Nuklearna magnetna rezonanca

nuklearna magnetna rezonanca - vera gal

1

Nuklearna magnetna rezonanca(NMR)

Magnetno rezonantno oslikavanje(MRI)


2


3

Fenomen nmr

Fenomen NMR (nuklearne magnetne rezonance) se zasniva na ponašanju atomskog jezgra sa nesparenim spinom u magnetnom polju.

Rotacija naelektrisanih �estica stvara magnetno polje.


4

Fenomen nmr


5

Fenomen nmr

Vodonik 1H ima najja�i magnetni momenat i najzastupljenije je jezgro u organizmu. 63% ljudskog tela je vodonik, u vodi i u mastima. Klini�ka primena ove metode se zasniva na osobinama 1H.

U spoljašnjem magnetnom polju, B0,,magnetni momenti se postavljaju paralelno polju.


6

Fenomen nmr

Bez spoljašnjeg polja Spoljašnje polje B0


7

Fenomen nmr

Spin u polju B0 može imati jednu od dve orijentacije.

Magnetni momenti precesiraju oko B0.

(kao �igra).


8


9

Fenomen nmr

Spinski paket su svi spinovi na koje deluje isto magnetno polje (imaju istu Larmorovu frekvenciju). Magnetno polje spinskog paketa se može predstaviti ukupnom magnetizacijom M.


10

Fenomen nmr

U ravnoteži ukupna magnetizacija, M, je paralelna sa B0. Komponente magnetnih momenata normalne na B0 pojedina�nih spinova se potiru. Transverzalna komponenta M je jednaka nuli.


11


12

Fenomen nmr

• Ukupna magnetizacija menja pravac. Osim longitudinalne komponente M, postoji i transverzalna komponenta.

• Ako polje B1 deluje dovoljno dugo uspostavlja se nova ravnoteža sa ukupnom M smera suprotnog od B0, ali takodje bez transverzalne komponente.


13

Fenomen nmr

Kad se isklju�i B1 sistem se vra�a u prethodno (ravnotežno) stanje emisijom zra�enja �ija je frekvencija jednaka Larmorovoj frekvenciji. Brzina kojom se sistem vra�a u prethodno stanje se karakteriše vremenima relaksacije T1 i T2.


14

Fenomen nmr

Relaksaciono vreme, T1, koje karakteriše vra�anje M u pravac B0 zavisi od okruženja u kome se jezgra nalaze. T1 govori o interakciji izmedju spina i okruženja (spin lattice relaxation time)


15

Fenomen nmr

Drugo vreme relaksacije, T2, je vreme koje opisuje nestajanje transverzalne komponente M . Ovo vreme zavisi od nehomogenosti polja B1 i od interakcije spinova.


16

Fenomen nmr

• Na prethodno opisanom fenomenu se zasniva nmr spektroskopija i mri.


17

nmr spektroskopija

• Uopšteno, spektroskopija je eksperimentalna metoda kojom se sistem prou�ava tako što se ispituje interakcija sistema i zra�enja.

• U nmr spektroskopiji se analizira apsorpcija i emisija zra�enja jezgara u polju B0 pod uticajem kratoktrajnog delovanja promenljivog polja B1.


18

nmr spektroskopija

Signal u nmr spektroskopiji poti�e od apsorpcije energije pri prelasku iz paralelnog u antiparalelnog stanje i (toj istoj) energiji koja se emituje kad se ukine promenljivo polje B1. Signal je proporcionalan razlici broja spinova u dva stanja.


19

nmr spektroskopija

Osetljivost nmr spektroskopiji daje rezonanca izmedju spinova i spektrometarskog uredjaja. Rezonancu možemo shvatiti kao razmenu energije na specifi�noj frekvenciji.


20

nmr spektroskopija

• Važan pojam je frekventni pomak. Frekvencija na kojoj dolazi do apsorpcije pri odredjenom polju B0 zavisi od vrste jezgra. Medjutim, jedno isto jezgro u razli�itim molekulima �e apsorbovati na nešto razli�itim frekvencijama zato što je magnetno polje izmenjeno u razli�itim okruženjima pod uticajem raznih hemijskih veza.


21

nmr spektroskopija

• NMR spektroskopijom se identifikujujezgra i molekuli u kojima se ona nalaze, kao i energetski prelazi koji daju uvid u finu strukturu molekula. Može se odrediti i okruženje molekula.


22

nmr spektroskopija

Sva tri identi�na spinska paketa doprinose signalu. Mogu se identifikovati spinovi po frekvenciji i proceniti njihov broj prema amplitudi. Ne može se odrediti gde se oni nalaze.


23

mri

• MRI (magnetno rezonantno oslikavanje) je tehnika kojom se stvaraju trodimenzionalne slike nmr signala u objektu (ljudskom telu). U medicinskom mri uglavnom se koristi signal koji poti�e od 1H u vodi i mastima.


24

mri

• Razmotrimo sa aspekta tehnika oslikavanja dva pojma : voksel i piksel.

• Voksel je deo zapremine ispitivanog objekta iz koga se dobija (jedinstven) signal.

• Piksel je deo slike koji odgovara jednom vokselu.


25

mri

• Da bi se odredile koordinate nmr signala stvara se gradijent polja B0 duž ispitivanog objekta. Na taj na�in samo u jednom popre�nom preseku se odredjuju koordinate signala i signal analizira. Variranjem B0 dužose dobijaju se signali iz raznih popre�nih preseka.


26

gradijent


27

mri:gradijent u pravcu B0

Kad se uklju�i puls samo je u jednom režnju vrednost B0 takva da se dobije signal. Gx i Gy omogu�avaju odredjivanje faze i frekvence.


28

mri

• Signal (iz svake koordinate) se analizira. Pravac B1, njegovo trajanje i vreme ponavljanja su veli�ine koje se mogu menjati tokom pregleda.


29

mri

• Na kraju analize se dobijaju pikseli poznatih intenziteta signala i frekvencija. Intenzitet signala je proporcionalan broju spinova (jezgara) u vokselu. Intenzitet signala se izražava u skali svetlo-tamno i tako se dobija slika


30

mri

• Intenzitet mri signala zavisi od mnogih parametara, uklju�uju�i gustinu fotona, vremena relaksacije T1 i T2. Razna patološka stanja mogu biti uo�ena pogodnim izborom pulsnih sekvenci B1. Karakteristike pulsne sekvenece su: vreme ponavljanja pulsa (TR), vreme od uklju�ivanja pulsa do merenja signala (TE). Variranjem TR i TE stvaraju se razli�iti kontrasti.


31

mri

• Prednosti ove metode su izvanrednarezolucija bez upotrebe jonizuju�egzra�enja. Ovom metodom se mogu odrediti sem oblika tkiva i izmene u njegovom sastavu.

• Ne postoji štetan efekat. Jedino treba voditira�una da ispitanici nemaju metalnepredmete, na primer proteze.

Documents

Nuklearna magnetna rezonanca