Dijagnoza osteoartritisa: magnetska rezonancija

Magnetna rezonancija (MRI) posljednjih godina postala je jedna od vodećih metoda neinvazivne dijagnoze osteoartritisa. Od 70-ih, kada su načela magnetske rezonancije (MP) prvi put korištena za proučavanje ljudskog tijela, do danas je ova metoda medicinske slike radikalno promijenjena i nastavlja se brzo razvijati.

Tehnička oprema, softver se poboljšavaju, razvoj imaging tehnika, MP-kontrast pripreme se razvijaju. To vam omogućuje stalno pronalaženje novih područja primjene MRI. Ako je u početku bila ograničena samo na studije središnjeg živčanog sustava, sada se MRI uspješno koristi u gotovo svim područjima medicine.

Godine 1946. Skupina istraživača sa Sveučilišta Stanford i Harvarda samostalno je otkrila fenomen, koji se naziva nuklearnom magnetskom rezonancijom (NMR). Bit je da jezgre nekih atoma, koje su u magnetskom polju, pod utjecajem vanjskog elektromagnetskog polja, apsorbiraju energiju, a zatim ga emitiraju u obliku radio signala. Za ovo otkriće F. Bloch i E. Parmel 1952. Godine dobile su Nobelovu nagradu. Novi fenomen uskoro je naučio kako se koristi za spektralnu analizu bioloških struktura (NMR spektroskopija). Godine 1973. Paul Rautenburg je prvi put pokazao mogućnost dobivanja slike pomoću NMR signala. Tako se pojavila NMR tomografija. Prvi NMR tomogrami unutarnjih organa žive osobe pokazali su se 1982. Na Međunarodnom kongresu radiologa u Parizu.

Treba dati dva objašnjenja. Unatoč činjenici da se metoda temelji na fenomenu NMR-a, naziva se magnetska rezonancija (MP), izostavljajući riječ "nuklearna". To je učinjeno tako da bolesnici nemaju pojma o radioaktivnosti povezanoj s propadanjem atomske jezgre. I druga okolnost: MP-tomografi nisu slučajno "podešeni" protona, tj. Na jezgru vodika. Ovaj element u tkivima je vrlo velik, a jezgre imaju najveći magnetski moment među svim atomskim jezgrama, što uzrokuje dovoljno visoku razinu MR signala.

Ako je 1983. Godine bilo samo nekoliko sredstava pogodnih za kliničko istraživanje, do početka 1996. Bilo je oko 10.000 tomografa na svijetu. Svake godine u praksu se uvode 1000 novih instrumenata. Više od 90% flote MP-tomografa su modeli s supravodljivim magnetima (0,5-1,5 T). Zanimljivo je napomenuti da, ako je sredinom 80-ih tvrtke - proizvođači MP-tomografija vođeni načelom „viši polje, to bolje”, s naglaskom na modelu s područja 1,5 T i više, do kraja 80-ih godina bio je jasno je da u većini primjena nemaju značajne prednosti u odnosu na modele s jakim srednjim poljem. Dakle, glavni proizvođači MP-tomografija ( „GE”, „Siemens”, „Philips”, „Toshi ba”, „Birač”, „Brooker” i dr.) Sada veliku pozornost na proizvodnju srednjem modela i čak niska polja, koje se razlikuju od visokih polja u kompaktnosti i ekonomičnosti uz zadovoljavajuću kvalitetu slike i znatno nižu cijenu. Sustavi visokih etaža koriste se prvenstveno u istraživačkim centrima za provođenje MR spektroskopije.

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

Načelo MRI metode

Glavne komponente MP-tomografa su: ultra-jak magnet, radio odašiljač, primanje radiofrekvencijske zavojnice, računalo i upravljačku ploču. Većina uređaja ima magnetsko polje s magnetnim momentom paralelnim s dužom osi ljudskog tijela. Snaga magnetskog polja mjeri se u Tesli (T). Za kliničku uporabu MRI polja s silom od 0,2-1,5 T.

