Дијагноза остеоартритиса: снимање магнетном резонанцом

Магнетна резонанца (МРИ) последњих година постала је једна од водећих метода неинвазивне дијагнозе остеоартритиса. Од седамдесетих година, када су принципи магнетне резонанце (МП) први пут коришћени за проучавање људског тела, до данас је овај метод медицинског сликања радикално промењен и наставља да се брзо развија.

Техничка опрема, софтвер се побољшава, развијају се технике сликања, припреме МП контраста. Ово вам омогућава да стално пронађете нове области примене МРИ. Ако је у почетку његова употреба била ограничена само на проучавање централног нервног система, сада се МРИ успешно користи у готово свим областима медицине.

Године 1946. Група истраживача са Станфорда и Харвард универзитета независно је открила феномен који се назива нуклеарна магнетна резонанца (НМР). Суштина је била да језгра неких атома, која су у магнетном пољу, под утицајем спољашњег електромагнетног поља могу да апсорбују енергију, а затим емитују у облику радио сигнала. За ово откриће Ф. Блоцх и Е. Пармел су 1952. Године добили Нобелову награду. Нови феномен убрзо је научио како се користи за спектралну анализу биолошких структура (НМР спектроскопија). Године 1973. Паул Раутенбург је по први пут демонстрирао могућност добијања слике помоћу НМР сигнала. Тако се појавила НМР томографија. Први НМР томограми унутрашњих органа живог бића приказани су 1982. Године на Међународном конгресу радиолога у Паризу.

Треба дати два објашњења. Упркос чињеници да се метода заснива на појаву НМР, назива се магнетна резонанца (МП), изостављајући реч "нуклеарна". Ово се ради тако да пацијенти немају идеју о радиоактивности повезаним са распадом атомских језгара. И друге околности: МП-томографи се случајно не "подешавају" на протоне, тј. На језгру водоника. Овај елемент у ткивима је много, а њене језгра имају највећи магнетни момент међу свим атомским језгрима, што узрокује довољно висок ниво МР сигнала.

Ако је 1983. Године било само неколико уређаја широм света погодних за клиничка истраживања, до почетка 1996. Године било је око 10.000 томографа у свету. Сваке године у праксу се уводи 1000 нових инструмената. Више од 90% флоте МП-томографа су модели са суперпреводним магнети (0,5-1,5 Т). Занимљиво је напоменути да уколико у средином 80-компаније - произвођачи МП томографија вођени принципом "већа поље, то боље", са фокусом на моделу са поља 1,5 Т и горе, до краја 80-тих година био јасно је да у већини апликација немају значајне предности у односу на моделе средње јачине поља. Стога, главни произвођачи МП-томографија ( "ГЕ", "Сименс", "Самсунг", "Тосхи БА", "Избор", "Брукер" и др.) Сада велику пажњу на производњу средњим модела и чак низак поља, која се разликују од система високог поља у компактности и економичности са задовољавајућим квалитетом слике и значајно нижим трошковима. Системи високог пода се примарно користе у истраживачким центрима за спровођење МР спектроскопије.

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

Принцип МРИ методе

Главне компоненте МП-томографа су: ултра-јак магнет, радио-предајник, пријем радио-фреквентног калема, компјутер и контролни панел. Већина уређаја има магнетско поље са магнетним моментом паралелним са дугом осовином људског тела. Снага магнетног поља се мери у Тесли (Т). За клиничке МРИ користите поља с силом од 0,2-1,5 Т.

Када се пацијент ставља у јако магнетско поље, сви протони који су магнетни диполи се одвијају у смеру спољашњег поља (као што је игла компаса, коју води магнетно поље Земље). Осим тога, магнетне осе сваког протона почињу да ротирају око смера вањског магнетског поља. Овај специфични ротациони крет се назива процес, а његова фреквенција је резонантна фреквенција. Када се кратки електромагнетски импулс радио-таласа преноси кроз тело пацијента, магнетско поље радио таласа узрокује да се магнетни моменти свих протона ротирају око магнетног момента спољашњег поља. Да би се то догодило потребно је да фреквенција радио таласа буде једнака резонантној фреквенцији протона. Ова појава се зове магнетна резонанца. Да би се променила оријентација магнетних протона, магнетна поља протона и радио таласа морају ресонирати, тј. Имају исту фреквенцију.

У ткиву пацијента ствара се укупан магнетни тренутак: ткива су магнетизована и њихов магнетизам је оријентисано строго паралелно са вањским магнетним пољем. Магнетизам је пропорционалан броју протона по јединичном волумену ткива. Огроман број протона (језгара водоника) садржаних у већини ткива узрокује чињеницу да је чисти магнетни момент довољно велики да индукује електричну струју у пријемном калему изван пацијента. Ови индуковани МП сигнали се користе за реконструкцију МР слике.

