Исследование неоднородностей магнитного поля с помощью визуализации эквипотенциалей поля на магнитно-резонансных томографах

• Автор: Нассар Муханнад
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 81 с. : ил

Содержание
Введение

ГЛАВА ПЕРВАЯ

1.1. МР-Томография как метод диагностики

1.2. Ядерный магнетизм

1.3. Ядерная магнитная восприимчивость

1.4. Переориентация ядер в поле и магнитный резонанс

1.5. Елоховское описание магнитного резонанса

1.6. Вычисление величины ЯМР-сигнала

1.7. Суммирование ЯМР-сигналов

1.8. Влияние скорости восстановления намагниченности на время накопления томограммы
1.9. Режим накопления томограмм с узкополосным частотным подавлением
1.10. Режим спектральных исследований
1.11. Типичная структура МР-Томографа
1.12 Аппаратура МР - Томографа медицинского назначения
ГЛАВА ВТОРАЯ. Экспериментальная часть работы
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Вычисления по модели поверхностных токов
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Оценка распределения поля МР-Томографа
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
РАБОРЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

1. ВВЕДЕНИЕ.
Основная характеристика магнитно-резонансного томографа это точность передачи пространственных координат, которая, прежде всего, зависит от однородности основного магнитного поля томографа. Поэтому, существует необходимость разработки таких методов, которые позволяют визуализировать неоднородности магнитного поля.
В настоящее время продолжает интенсивно развиваться приборостроение медицинского назначения. Значительно совершенствуются методы медицинской диагностики на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР), что позволяет выявлять новые данные об особенностях строения живых тканей, находящихся в норме и при патологических изменениях.
В коммерческих томографах конкурирующие фирмы предлагают широкий диагностический сервис из более чем ста импульсных последовательностей для выявлении тех или иных изменений в живых тканях. Однако при анализе изображений оператору томографа необходимо тщательно учитывать артефакты, которые обусловлены особенностями явления ЯМР.
В клинической практике используется режим получения МР-Томограмм с избирательным частотным подавлением сигнала от протонов жира, что и используют по ряду причин. Например, когда необходим контроль состояния зрительных нервных волокон, то при обычной съемки след от изображения нервных зрительных волокон теряется среди окружающей жировой ткани. Но если сигнал от жира подавлен с высокой эффективностью, то можно непосредственно наблюдать нервные волокна, отходящие от глаза, исследовать их геометрические параметры и возможные дегенеративные изменения.
Кроме этого, режим с подавлением жира применяют при контроле отсутствия метастатического поражения тел позвонков. При изображении позвоночника в телах позвонков иногда наблюдаются белые пятна. Причиной

их происхождения может быть как возрастная жировая деструкция губчатого костного вещества тел позвонков и его костного мозга, так и весьма опасные воспалительные явления из-за возможного метастатического поражения (если в организме есть раковая опухоль).
В этих и в ряде других важных для медицинской диагностики случаях необходимо кроме стандартных MP-Томограмм получать дополнительные томограммы с использованием режима подавления сигналов жира.
Однако из теоретических предпосылок и клинической практики следует, что применение этой методики зависит от реальной, на данный момент, возможности аппарата и опыта обслуживающего персонала. Технический персонал, обслуживающий томограф, должен обладать хорошей теоретической подготовкой и иметь практические навыки для поддержания высоких метрологических характеристик прибора, поскольку при наличии неоднородностей магнитного поля основного магнита на томограммах могут появляться дополнительные темные полосы, которые не имеют анатомического объяснения.
Целью данной работы является: а) Разработка метода визуализации неоднородностей магнитного поля на основе MP-Томографии; б) Разработка методики вычисления неоднородностей магнитного поля на основе использования импульсов избирательного частотного подавления; в) Разработка метода оценки искажений магнитного поля МР-томографа, вызванного размещением в магнитной системе самого объекта исследования.
Представляет также интерес выработка рекомендаций для операторов МРТ режимов оптимального использования метода накопления МР-Томограмм с подавлением сигналов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие вопросы: а) Разработать и изготовить поверочные фантомные устройства,

ТАБЛИЦА 4. Зависимость времени релаксации биологических тканей от величины индукции магнитного поля
Величина поля 0.2 Тл 1 Тл 1.5 Тл 1 Тл
Время релаксации Т1 мкс Т1 МКС Т1 мкс Т2 мкс
жир 240
мышцы 370 730 860
белое вещество мозга 390 680 780
серое вещество мозга 490 810 920
спинно-мозговая жидкость 1400 2500 3000 1
1.9. Режим накопления томограмм с узкополосным частотным
подавлением
Успешное результативное для диагностики использование режима с подавлением сигналов жира возможно лишь при достаточно эффективном резонансном подавлении ЯМР-сигнала от протонов -СН2-групп.
Каждый раз перед использованием этого режима предусматривается режим подстройки высокой однородности магнитного поля.
Если магнитная система позволяет обеспечить в пределах области интереса однородность магнитного поля на уровне ЛВ/В < 10'6 то аппарат позволяет достаточно однозначно настроить частоту импульса подавления на частоту резонанса протонов -СН2-группы жировой ткани.