تشخيص هشاشة العظام: التصوير بالرنين المغناطيسي

أصبح التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في السنوات الأخيرة واحدة من الطرق الرائدة في التشخيص غير الجراحي لالتهاب المفاصل. منذ السبعينات ، عندما تم استخدام مبادئ الرنين المغناطيسي (MP) لأول مرة لدراسة جسم الإنسان ، حتى يومنا هذا تغيرت طريقة التصوير الطبي هذه بشكل جذري وما زالت تتطور بسرعة.

المعدات التقنية ، والبرمجيات تتحسن ، تقنيات التصوير تتطور ، ويجري تطوير الاستعدادات MP- النقيض. هذا يسمح لك باستمرار العثور على مجالات جديدة لتطبيق التصوير بالرنين المغناطيسي. إذا كان استخدامه مقتصرا في البداية فقط على دراسات الجهاز العصبي المركزي ، فإن التصوير بالرنين المغناطيسي يستخدم بنجاح في جميع مجالات الطب.

في عام 1946 ، اكتشف مجموعة من الباحثين من جامعات ستانفورد وهارفارد بشكل مستقل هذه الظاهرة ، والتي كانت تسمى بالرنين المغناطيسي النووي (NMR). كان جوهر ذلك هو أن نوى بعض الذرات ، في حقل مغناطيسي ، تحت تأثير حقل كهرومغناطيسي خارجي ، يمكن أن تمتص الطاقة ، ثم تصدره في شكل إشارة راديوية. من أجل هذا الاكتشاف تم منح F. Bloch و E. Parmel في عام 1952 جائزة نوبل. سرعان ما تعلمت ظاهرة جديدة كيفية استخدام التحليل الطيفي للهياكل البيولوجية (التحليل الطيفي الرنين المغناطيسي النووي). في عام 1973 ، أظهر بول راوتنبرغ للمرة الأولى إمكانية الحصول على صورة باستخدام إشارات الرنين النووي المغناطيسي. وهكذا ، ظهر التصوير المقطعي بالأشعة السينية. تم عرض أول توموغرافيات الرنين النووي المغناطيسي للأعضاء الداخلية لشخص حي في عام 1982 في المؤتمر الدولي لأخصائي الأشعة في باريس.

يجب تقديم توضيعين. على الرغم من حقيقة أن الطريقة تقوم على ظاهرة الرنين النووي المغناطيسي ، يطلق عليها اسم الرنين المغناطيسي (MP) ، مع حذف كلمة "النووية". يتم ذلك حتى لا يكون لدى المرضى فكرة عن النشاط الإشعاعي المرتبط بتحلل النوى الذرية. والظرف الثاني: لا يتم ضبط MP-tomographs عن طريق الخطأ على البروتونات ، أي على نواة الهيدروجين. هذا العنصر في الأنسجة كثير جدا ، ولأن نواته لها أعظم لحظة مغناطيسية بين جميع النوى الذرية ، والتي تسبب مستوى عال بما فيه الكفاية من إشارة MR.

إذا لم يكن هناك في عام 1983 سوى عدد قليل من الأجهزة في جميع أنحاء العالم مناسبة للبحوث السريرية ، وبحلول عام 1996 كان هناك حوالي 10،000 جهاز تصوير بالأشعة في العالم. في كل عام ، يتم تطبيق 1000 أداة جديدة. أكثر من 90٪ من أسطول التصوير المقطعي MP هي نماذج مع مغناطيس فائق التوصيل (0.5-1.5 T). ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه إذا في منتصف 80s الشركة - المصنعين MP-المقطعي تسترشد بمبدأ "كلما الميدان، كان ذلك أفضل"، مع التركيز على نموذج مع حقل من 1.5 T وفوقها، بحلول نهاية 80s كان من الواضح أنه في معظم التطبيقات ليس لديهم مزايا كبيرة مقارنة بالنماذج ذات شدة المجال المتوسطة. لذلك ، فإن الشركات المصنعة الرئيسية لأجهزة التصوير المقطعي (جنرال إلكتريك ، سيمنز ، فيليبس ، توشي با ، بيكر ، بروكر ، إلخ) تولي اهتماما كبيرا لإنتاج الموديلات بمتوسط أو حتى منخفض. المجال ، والتي تختلف عن الأنظمة عالية المجال في الاكتناز والاقتصاد مع جودة صورة مرضية وتكلفة أقل بكثير. تستخدم أنظمة الكلمة العليا بشكل أساسي في مراكز الأبحاث لإجراء تحليل الطيف MR.