Процес транзиције електрона језгра из узбуђеног стања у стање равнотеже назива се процес спин-решетке релаксације или подужна релаксација. Одликује га Т1-спин-решетком време релаксације - време потребно за пренос 63% језгара у равнотежно стање након што су узбуђене импулсом од 90 °. Т2 је такодје спин-спин релаксационо време.

Постоји неколико начина за добивање МП-томографа. Њихова разлика лежи у редоследу и природи генерисања радиофреквентних импулса, метода за анализу МП сигнала. Најчешће су две методе: спин-латтице и спин-ецхо. За спин-решетку, време релаксације Т1 се углавном анализира. Различита ткива (сива и бела материја мозга, цереброспинална течност, туморско ткиво, хрскавица, мишићи, итд.) Имају протоне различитих времена релаксације Т1. У трајању Т1, интензитет МП сигнала је повезан: краћи Т1, интензивни МР сигнал и светлији простор слике се појављује на ТВ монитору. Дебљина ткива на МП-томограму је бела, праћен интензитетом МП сигнала у падајућем редоследу су мозак и кичмена мождина, густи унутрашњи органи, васкуларни зидови и мишићи. Ваздух, кости и калцификације практично не дају МП сигнал и зато су приказани у црној боји. Ови односи времена релаксације Т1 стварају предуслове за визуализацију нормалних и промењених ткива на МР томограмима.

У другом методу МП-томографије, названом спин-ецхо, пацијенту је упућено низ радиофреквентних импулса који претварају прецизне протоне 90 °. Након заустављања импулса, записи МП сигнала се снимају. Међутим, интензитет сигнала одговора је различито повезан са трајањем Т2: краћи Т2, што је слабији сигнал и, с тога, осветљеност екрана ТВ монитора је нижа. Дакле, коначна слика МРИ у методи Т2 је супротна од оног код Т1 (као негативна на позитивну).

На МП-томограмима, меки ткиви се приказују боље него на компјутерским томограмима: мишићи, слојеви масти, хрскавице, посуде. На неким уређајима, може се добити слика судова без увођења контрастног средства (МП-ангиографија). Због ниске количине воде у коштаном ткиву, овај други не ствара заштитни ефекат, као код рентгенске компјутеризоване томографије, тј. Не омета слику, на пример, кичмени мозак, интервертебралне дискове итд. Наравно, језгро водоника су садржане не само у води, већ иу костном ткиву које су фиксиране у веома великим молекулима и густим структурама и не ометају МР.

Предности и мане МРИ

Главне предности МРИ су неинвазивни безопасан (но излагање зрачењу), добијање тродимензионалне знакова имиџ, природни контраст да се креће крв, одсуство артефаката коштаног ткива, високе диференцијације меких ткива, способност да обавља МП-спектроскопије за ин виво проучавање метаболизма ткива ин виво. ОПТ омогућава снимање у танким слојевима људског тела у сваком попречном пресеку - у фронталном, сагиталном, осовинског и косих равни. Могуће је реконструисати тродимензионалне слике органа, синхронизацију добијање томограма са електрокардиограми зуба.

Главни недостаци су углавном везана за довољно дуго времена је потребно да се произведе слике (обично минута), што доводи до појаве артефаката из респираторних покрета (посебно смањује ефикасност светлости истраживања), аритмије (када је студија срце), немогућност да се поуздано да открију камење, калцификације, неки врсте патологије коштаних структура, високих трошкова опреме и њеног рада, посебни захтеви за омесцхенииам у којима има уређаје (заштита од ометања), немогућност присмотром Болестан сам са клаустрофобијом, вештачким пејсмејкерима, великим металним имплантатима од немедицинских метала.

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

Контрастне супстанце за МРИ

На почетку коришћења МРИ веровало се да природни контраст између различитих ткива елиминише потребу за контрастним агенсима. Убрзо је откривено да разлика између сигнала између различитих ткива, тј. Контраст слике МР може бити значајно побољшан помоћу контрастног медија. Када је први контрастни медиј МП (који садржи парамагнетне јонске гадолиније) постао комерцијално доступан, дијагностички подаци МРИ значајно су се повећали. Суштина МР контрастног средства је промена магнетних параметара протона ткива и органа, тј. Промените време релаксације (ТР) Т1 и Т2 протона. До данас постоји неколико класификација МП контрастних средстава (односно, контрастних средстава - ЦА).

Доминантним ефектом на време релаксације МР-Цадела на:

• Т1-КА, који скраћује Т1 и тиме повећава интензитет МП сигнала ткива. Такође се зову позитивни СЦ.
• Т2-КА, који скраћује Т2, смањује интензитет МР сигнала. Ово је негативан СЦ.

У зависности од магнетних особина МР-СЦ подијељене су на парамагнетне и суперпарамагнетне:

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

Парамагнетни контрастни медији

Парамагнетна својства поседују атоми са једним или више неупараних електрона. То су магнетни јони гадолинијума (Гд), хрома, никла, гвожђа, али и мангана. Гадолинијска једињења су најчешће коришћена клинички. Контрастни ефекат гадолинијума је због скраћивања времена релаксације Т1 и Т2. У малим дозама, утицај на Т1, који повећава интензитет сигнала, преовладава. У великим дозама, ефекат на Т2 превладава с смањењем интензитета сигнала. Парамагнети се сада најчешће користе у клиничкој дијагностичкој пракси.

