ZÁKLADNÉ PRINCÍPY

Ako vlastne vzniká obraz pomocou MR? Aby sme pochopili princíp celej metódy, bude vhodné zopakovať si stručne niekoľko fyzikálnych princípov:
- v prípade magnetizmu nie je možné uvažovať o samostatnej existencii jedného magnetického pólu, či už severného alebo južného. To znamená, že v pricípu nie je existencia magnetického monopólu možná.
- Magnetické pole vzniká v okolí každej elektricky nabitej častice, ktorá je v pohybu. Tak napríklad magnetické pole permanentného magnetu vzniká pohybom elektrónov v atomových obaloch materiálu, z ktorého je magnet vyrobený. Podobne v okolí každého vodiča, ktorým pretieka elektrický prúd, vzniká magnetické pole.
- Protóny so svojím kladným nábojom neustále rotujú okolo vlastnej osy (tento pohyb sa označuje ako tzv. spin)

Každá pohybujúca sa nabitá častica vytvára vo svojom okolí magnetické pole, vykazujúce tzv. magnetický moment. Protóny si teda môžeme predstaviť ako miniatúrne magnety.
-Atómové jadrá sa s párnym protónovým číslom nechovajú ku svojemu okoliu magneticky a preto nie je ich možné využiť pre MR zobrazovania. To sa dá vysvetliť tým, že si ho predstavíme ako malý tyčkový magnet. Máme potom jadro s párnym počtom protónov, spoja sa vo dvojiciach tieto malé magnety opačnými pólami k sebe, čím se ich magnetické momenty navzájom vyruší a jadro sa navonok chová nemagneticky.
-Naopak jadrá s nepárnym nuleonovým číslom majú vždy jeden nukleón nepárový. Ten zaišťuje, že si jadro zachováva svoj magnetický moment, ale k okoliu sa preto chová magneticky. Naviac jeho hojný výskyt vo všetkých živých tkániach (ľudské telo je zložené z viac ako 60% vody) a jeho pomerne velký magnetický moment z nej robí objekt ideálne využiteľný pre zobrazovanie pomocou MR.
-Za normálnych okolnostiach je orientácia rotačných os jednotlívých protónov v tkániach celkom náhodná, čo spôsobuje, že sa magnetické momenty jenotlivých atomových jadier navzájom ruší a tkáň vplyvom silného magnetického poľa, usporiadajú sa protony so svojimi rotačnými osami rovnobežne so siločiarami magnetického poľa. Časť z nich sa ustanoví do polohy, kde je ich magnetický moment orientovaný súhlasne, tzv. paralélne a opačne antiparalélne.

Antiparelélne usporiadanie je energeticky náročnejším stavom, preto takto orientovaných protónov je vždy o niečo menej.

Kedy počet obidvoch usporiadaní bola rovnaká, vyrušil by úhrnný magnetický moment všetky paralélne protóny magnetický moment protónov antiparalélnych, teda tkáň by sa znova chovala magneticky neutrálne. Pretože tomu tak však nie je (parelnych protónov je vždy viac než polovica), tkáň začína vykazovať svoj úhrnný magnetický moment, tj. navonok sa chová magneticky. Toto je vlastnosť, ktorá tvorí jeden zo základných princípov. Protóny takto usporiadané vo vonkajšom magnetickom poli sa však nechovajú staticky, zachovávajú svôj rotačný pohyb- s p i n, vykazujúci ešte jeden druh pohybu, tvz. precesiu. Jedná sa opäť o rotačný pohyb, kedy rotujúci protón sám ešte krúži okolo myslenej osy. Vlastná rotačná osa protónov vykonáva tak ešte pohyb po plášti kužeľa. frekvecia tohto precesného pohybu (tzv. Larmorova frekvencia) závisí:

1.Na magnetických vlastnostiach daného atómového jadra (konkrétne na jeho tzv. gyromatickom pomere)
2.Na intenzite vnútorného magnetického poľa. Matematickým vyjadrením tochto vzťahu je tzv. Larmorova rovnica.