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

مبدأ طريقة التصوير بالرنين المغناطيسي

المكونات الرئيسية للتصوير المقطعي المحوسب هي: مغناطيس فائق القوة ، جهاز إرسال لاسلكي ، يستقبل ملف تردد لاسلكي ، كمبيوتر ولوحة تحكم. تحتوي معظم الأجهزة على مجال مغناطيسي بعزم مغناطيسي موازٍ للمحور الطويل للجسم البشري. تقاس قوة المجال المغناطيسي في تسلا (T). لمجالات استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي السريرية مع قوة من 0.2-1.5 T.

عندما يوضع المريض في حقل مغناطيسي قوي ، تتكشف جميع البروتونات التي تكون ثنائيات أقطاب مغناطيسية في اتجاه المجال الخارجي (مثل إبرة البوصلة ، التي يسترشد بها المجال المغنطيسي للأرض). بالإضافة إلى ذلك ، تبدأ المحاور المغناطيسية لكل بروتون بالتدوير حول اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. وتسمى هذه الحركة الدورانية المحددة عملية ، ويكون ترددها ترددًا رنينيًا. عندما يتم إرسال نبضة تردد كهرومغناطيسية قصيرة عبر جسم المريض ، فإن المجال المغناطيسي لموجات الراديو يسبب لحظات مغنطيسية لكل البروتونات لتدوير حول العزم المغناطيسي للحقل الخارجي. ولكي يحدث هذا ، من الضروري أن يكون تردد الموجات الراديوية مساوياً لتكرار الرنين لل protروتونات. تسمى هذه الظاهرة بالرنين المغناطيسي. لتغيير اتجاه البروتونات المغنطيسية ، يجب أن يتردد المجال المغناطيسي للبروتونات وموجات الراديو ، أي لديهم نفس التردد.

يتم إنشاء لحظة مغناطيسية كاملة في أنسجة المريض: يتم ممغنط الأنسجة وتوجه مغناطيسية بالتوازي بشكل صارم مع المجال المغناطيسي الخارجي. وتتناسب المغنطيسية مع عدد البروتونات لكل وحدة حجم من الأنسجة. إن العدد الهائل من البروتونات (نواة الهيدروجين) الموجودة في معظم الأنسجة يتسبب في حقيقة أن اللحظة المغناطيسية النقية كبيرة بما يكفي للحث على تيار كهربائي في ملف الاستقبال الموجود خارج المريض. تُستخدم إشارات MP المستحثة هذه لإعادة بناء صورة MR.

وتسمى عملية انتقال إلكترونات النواة من الحالة المثارة إلى حالة التوازن بعملية الاسترخاء السبينية أو الاسترخاء الطولي. يتميز بوقت استرخاء T1-spin-lattice-time ، وهو الوقت اللازم لنقل 63٪ من النوى إلى حالة التوازن بعد أن يتم تحفيزها بواسطة نبض 90 درجة. T2 هو أيضا وقت الاسترخاء تدور تدور.

هناك عدة طرق للحصول على MP-tomograms. يكمن اختلافها في ترتيب وطبيعة توليد نبضات التردد الراديوي ، وطرق تحليل إشارات MP. الأكثر شيوعا هي طريقتين: الشبكة الدورانية والشبكة السبين. بالنسبة للشبيكة الدورانية ، يتم تحليل وقت الاسترخاء T1 بشكل أساسي. الأنسجة المختلفة (المادة الرمادية والبيضاء للدماغ ، السائل النخاعي ، نسيج الورم ، الغضاريف ، العضلات ، إلخ) لها بروتونات ذات أوقات استرخاء مختلفة T1. مع مدة T1 ، ترتبط شدة إشارة MP: كلما كانت T1 أقصر ، كلما كانت إشارة MR أكثر كثافة وأخف وزنا تظهر مساحة الصورة على شاشة التلفزيون. الأنسجة الدهنية على MP-tomogram هي بيضاء ، تليها شدة إشارة MP بترتيب تنازلي هي الدماغ والحبل الشوكي ، وأعضاء داخلية كثيفة ، وجدران وعائية وعضلات. الهواء والعظام والتكلسات لا تعطي إشارة MP ، وبالتالي يتم عرضها باللون الأسود. هذه العلاقات من وقت الاسترخاء T1 خلق الشروط المسبقة لتصور الأنسجة الطبيعية والمتغيرة على التصوير المقطعي بالرنين المغناطيسي.