Kada je pacijent smješten u jakom magnetskom polju, svi protoni koji su magnetski dipoli se razvijaju u smjeru vanjskog polja (poput igle s kompasom, koje vodi magnetsko polje Zemlje). Nadalje, magnetske osi svakog protona počinju se okretati oko smjera vanjskog magnetskog polja. Ovo specifično rotacijsko gibanje naziva se procesom, a njegova frekvencija je rezonantna frekvencija. Kada se puls kratkog elektromagnetskog radiofrekvencijskog impulsa prenosi kroz tijelo pacijenta, magnetsko polje radio valova uzrokuje magnetske trenutke svih protona da se okreću oko magnetskog momenta vanjskog polja. Kako bi se to dogodilo, nužno je da frekvencija radio valova bude jednaka rezonantnoj frekvenciji protona. Taj fenomen se zove magnetska rezonancija. Za promjenu orijentacije magnetskih protona, magnetska polja protona i radio valova moraju rezonirati, tj. Imaju istu frekvenciju.

U tkivu bolesnika nastaje ukupni magnetski trenutak: tkiva se magnetiziraju i magnetizam je usmjeren strogo paralelno s vanjskim magnetskim poljem. Magnetizam je proporcionalan broju protona po jedinici volumena tkiva. Veliki broj protona (jezgri vodika) koji se nalaze u većini tkiva uzrokuje činjenicu da je čisti magnetski moment dovoljno velik da izazove električnu struju u primatelju koji se nalazi izvan pacijenta. Ovi inducirani MP signali koriste se za rekonstrukciju MR slike.

Proces prijelaza elektrona jezgre od uzbuđenog stanja do ravnotežnog stanja naziva se procesom relaksacije spin-rešetke ili uzdužnim relaksacijama. Karakterizira ga T1-spin-rešetka vrijeme opuštanja - vrijeme potrebno za prijenos 63% jezgre u ravnotežnu stanje nakon što su uzbuđeni pulsom od 90 °. T2 je također vrijeme relaksacije spin-spin.

Postoji nekoliko načina za dobivanje MP-tomograma. Njihova razlika leži u redoslijedu i prirodi generacije radiofrekventnih impulsa, metoda za analizu MP signala. Najčešće su dvije metode: spin-lattice i spin-echo. Za spin-rešetku, vrijeme opuštanja T1 uglavnom se analizira. Različiti materijali (sivo bijele tvari mozga, cerebrospinalna tekućina, tkivo tumora, hrskavice, mišića, itd) se sastoji od protona s različitim vremenom T1 relaksacije. Budući da je trajanje T1 spojen signal MP-intensity: kraći T1, jači MR signala i slika je svjetlija izgleda na ovom mjestu TV monitor. Masno tkivo na MP-tomogramu je bijelo, a zatim intenzitet MP signala silaznim redoslijedom su mozak i leđna moždina, gusti unutarnji organi, vaskularni zidovi i mišići. Zrak, kosti i kalcifications praktički ne daju MP signal i stoga su prikazani u crnoj boji. Ovi odnosi vremena opuštanja T1 stvaraju preduvjete za vizualizaciju normalnih i promijenjenih tkiva na MR tomogramima.

U drugom postupku MP-tomografije, nazvanom spin-echo, niz radiofrekvencijskih impulsa se šalje pacijentu koji okreće protonske procese 90 °. Nakon zaustavljanja impulsa bilježe se signali odgovora MP. Međutim, intenzitet signala odgovora drugačije je vezan uz trajanje T2: kraći T2, slabiji je signal i, prema tome, svjetlina zaslona TV monitora niža. Dakle, konačna slika MRI u metodi T2 je suprotna onoj od T1 (kao negativna do pozitivna).

Na MP-tomogramima, meka tkiva su prikazana bolje nego na računalnim tomogramima: mišići, slojevi masnoća, hrskavice, posude. Na nekim uređajima može se dobiti slika plovila bez uvođenja kontrastnog sredstva (MP-angiografija). Zbog niske količine vode u koštanom tkivu, potonji ne stvara štitni učinak, kao u računalnoj tomografiji rendgenskih zraka, tj. Ne ometa sliku, na primjer, kičmena moždina, intervertebralni diskovi itd. Naravno, jezgre vodika sadržane su ne samo u vodi, već se u koštanom tkivu fiksiraju u vrlo velikim molekulama i gustim strukturama i ne ometaju MRI.