Суперпарамагнетни контрастни медији

Доминантни ефекат суперпарамагнетног оксида гвожђа је скраћивање Т2 релаксације. Како је доза повећана, интензитет сигнала се смањује. На ову групу свемирских летелица може се приписати и феромагнетни сателити, који укључују феромагнетне оксиде жељеза структурно сличне магнетитним феритима (Фе ²⁺ ОФе ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

Следећа класификација се заснива на фармакокинетици ЦА (Сергеев, В.В., Исоавт., 1995):

• екстрацелуларна (специфична за ткиво);
• гастроинтестинални;
• органотропни (специфични за ткиво);
• макромолекуларне, које се користе за одређивање васкуларног простора.

У Украјини су познате четири МР-ЦА-а, који су екстрацелуларни водотопиви парамагнетни СЦс, од којих се широко користе гадодиамид и гадопентетичка киселина. Преостале СЦ групе (2-4) пролазе кроз фазу клиничких испитивања у иностранству.

Ектрацеллулар МП-ЦА, растворљив у води

Међународно име	Хемијска формула	Структура
Гадопентетна киселина	Гадолиниум димеглумина диетиленетриаминпентаацетат ((НМГ) 2Гд-ДТПА)	Линеарно, јонско
Ацид гадотероваа	(НМГ) Гд-ДОТА	Циклична, јонска
Гадодамидид	Гадолинијум диетилентриаминпентаацетат-бис-метиламид (Гд-ДТПА-БМА)	Линеарно, нејонско
Оутотеридол	Гд-ХП-Д03А	Циклична, нејонска

Ектрацелуларни свемирски летелице се примењују интравенозно, 98% њих се излучују бубрезима, не продиру у крвно-мозгу баријеру, имају ниску токсичност, припадају парамагнетској групи.

Контраиндикације на МР

Апсолутне контраиндикације укључују услове под којима је студија пацијентима који угрожавају живот. На пример, присуство имплантата, које се активирају електронским, магнетним или механичким средствима, првенствено су вештачки пејсмејкери. Утицај РФ зрачења из МР скенера може ометати функционисање стимулатора који функционише у систему упита, јер промјене у магнетним пољима могу имитира активност срца. Магнетна привлачност такође може довести до тога да се стимулатор помери у утичницу и помери електроде. Поред тога, магнетско поље ствара препреке за рад феромагнетних или електронских имплантата средњег ува. Присуство вештачких срчаних вентила представља опасност и представља апсолутну контраиндикацију само када се испитује на МР скенерима високог поља, а такође и ако се клинички претпостави да је оштећен. Присуство малих металних хируршких имплантата (хемостатичких клипова) у централном нервном систему такође се односи на апсолутне контраиндикације у студију, јер њихово дисплазирање због магнетне привлачности прети крварење. Њихово присуство у другим деловима тела је мање претња, пошто након лечења, фиброз и инкапсулација стезаљки помажу да их задрже у стабилном стању. Међутим, поред потенцијалне опасности, присуство металних имплантата са магнетским својствима у сваком случају узрокује артефакте који стварају тешкоће за тумачење резултата студије.

Контраиндикације на МР

Апсолутно:	Релативна:
Пејсмејкери	Остали стимуланси (инсулин пумпе, нервни стимулатори)
Феромагнетни или електронски имплантати средњег ува	Не-феромагнетни импланти унутрашњег уха, протетски срчани вентили (у високим пољима, са сумњивом дисфункцијом)
Хемостатске стезаљке церебралних судова	Хемостатички снимци друге локализације, декомпензирана срчана инсуфицијенција, трудноћа, клаустрофобија, потреба за физиолошким надзором

Релативним контраиндикацијама, поред горе наведених, такође спадају декомпензирана срчана инсуфицијенција, потреба за физиолошким надзором (механичка вентилација, пумпе за електричну инфузију). Цлаустропхобиа је препрека за истраживање у 1-4% случајева. Може се превазићи, с једне стране, коришћење уређаја са отвореним магнетима, с друге стране - детаљно објашњење апарата и ток истраживања. Се не добије МР доказ штетног утицаја на ембриона или фетуса, међутим, саветује се да избегавају МРИ у И триместру трудноће. Употреба МРИ током трудноће је назначена у случајевима када друге нејонизујуће методе дијагностичког сликања не пружају задовољавајуће информације. МР захтева веће учешће у пацијент од компјутеризоване томографије, као покрет пацијент током теста је много јачи утицај на квалитет слике, тако да је студија пацијената са акутним поремећајима, оштећењем свести, грчевима држава, деменција, као и деце је често тешко.

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