في طريقة أخرى للتصوير المقطعي المحوسب ، تسمى الصدى spin-echo ، يتم إرسال سلسلة من نبضات الترددات الراديوية إلى المريض الذي يحول البروتونات المسبقة الزوايا إلى 90 درجة. بعد إيقاف النبضات ، يتم تسجيل إشارات استجابة MP. ومع ذلك ، ترتبط كثافة إشارة الاستجابة بشكل مختلف بمدة T2: وهي T2 الأقصر ، وأضعف الإشارة ، وبالتالي ، فإن سطوع شاشة شاشة التلفزيون يكون أقل. وهكذا ، فإن الصورة النهائية للتصوير بالرنين المغناطيسي في الطريقة T2 هي عكس T1 (سلبية إلى إيجابية).

في التصوير المقطعي بالبلورات ، تُعرض الأنسجة الرخوة بشكل أفضل من التصوير المقطعي بالكمبيوتر: العضلات ، طبقات الدهون ، الغضاريف ، الأوعية. على بعض الأجهزة ، يمكن للمرء الحصول على صورة للأوعية دون إدخال عامل التباين (تصوير الأوعية الدموية MP). بسبب انخفاض محتوى الماء في الأنسجة العظمية ، فإن هذا الأخير لا يخلق تأثيرًا للدرع ، كما هو الحال في التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية ، أي لا يتداخل مع الصورة ، على سبيل المثال ، الحبل الشوكي والأقراص ما بين الفقرات وما إلى ذلك. بطبيعة الحال ، لا يتم احتواء نوى الهيدروجين في الماء فقط ، ولكن في أنسجة العظام يتم تثبيتها في جزيئات كبيرة جداً وبنى كثيفة ولا تتداخل مع التصوير بالرنين المغناطيسي.

مزايا وعيوب التصوير بالرنين المغناطيسي

المزايا الرئيسية لMRI هي غير الغازية، وغير مؤذية (أي التعرض للإشعاع)، والحصول على صورة شخصية ثلاثية الأبعاد، على النقيض الطبيعي من التحرك في الدم، وعدم وجود القطع الأثرية من النسيج العظمي، والتمايز عالية من الأنسجة اللينة، والقدرة على أداء MP-الطيفي في الجسم الحي دراسة التمثيل الغذائي للأنسجة في الجسم الحي. MPT يسمح التصوير من طبقات رقيقة من الجسم البشري في أي المقطع العرضي - في أمامي، السهمي، محوري والطائرات مائلة. من الممكن إعادة بناء الصور الحجرية للأعضاء ، لمزامنة استقبال صور توموجر مع أسنان كهربية القلب.

العوائق الرئيسية عادة ما ترتبط فترة طويلة بما فيه الكفاية ما يلزم لإنتاج صور (عادة دقيقة)، الأمر الذي يؤدي إلى ظهور القطع الأثرية من الحركات التنفسية (خاصة يقلل من كفاءة البحوث الضوء)، عدم انتظام ضربات القلب (عند دراسة القلب)، عدم القدرة على كشف موثوق الحجارة، تكلسات، بعض أنواع أمراض الهياكل العظمية، وارتفاع تكلفة المعدات وتشغيلها، متطلبات خاصة لomescheniyam التي توجد فيها أجهزة (يحمي ضد التدخل)، واستحالة المراقبة التي يقوم بها أنا مريض برهاب الأماكن المغلقة ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب الاصطناعية ، وزراعة المعادن الكبيرة من المعادن غير الطبية.