Protóny vystavené magnetickému poľu MR magnetu usporiadajú svoje rotačné osy rovnobežne s priebehom siločiar magnetického poľa, okolo ktorých vykonávajú pohyb zvaný preces. Protóny, ktoré majú svoje magnetické momenty súhlasne orientované s vektorom magnetického poľa MR magnetu (tj. sú usporiadané paralélne), je o niečo málo viac než poloviaca (v dannej vzorke tkáni povedzme 1 000 006, protónov usporiadaných antiparalélne je neparne menej (napr. 1 000 000).
Milión protónov antiparalélnych vyruší magnetický moment rovnakého počtu protónov parqalélnych , a ostáva nám tak v dannej vzorke tkáni šesť nadpočetných paralélnych protónov, ktoré sú zodpovedné za to, že tkáň začne vykazovať svoj vlastný úhrnný magnetický moment. Jednotlivé tkáne, tím že majú rôznu biochemickú štruktúru (a tím i rôznu hustotu), sa takto navonok prejavujú rôzne veľkými magnetickými momentami, a dávajú nám tak zásadnú informáciu o svojom zložení. Ako teda zistíme veľkosť vektorov tkáňovej magnetizácie? Zmeníme oriantáciu úhrnného vektoru tkáňovej magnetizácie v priestore (zatiaľ bol vektro tkáňovej magnetizácie orientovaný tzv. logitudinále, tj. pozdĺž s priebehom siločiar vnútorného magnetu). Tak sa tento vektor dostane zo ,,zákrytu“ so silným poľom Mr magnetu a tim sa „zviditeľní“. Aby sme protóny vychýlili z ich pôvodnej ustálenej polohy musíme im dodať energiu. Naviac energiu v takej podobe, ktorú budú protóny schopné prijať. Vyšleme teda do tkáne elektromagnetický impulz. Aby bol prenos energie dokonalý, zvolíme takú frekvenciu elektromagnetického vlnenia, ktorá je totožná s frekvenciou pohybu protónov – Larmorovú frekveniu.

Ak sú obidve frekvencie totožné, sú protóny schopné absorbovať energiu elektromagnetického vlnenia a tento jav sa nazýva rezonancia.

Vyslaný elektromagnetický impulz (ktorého frekvencia je totožná s Larmorovou frekvencio) spôsobí, že niektoré paralélne usporiadané protóny absorbujú jeho energiu a prejdú tak do energeticky bohatšieho, antiparalélneho postabenia. Keď z týchto šiestich napočetných paralélnych protónov (ktoré spôsobujú, že v tkáni vzniká vektor pozdĺž magnetizácie) povedzme dva absorbujú energiu alektromagnetického umpulzu a prejdú do antiparalélneho postavenia, vyruší magnetický moment iných dvoch opačne orientovaných – paralélnych protónov. Nositeľom pozdĺžnej tkáňovej magnetizácie tak zostávajú už len dva nadpočetné paralélne protóny, a teda i výsledný vektor pozdĺžnej magnetizácie je menší.
Pretože samotné elektromagnetické vlnenie je dej periodický, ktorý sa dá rozložiť do moho pravidelne sa opakovaných fáz, predáva i energiu periodicky, fázovite. Vykonávaly precesiu okolo týchto siločiar nezávisle na sebe. To znamená, že v ten istý okamžik mieril rotačná osa jedného z nich dopredu, druhého mierne dozadu. Dôsledkom toho bolo, že sa ich magnetické momenty navzájom rušili a tým bola veľkosť vektorov ich priečne tkáňové magnetizácie nulová. Vplyvom elektromagnetického umpulzu protóny prestanú v rámci precesie mieriť svojimi rôznymi smerami a začnú vykonávať precesný pohyb synchrónne, vo fázi. Ich magnetické momenty začnú pôsobiť v annom okamžiku jediným smerom. Výsledkom je vznik vektorou príčinnej tkáňovej magnetizácie.
Vyslaný elektromagnetický impulz má vtedy dva zásadné dôsledky:

