"Хорошее здоровье лучше наибольшего богатства."  - "Bona valetudo melior est quam maximae divitiae."

Режим работы

Медицинский диагностический центр "Мое Здоровье": 

ПН-ВС      c 08:00 до 24:00 ч.

Без перерыва и выходных

г Краснодар

ул. Сормовская 88

т. 8 (861) 200-04-04

т. 8 (861) 240-82-73

т. 8 964-928-51-38 (Билайн)

т. 8 988-240-82-73 (МТС)

т. 8 918-614-51-30 (МТС)

Лицензия

Лицензия:
ЛО-23-01-006926 от 6 марта 2014г.
ООО "ИНСАТРОНИК" ИНН 2312199057, КПП 231201001, ОГРН 1132312000402
Юридический адрес: 350000, г. Краснодар, ул. Почтовая, 72, оф. 23.

 

Поиск

Как идентифицировать ядра водорода ?

Теперь мы готовы приступить непосредственно к рассмотрению как работает магнитно резонансный томограф. МР томограф не может так просто "видеть" ядра водорода, которые расположены в молекулах воды и распределены в теле пациента.

Молекулы воды в нашем теле 

Необходимо сделать "нечто" с ядрами водорода, что бы мы смогли обнаружить их присутствие. Для наглядности проведем паралель с такой жизненной стуацией. Давайте представим себе трое скандальных людей.

Три скандальных человека

И эти трое человек спят в одной темной комнате. И у вас задача определить где каждый человек. Но глядя в комнату, вы никак не можете определить где они находятся, так как в комнате абсолютно темно.

Темная комната

Один из способов определить их местопожение это создать внешний раздражитель и так как мы предполагаем что эти люди скандальные, мы должны обязательно получить от них ответ. Мы начинаем воздействовать «энергией» на темную комнату  в виде банального крика "ПОДЪЕМ" и делаем это неоднократно.

Внешний раздражитель

И абсолютно верно что это будет раздражать спящих людей, и они будут кричать в ответ на вас. Вот теперь мы сможем точно определить откуда раздаются голоса и идентифицировать где находятся эти трое человек.

Ответ на раздражение

МРТ делает нечто подобное для того что бы обнаружить ядра водорода. ,В первую очередь ядра водорода подвергаются раздражению, а затем от них ожидают ответ, тем самым мы обнаруживаем их присутствие. Безусловно что в МРТ это происходт гораздо сложнее, чем просто кричать в темную комнату но будем разбираться,  дальнейшее описание безусловно даст нам понимание этого процесса.

Магнитно-резонансная томография, как следует из названия, одну из главных ролей играет магнит. Таким образов будем рассматривать МРТ в первую очередь как сильный магнит. Изобразим МРТ в виде упрощенной диаграмы, проведенной ниже, где магнит показан как зеленые витками провода. Магнитное поля, создаваемое магнитом представлено ​зелеными линиями со стрелками.

Магнитное поле

Теперь разместим пациента в магнитном поле МРТ.

Пациент в магнитном поле

Пациент, как и все мы, имеет молекулы воды распределенные по всему телу. Как описано выше, молекулы воды содержат ядра водорода, и это именно то, что представляет интерес для нашего МР томографа.

Молекулы воды

Таким образом больше не будем обращать внимание на пациента а оставим и будем рассматривать только ядра водорода, которые находятся внутри него.

Атомы водорода

Упростим диаграмму и покажем крупным планом лишь небольшое количество ядер водорода.

Ядра водорода в магнитном поле

 

Вы помните, что согласно законов квантовой физики, ядра водорода имеют свойство под названием «спин». Спин может быть "ориентирован" определенным образом в магнитном поле.

Ориентация спина

Магнитное поле делает нечто интересное с ядрами водорода. В нашем примере, показанном ниже, магнитное поле (зеленые линии) идет от вершины к основанию. Сильное магнитное поле заставляет спин (синие стрелки) ядра водорода выстраиваться вдоль магнитного поля. Некоторые из ядер водорода выстраиваются по направлению магнитного поля (нижний ряд на диаграмме) а другие ядра водорода выстраиваются в противоположном направлении (верхний ряд на диаграмме).