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

المواد على النقيض من التصوير بالرنين المغناطيسي

في بداية استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ، كان يعتقد أن التباين الطبيعي بين الأنسجة المختلفة يلغي الحاجة إلى عوامل التباين. سرعان ما تم اكتشاف أن الفرق في الإشارات بين الأنسجة المختلفة ، أي يمكن تحسين النقيض من صورة MR بشكل ملحوظ من خلال وسائط التباين. عندما أصبحت أول وسط متناقض MP (يحتوي على أيونات الجادولنيوم البادغناطيسية) متاحة تجارياً ، زادت المعلومات التشخيصية للرنين المغناطيسي بشكل ملحوظ. إن جوهر عامل التباين MR هو تغيير المعلمات المغناطيسية لبروتونات الأنسجة والأعضاء ، أي تغيير وقت الاسترخاء (TR) من البروتونات T1 و T2. حتى الآن ، هناك عدة تصنيفات لعوامل التباين MP (أو بالأحرى ، عوامل التباين - CA).

من خلال التأثير السائد على وقت الاسترخاء من MR-Cadel في:

• T1-KA ، والتي تقصر T1 وبالتالي زيادة شدة إشارة MP من الأنسجة. وتسمى أيضا SC إيجابي.
• T2-KA ، والتي تقصر T2 ، مما يقلل من كثافة إشارة MR. هذا هو SC سلبي.

اعتمادا على الخصائص المغناطيسية لل MR-SC وتنقسم إلى paramagnetic و superparamagnetic:

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

وسائط مغايرة للمعايرة

تمتلك الخصائص الذروية البارامغناطيسية ذرات بإلكترون واحد أو أكثر من الإلكترونات غير المربوطة. هذه هي الأيونات المغناطيسية من الجادولينيوم (GD) ، والكروم ، والنيكل ، والحديد ، وأيضا المنغنيز. تم استخدام مركبات الجادولينيوم على نطاق واسع سريريًا. يرجع التأثير المتناقض للجادولينيوم إلى قصر وقت الاسترخاء T1 و T2. في الجرعات المنخفضة ، يؤثر التأثير على T1 ، الذي يزيد من شدة الإشارة. في الجرعات العالية ، يؤثر التأثير على T2 مع انخفاض في كثافة الإشارة. الآن يتم استخدام Paramagnetics على نطاق واسع في ممارسة التشخيص السريري.

وسائط التباين superparamagnetic

التأثير السائد لأكسيد الحديد superparamagnetic هو تقصير استرخاء T2. عند رفع الجرعة ، تقل كثافة الإشارة. يمكن أن تعزى إلى هذه المجموعة من المركبات الفضائية والأقمار الصناعية المغناطيسية ، والتي تشمل أكاسيد الحديد المغناطيسية الحديدية مشابهة هيكليا لفوسفات الحديديت (Fe ²⁺ OFE ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

يعتمد التصنيف التالي على الدوائية من CA (Sergeev، V.V.، Isoavt.، 1995):

• خارج الخلية (الأنسجة محددة) ؛
• الجهاز الهضمي.
• مؤرض عضوي (الأنسجة محددة) ؛
• الجزيئي ، والتي تستخدم لتحديد مساحة الأوعية الدموية.

في أوكرانيا ، أربعة MR-CAs معروفة ، وهي SCs شبه مغناطيسية قابلة للذوبان في الماء ، والتي تستخدم على نطاق واسع gadodiamide والحمض gadopentetic. تمر المجموعات SC المتبقية (2-4) بمرحلة من التجارب السريرية في الخارج.

غير قابل للذوبان في الماء MP-CA

الاسم الدولي	الصيغة الكيميائية	هيكل
حمض جادوبنتيك	Gadolinium dimeglumina diethylenetriaminepentaacetate ((NMG) 2Gd-DTPA)	الخطي ، الأيونية
حمض gadoterovaya	(NMG) ش ج-DOTA	دوري ، الأيونية
Gadodiamid	Gadolinium diethylenetriaminepentaacetate-bis-methylamide (Gd-DTPA-BMA)	الخطية ، غير الأيونية
Gadotyeridol	Gd-HP-D03A	دوري ، غير الأيونية

تدار المركبات الفضائية خارج الخلية عن طريق الوريد ، 98 ٪ منها تفرز عن طريق الكلى ، لا تخترق حاجز الدم في الدماغ ، ولها سمية منخفضة ، تنتمي إلى مجموعة paramagnetic.