1. Predá niektorým paralélnym protónom energiu, otočí ich magnetický vektor do antiparalélneho postavenia, čím spôsobí úbytok pzdĺžnej magnetizácie.
2. Všetky protóny začnú vykonávať svoj precesný pohyb synchrónne, vo fázi. Ich magnetické momenty sa začnú sumovať i v smere kolomom na priebeh siločiar vnútorného magnetického poľa, čím dávajú vzniknúť tzv. príčinné magnetizácie. Dôležitým faktom je, že tieto dva vektory, ktoré nie sú orientované tým smerom, tiež sú na seba kolmé a taktiež navzájom nesplývajú a jeden v druhom sa ,,nestrácajú“. Čo sa stane s protónami vtedy, ak el. impulz prestane pôsobiť? Vráti sa do stavu pôvodného, ustáleného. Tento dej sa nazýva relaxácia.
Vektor pozdĺžnej tkáňovej magnetizácie postupne dostáva späť svoju pôvodnú veľkosť (tzv. longitudinálna, pozdĺžna relaxácia. Ak prestaneme protónom dodávať energiu v podobe el. vlnenia, tak nie je dôvod, aby ďalej ostávaly v energeticky náročnejšom antiparalélnom postavení. A čo sa stane s priečnou tkáňovou magnetizáciou? Ak teda prerušením el.

impulzu prerušíme tiež jeho synchronizačný efekt, nie je už žiadna sila, ktorá by protónom udávala pri ich precesii ,,jednotný krok,,, a vplyvom ktorjej by všetky naďalej vo fázi vykonávaly svoj precesný pohyb s rovnakou (Larmorovou) frekvenciou. Potom, keď prestane pôsobiť synchonizačný efekt el. impulzu, začnú sa protóny vracať späť do pôvodného, energeticky menej náročného stavu, a zároveň strácajú svoj synchonný precesný pohyb. Tým tak ubúda priečnej tkáňovej magnetizácii, klesá aj intenzita meriaceho elektormagnetického signálu. Tento typ sygnálu, ktorého maximum nameriame tesne po skončený elektromagnetického imulzu a ktorý v priebehu relaxácie postupne klesá k nule sa nazýva Free Induction Decay- FID signál najjednoduchšia vyšetrovacia metódy, ktorú možno použiť pri vyšetrovaní pomocou MR použiť, a ktorá tým, že indukuje na prijímacom zariadení – anténe – meriateľný signál, dáva nám informáciu o zložení preskúmanej tkáni.

Kontrastné látky
Jedným z faktorov, ktorý ovplyvňuje výslednú podobu MR obrazu sú kontrastné látky, presnejšie povedané látky usnadňujúce relaxáciu protónov, a tým skracujú relaxačný čas T1 a T2. Jedná sa o paramagnetické substanty, ktoré tým, že skracujú čas T1, dávajú T1 váženým obrazom silnejší signál t tých tkání, do ktorých táto látka preniká. Naopak skrátenie relaxačného času T2 vedie k zoslabeniu signálu, čo je dôvodom, prečo sa po podaní Magnevistu zhotovujú predovšetkým T1 vážené obrazy, pretože zvýšenie intenzity signálu je vždy lepšie hodnotiteľné ako jeho zníženie.Okrem gadolinia sa pre účely zvýšenia tkáňového kontrastu pri MR používajú aj ďalšie kovy (železo, mangán a chróm) viazané v stabílných zlúčeninách. Príprava chorého
Magnetická rezonancia nepracuje so žiadnym druhom ionizujúceho žiarenia. Radiačná záťaž je teda v prípade MR nulová.
Potenciálnym efektom na organizmus môžu byť tieto tri druhy fyzikálnych druhov:
1.Statické magnetické pole
2.Pemenené magnetické pole
3.Elektromagnetické pole

Vzhľadom k uvedenému pomerne širokému okruhu kontraindikácií k MR vyšetrenie je žiadúce, aby bol vyšetrujúci personál vždy riadne informovaný o všetkých skutočnostiach, ktoré by mohly mať v súvislosti k vyšetrením negatívne dôsledky pre vyšetrovanú osobu.