Prednosti i nedostaci MRI

Glavne prednosti MRI su neinvazivni, bezopasan (bez izlaganja zračenju), dobivanje trodimenzionalne znakova slike, prirodni kontrast od pokretnih krvi, nepostojanje artefakata koštanog tkiva, visoka diferencijacija mekih tkiva, sposobnost za obavljanje MP-spektroskopije za in vivo studije metabolizma tkiva in vivo. MPT omogućuje snimanje tankih slojeva ljudskog tijela u bilo kojem poprečnom presjeku - u prednjem, sagittal, aksijalnih i kosim aviona. Moguće je rekonstruirati trodimenzionalne slike organa, sinkronizirati dobivanje tomograms s elektrokardiograma zubima.

Glavni nedostaci su obično povezani s dovoljno dugo vremena koje je potrebno za izradu slika (obično minuta), što dovodi do pojave artefakata iz dišnih pokreta (naročito smanjuje učinkovitost svjetla istraživanja), aritmija (kad srce studija), nemogućnost da se pouzdano otkriti kamenje, Kalcifikacije, neki vrste patologije koštanih struktura, visoke cijene opreme i pogona posebni zahtjevi za omescheniyam u kojima postoje uređaji (zaštita od smetnji), nemogućnost promatranja od strane Bolesna sam s klaustrofobijom, umjetnim pacemakerima, velikim metalnim implantatima iz ne-medicinskih metala.

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

Kontrastne tvari za MRI

Na početku korištenja MRI, vjerovalo se da prirodni kontrast između različitih tkiva uklanja potrebu za kontrastnim sredstvima. Uskoro je otkriveno da razlika signala između različitih tkiva, tj. Kontrast MR slike može se značajno poboljšati kontrastnim medijima. Kada je prvi MP kontrastni medij (koji sadrži paramagnetski gadolinij ione) postao komercijalno dostupan, dijagnostičke informacije MRI znatno su se povećale. Bit MR-kontrastnog agensa je promjena magnetskih parametara protona tkiva i organa, tj. Promijenite vrijeme opuštanja (TR) T1 i T2 protona. Do danas, postoji nekoliko klasifikacija MP-kontrastnih sredstava (ili bolje, kontrastnih agenata - CA).

Do prevladavajućeg utjecaja na vrijeme opuštanja MR-Cadela na:

• T1-KA, što skraćuje T1 i tako povećava intenzitet MP signala tkiva. Pozvani su i kao pozitivni SC.
• T2-KA, što skraćuje T2, smanjujući intenzitet MR signala. Ovo je negativni SC.

Ovisno o magnetskim svojstvima MR-SC podijeljeni su u paramagnetski i superparamagnetski:

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

Paramagnetski kontrastni medij

Paramagnetna svojstva posjeduju atomi s jednim ili više nesparenih elektrona. To su magnetski ioni gadolinija (Gd), krom, nikal, željezo i također mangan. Gadolinij spojevi su najčešće korišteni klinički. Kontrastni učinak gadolinija je zbog skraćivanja vremena relaksacije T1 i T2. U niskim dozama prevladava utjecaj na T1, koji povećava intenzitet signala. U visokim dozama, utjecaj na T2 prevladava sa smanjenjem intenziteta signala. Paramagnetika se danas najčešće koristi u kliničkoj dijagnostičkoj praksi.

Superparamagnetski kontrastni medij

Dominantni učinak superparamagnetnog željeznog oksida je skraćivanje T2 relaksacije. Kako se povećava doza, intenzitet signala se smanjuje. Za ovu skupinu svemirskih letjelica može se pripisati i feromagnetski sateliti, koji uključuju feromagnetne željezne okside strukturno slične magnetitnim feritima (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

Sljedeća klasifikacija se temelji na farmakokinetici CA (Sergeev, V.V., Isoavt., 1995):

• izvanstanični (tkivno-specifični);
• gastrointestinalni;
• organotropno (tkivo-specifično);
• makromolekularni, koji se koriste za određivanje vaskularnog prostora.

U Ukrajini su poznata četiri MR-CA, koja su ekstracelularni paramagnetski SC-i topljivi u vodi, od kojih su gadodiamid i gadopentetična kiselina široko korišteni. Preostale SC skupine (2-4) prolaze kroz fazu kliničkih ispitivanja u inozemstvu.