Атомы водорода в магнитном поле

Как упоминалось ранее, спин у некоторых ядер водорода ориентируется в том же направлении, что и магнитное поле. Так как эти ядра выстраиваются, в том же направлении, что и магнитное поле, значит они не обладают большой энергией (по анологии с людьми можем назвать их  "ленивые" ). На наших диаграммах, как показано ниже, мы будем маркировать эти ядра низкой энергии, как "Low".

Ядра водорода низкой энергии

Существуют также ядра водорода, которые имеют спин направленый в противоположном направлении магнитного поля. В отличие от "ленивых" ядер, которые мы видели ранее, эти ядра должны "бороться" с магнитным полем и следовательно иметь "высокую" энергию. В наших диаграммах, как показано ниже, мы будем обозначать  их  как "High".

Ядра водорода высокой энергии

После того как спин ядер водорода выстроились в магнитнм поле, мы видим что количество ядер с низкой энергией больше чем ядер с высокой энергией.

Ядер с высокой энергией меньше

Этот небольшой избыток ядер водорода с низкой энергией является чрезвычайно важным. Как мы увидим в дальнейшем, что именно поведение этих ядер водорода с низкой энергией делают возможным МР томографию.

Избыток ядер с низкой энергией

Вы помните нашу историю о поиске скандальных людей в темной комнате посредством их раздражения?

Поиск людей в темной комнате

Как уже упоминалось, аппарат МРТ делает нечто подобное. Только вместо того чтобы "кричать",  используется "энергия" чтобы "раздражать" ядра водорода с низким энергетическим потенциалом. Давайте рассмотрим как МР томограф это делает. Аппарат МРТ имеет специальную обмотку из провода, которая используется для получения необходимой энергии которая "раздражает" ядра водорода с низкой энергией. На диаграмме ниже эта катушка показана черным цветом с левой стороны.

Катушка возбуждения ядер водорода

В течение короткого периода времени через катушку пропускают электрический ток. В течение этого периода катушка излучает энергию в виде быстро меняющегося электро магнитного поля (розовые волны в диаграмме ниже). Частота (т.е. насколько часто она изменяется в течение одной секунды) этого излучения находится в диапазоне частот, обычно используемой в радиопередачах. Поэтому эту энергию часто называют "радиочастотной" энергией и катушка называется радио частотной  (RF катушка).

ВЧ катушка возбуждения

И теперь мы можем наблюдать необычное явление которое происходит с ядрами водорода с низкой энергией. Эти ядра поглощают энергию, посланную из модуля RF катушкой.

Поглощение энергии ядрами водорода

Поглощение радиочастотной энергии изменяет энергетическое состояние ядер водорода низкой энергии. После того, как ядра низкой энергии поглощают энергию, они меняют свое направление спина и становятся ядрами с  высокой энергией.

Смена состояния с низко энергетического на высоко

После короткого временного периода, излучение радиочастотной энергии прекращается.

RF возбуждение прекращается

Ядра водорода которые перешли состояние высокой энергии предпочитают вернуться в прежнее состояние низкой энергии и они начинают высвобождть энергию, которая была дана им (то есть ранее ленивые ядра хотят быть ленивыми снова!). Они освобождают энергию в виде волн, которые на рисунке ниже показаны красным цветом.

Освобождение энергии ядрами водорода

МР томограф имеет "приемные катушки" (синий катушки показаны ниже), которые принимают энергетические волны, посылаемые ядрами. Отдав свою энергию, ядра изменяют направление спина и возвращаются в состоянии с низкой энергией.

Возврат в низко энергетическое состояние

Приемная катушка преобразует энергию волн в электрический сигнал. Таким образом аппарат МРТ может обнаружить ядра водорода в организме.

Преобразование в электрический сигнал

Ниже рассмотрим обобщенную анимацию, которая демонстрирует последовательность действий происходящих в МРТ, чтобы излучить энергию а затем принять сигналы от ядер водорода в молекулах воды.

Анимация

 

Мы достаточно продвинулись в понимании процесса работы МРТ, однако осталось еще несколько интересных вопросов, продолжим! 

 Педыдущая          Начало          Следующая

 

.
joomla wellnessLorem Ipsum has been the industry's standard dummy text ever since the 1500s...