Väčšina pracovísk preto necháva pacientov najprv vyplniť a podpísať špeciálny dotazník, ktorého účelom je zistiť, či vyšetrovaná osoba:
- nemá implantovaný kadiostimulátor
- neprežila srdečný, cievní, mozgovú operáciu
- nemá v tele kovové predmety
- neprežila operácii stredného alebo vnútorného ucha, prípadne oka
- neprežila úraz, ktorý zanechal v tele kovové predmety
- nemá v oku cudzie kovové predmety
- nie je tehotná
- netrpí neprimeraným strachom z uzavretých priestorov(klaustrofibiou)

Prístrojové vybavenie

Obrovské množstvo signálov prichádzajúcich z rôznych tkání vyšetrovaného pacienta a odlišujúcich sa navzájom svojou frekvenciou a fázovým posuno, to je dôsledok každej vyšetrovacej MR sekvenice.
Riadiaci počítač je mozgom celého MR zariadenia, srdcom celej aparatúry je výkonný magnet v spojení s komplexom riadofrekvenčných cievok, ktoré majú rôznu veľkosť a tvar, a predovšetkým funkciu.
Magnetická rezonancia využíva tri rôzne typy MR magnetov:
-permanentných
-supravodivých
-odporových (elektormagnetov)
MR zariadenie sa skladá z:
1.Volumovej celotelovej cievky
2.Gradientovej cievky
3.Vyrovnávacej (shim) cievky
4.Hlavného supravodivého vinutia MR magnetu
5.Stieneného MR magnetu
6.Skrine MR scanneru
7.Vyšetrovacieho tunela (gantry)
8.Vysokofrekvenčného stienenia (Faradyova klietka)

Čo dodať na záver? Asi len to, že MR má v obore diagnostických zobrazovacích metód celkom nezastupiteľnú úlohu, je neoddiskutovateľným faktom. Tiež sa nedá pochybovať o tom, že sa táto doslova revolučná metóda bude vyvíjať ďalej a tiež, že sa bude zdokonaľovať.

Magnetická rezonancia znamenala zlom v možnostiag diagnostického zobrazovania. Ak sme ešte stále na začiatku poznania možností využitia tejto metódy už dnes sa dá povedať, že MR je v mnohých smeroch idálnou zobrazovacou technikou. Zatiaľ nie sú známe žiadne riziká tochto vyšetrenia a preto ho teda bez nebezpečia indikovať u tehotných i u detí. Moderne prístroje umožňujú stále rýchlejšie prevedenia vlastného vyšetrenia čo znižuje cenu vyšetrenia. MR sa tak postupne stáva zobrazovacím štandardom nie len pri zobrazení centrálneho nervévého systému, miechy, kĺbov a svalov, ale i pri vyšetrovaní srca, ciev a iné vyšetrenia. Veľké možnosti má pred sebou funkčné vyšetrenie magnetickou rezonanciou. Celú škálu možností potom ponúka MR spektorskopia.

Samostatnou kapitoulou je vývoj kontrastných látok pre vyšetrenie magnetickou rezonanciou. Prvé pokusy s využitím kontratných látok, ktoré menia obraz cievnych štruktúr a orgánov podobne ako pri vyštrení výpočetných tmografií vystriedal vývoj ďalších kategorií kontrastných látok, ktoré sú selektivne viazané na rôzne orgáni či dokonca typy buniek. Z magnetickej rezonancie sa tak postupne stáva samostatná metóda, ktorá v diagnostickom zobrazovaní znamenala snáď ešte väčší zlom než Rentgenov objav. Hlavným obmedzením tejto metódy je v súčasnej dobe predovšetkým cena prístroja a cena vlastného vyšetrenia. V budúcnosti možno môžeme očakávať vznik samostatného oboru, ktorý bude využivať magnetické rezonancie nie len v zobrazovaní pomerne veľkých patologických poškodení, ale tiež hodnotenie funkcií a čiností jednotlivých orgánov vo vyhľadávaní patologických buniek pri použití kontrastných látok, ktoré sa budú viazať na určité typy napríklad maligných buniek. Magnetická rezonancia bude významným pomocníkom pri mikrochirurgických výkonoch nie len v dutine brušnej, panvovej a v hrudníku, ale predovšetkým v mozgu.

	Tento článok bol vytlačený zo stránky https://referaty.centrum.sk