موانع ل MRI

تشتمل موانع الاستعمال المطلقة على الظروف التي تكون فيها الدراسة مرضًا يهدد الحياة. على سبيل المثال ، فإن وجود الغرسات ، التي يتم تنشيطها بوسائل إلكترونية أو مغناطيسية أو ميكانيكية ، هو في المقام الأول منظم لضربات القلب الاصطناعي. قد يتداخل تأثير الأشعة الراديوية من ماسح MR مع أداء المشغّل الذي يعمل في نظام الاستعلام ، حيث إن التغييرات في الحقول المغناطيسية يمكن أن تحاكي نشاط القلب. يمكن أن يؤدي الجذب المغناطيسي أيضًا إلى تحفيز المشّكِّن في العش وتحريك الأقطاب الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، يخلق المجال المغناطيسي عوائق لتشغيل المغررات المغناطيسية أو الإلكترونية للأذن الوسطى. إن وجود صمامات القلب الاصطناعية يشكل خطراً وهو عبارة عن موانع مطلقة فقط عند فحصه على ماسحات MR عالية المجال ، وإذا افترض أن الصمام قد تضرر سريريًا. يشير وجود غرسات معدنية جراحية صغيرة (مشابك تخثر الدم) في الجهاز العصبي المركزي إلى موانع مطلقة للدراسة ، لأن تهجيرها بسبب جاذبية مغناطيسية يهدد النزف. وجودهم في أجزاء أخرى من الجسم هو أقل تهديدا ، حيث أنه بعد العلاج ، والتليف وتغليف المشابك تساعد على إبقائهم في حالة مستقرة. ومع ذلك ، فبالإضافة إلى الخطر المحتمل ، فإن وجود غرسات معدنية ذات خصائص مغناطيسية في جميع الأحوال يسبب آثارًا تخلق صعوبات في تفسير نتائج الدراسة.

موانع ل MRI

المطلق:	قريب:
أجهزة ضبط نبضات القلب	منبهات أخرى (مضادات الأنسولين ، محفزات الأعصاب)
زرع يزرع في المغناطيسية أو الإلكترونية من الأذن الوسطى	الغرسات غير المغنطيسية للأذن الداخلية ، وصمامات القلب الاصطناعية (في الحقول العليا ، مع وجود خلل وظيفي مشكوك فيه)
المشابك مرقئ من الأوعية الدماغية	مقاطع مرقئه من التوطين الأخرى ، قصور القلب اللا تعويضي ، الحمل ، رهاب الضيق ، الحاجة للرصد الفسيولوجي

إلى موانع النسبية ، بالإضافة إلى ما سبق ، تشمل أيضا فشل القلب اللا تعويضية ، والحاجة إلى المراقبة الفسيولوجية (التهوية الميكانيكية ، مضخات ضخ الكهربائية). رهاب البيعة هو عقبة أمام البحث في 1-4٪ من الحالات. يمكن التغلب ، من ناحية ، باستخدام أجهزة ذات مغناطيس مفتوح ، من ناحية أخرى - شرح مفصل للجهاز ومسار المسح. لم يتم الحصول على دليل على التأثير الضار للرنين المغناطيسي على الجنين أو الجنين ، ولكن ينصح بتجنب التصوير بالرنين المغناطيسي في الثلث الأول من الحمل. يشار إلى استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي أثناء الحمل في الحالات التي لا توفر طرق أخرى غير مؤينة من التصوير التشخيصي معلومات مرضية. MRI يتطلب مشاركة أكبر في المريض هو من التصوير المقطعي، وحركة المريض أثناء الاختبار هو تأثير أقوى بكثير على جودة الصورة، وبالتالي فإن دراسة المرضى الذين يعانون من اضطرابات حادة، ضعف الوعي والدول تشنجي، والخرف، وكذلك الأطفال غالبا ما يكون صعبا.

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