih, s sumom na disfunkcijo)
Hemostatične spone cerebralnih posod	Hemostatični spoji druge lokalizacije, dekompenzirana srčna odpoved, nosečnost, klaustrofobija, potreba po fiziološkem spremljanju

Pri relativno grotivopokazaniyam niso navedene zgoraj dekompenzirano tudi srčno popuščanje potrebo po fiziološki nadzor (mehansko prezračevanje, električni infuzijske črpalke). Claustrophobia je ovira pri raziskavah v 1-4% primerov. Na eni strani je mogoče premagati naprave z odprtimi magneti na drugi strani - podrobno razlago aparata in potek raziskave. MRI dokazov o škodljivosti vpliva na zarodek ali plod ne dobimo, pa je priporočljivo, da se prepreči MRI v trimesečju I nosečnosti. Uporaba MRI med nosečnostjo je indicirana v primerih, ko druge neionizacijske metode diagnostičnega slikanja ne zagotavljajo zadovoljivih informacij. MRI zahteva večjo udeležbo v bolnika, kot računalniško tomografijo, kot je gibanje bolnika med preskusom veliko močnejši vpliv na kakovost slike, tako da je študija bolnikov z akutnimi motnjami, motnjami zavesti, spastičnih držav, demenco, pa tudi otrok, je pogosto težko.

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