Ekstracelularni u vodi topivi MP-CA

Međunarodno ime	Kemijska formula	Struktura
Gadopentetska kiselina	Gadolinium dimeglumina dietilentriaminpentaacetat ((NMG) 2Gd-DTPA)	Linearni, ionski
Kiselina gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	Ciklički, ionski
Gadodiamid	Gadolinij dietilentriaminpentaacetat-bis-metilamid (Gd-DTPA-BMA)	Linearna, neionska
Gadotyeridol	Gd-HP-D03A	Ciklički, neionski

Ekstracelularna svemirska letjelica se primjenjuje intravenozno, od kojih 98% izlučuje bubrezi, ne prodiru u krvno-moždanu barijeru, imaju nisku toksičnost, pripadaju paramagnetskoj skupini.

Kontraindikacije na MRI

Apsolutne kontraindikacije uključuju uvjete pod kojima je studija pacijenti koji ugrožavaju život. Na primjer, prisutnost implantata, koja se aktiviraju elektronskim, magnetskim ili mehaničkim sredstvima, prvenstveno su umjetni pacemakers. Utjecaj RF zračenja od MR skenera može ometati funkcioniranje stimulatora koji djeluje u sustavu upita, budući da promjene magnetskih polja mogu oponašati aktivnost srca. Magnetna atrakcija također može uzrokovati da se stimulator pomiče u gnijezdo i pomiče elektrode. Osim toga, magnetsko polje stvara zapreke za rad feromagnetskih ili elektronskih implantata srednjeg uha. Prisutnost umjetnih srčanih ventila predstavlja opasnost i predstavlja apsolutnu kontraindiciju samo kada se ispituju na visokim terenskim MR skenerima, kao i ako se klinički pretpostavlja da je oštećen ventil. Apsolutna kontraindikacija za studije također odnosi prisutnost malih metalnih kirurških implantata (hemostatski isječaka) u središnjem živčanom sustavu, zbog njihovog raseljavanja zbog magnetsku privlačnost prijeti krvarenje. Njihova prisutnost u drugim dijelovima tijela je manje prijetnja, jer nakon tretmana, fibroza i kapsuliranje stezaljki pomažu u održavanju stabilnog stanja. Međutim, pored potencijalne opasnosti, prisutnost metalnih implantata s magnetskim svojstvima u svakom slučaju uzrokuje artefakte koji stvaraju poteškoće pri tumačenju rezultata studije.

Kontraindikacije na MRI

Apsolutno:	Relativna:
Pejsmejkera	Ostali stimulatori (inzulinske pumpe, stimulatori živaca)
Ferromagnetski ili elektronski implantati srednjeg uha	Ne-feromagnetski implantati unutarnjeg uha, protetski ventili srca (u visokim poljima, s sumnjom na disfunkciju)
Hemostatske stezaljke cerebralnih žila	Hemostatski isječci druge lokalizacije, dekompenzirani zatajenje srca, trudnoća, klaustrofobija, potreba za fiziološkim nadzorom

U relativne kontraindikacije, osim gore navedenog, također uključuju dekompenzirani zatajenje srca, potrebu za fiziološkim nadzorom (mehanička ventilacija, električne infuzijske pumpe). Klaustrofobija je prepreka za istraživanje u 1-4% slučajeva. S jedne se strane može prevladati uređaj s otvorenim magnetima, s druge strane - detaljno objašnjenje aparata i tijek istraživanja. MR dokaz štetnog učinka na embrij i fetus ne dobiva, međutim, savjetuje se izbjegavanje MRI u I tromjesečju trudnoće. Upotreba MRI tijekom trudnoće je naznačena u slučajevima gdje druge neionizirajuće metode dijagnostičke slike ne pružaju zadovoljavajuće informacije. MR zahtijeva veće sudjelovanje u bolesnika njega nego kompjutoriziranom tomografijom, kao pokret pacijent za vrijeme testa je puno jači utjecaj na kvalitetu slike, pa je proučavanje pacijenata s akutnim poremećajima, gubitka svijesti, spastična stanja, demencije, kao i djeci je često teško.

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