«ямр томография» (стр. 1 из 2)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агенство по образованию

Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации

Федеральное агенство по атомной энергии

Национальный Исследовательский Ядерный университет

( МИФИ)

Государственный университет

Факультет международных отношений

Кафедра №6 Общей Физики

РЕФЕРАТ

на тему:

«ЯМР томография»

Подготовила Студентка 2 курса

Группы У4-02 :

Артёмова Мария Андреевна

Научный руководитель:

Самедов В.В.

Содержание

1. Ввведение..............................................................................................................................3
2. Магнитный Резонанс............................................................................................................4

◦ Ядерный Магнитный Резонанс.....................................................................................4

1. История открытия Ядерного Магнитного резонанса........................................................6
2. ЯМР томография (Определение)........................................................................................ 8

◦ Достоинства и недостатки ЯМР томографии...............................................................8

1. Визуализация внутренних органов посредством ЯМР..................................................... 9
2. Работа тамогрофа.................................................................................................................11
3. Заключение...........................................................................................................................12
4. Список литературы..............................................................................................................14

Введение.

История показывает, что каждое новое физическое явление или метод проходит трудный путь, начинающийся с момента открытия и проходящий через несколько фаз. Сначала почти никому не приходит мысль о возможности применения этого явления в повседневной жизни. Затем наступает фаза развития, во время которой данные исследований убеждают всех в его большой практической значимости. Затем следует фаза стремительного взлета. Так произошло и с явлением ЯМР, открытым Е.К.Завойским в 1944 г. в форме парамагнитного резонанса и независимо открытого Блохом и Парселлом в 1946 г. в виде резонансного явления магнитных моментов атомных ядер.

Данное открытие позволило сделать огромный прорыв в развитии медицины, биологии и химии.Например, в неврологии МРТ не связанна с риском для здоровья пациента и абсолютно безболезненна.

Широкое применение МРТ в неврологии обусловлено высокой информативностью, относительной доступностью и безопасностью данного метода обследования. Использование ядерно-магнитного резонанса в МР-томографах позволяет получать картинки слоев или срезов головного мозга, позвоночника и спинного мозга без рентгеновского облучения пациента. Благодаря способности отображать мягко-тканные структуры магнитно-резонансная томография в неврологии часто применяется для визуализации мозгового вещества, связок позвоночника, межпозвонковых дисков и нервных волокон.

На данный момент, благодаря развитию ЯМР, врачи могут проводить Магнитно-резонансная томография головного мозга агнитно-резонансная томография околоносовых пазух, томография гипофиза, всего позвоночника, головного мозга и др.

Магнитный Резонанс.

Магнитный резонансное (избирательное)- это поглощение радиочастотного излучения некоторыми атомными частицами, помещенными в постоянное магнитное поле. Большинство элементарных частиц, подобно волчкам, вращаются вокруг собственной оси. Если частица обладает электрическим зарядом, то при ее вращении возникает магнитное поле, т.е. она ведет себя подобно крошечному магниту. При взаимодействии этого магнитика с внешним магнитным полем происходят явления, позволяющие получить информацию о ядрах, атомах или молекулах, в состав которых входит данная элементарная частица. Различают магнитные резонансы двух основных видов: электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс.

Ядерный Магнитный Резонанс.

Рассмотрим явление ЯМР на примере простейшего ядра – водорода. Ядро водорода это протон, имеющий определённое значение собственного механического момента количества движения (спина). В соответствии с квантовой механикой вектор спина протона может иметь только два взаимно противоположных направления в пространстве, условно обозначаемых словами “вверх” и “вниз”. Протон имеет также и магнитный момент, направление вектора которого жёстко привязано к направлению вектора спина. Поэтому и вектор магнитного момента протона может быть направлен либо “вверх”, либо “вниз”. Таким образом, протон можно представить как микроскопический магнитик с двоякой возможной ориентацией в пространстве. Если поместить протон во внешнее постоянное магнитное поле, то энергия протона в этом поле будет зависеть от того, куда направлен его магнитный момент. Энергия протона будет больше в том случае, если его магнитный момент (и спин) направлен в сторону, противоположную полю. Если магнитный момент (спин) протона направлен в ту же сторону, что и поле, то энергия протона, обозначаемая , будет меньше . Пусть протон оказался именно в этом последнем состоянии. Если теперь протону добавить энергию , то он сможет скачком перейти в состояние с большей энергией, в котором его спин будет направлен против поля. Добавить энергию протону можно, “облучая” его квантами электромагнитных волн с частотой омега.

Перейдём от отдельного протона к макроскопическому образцу водорода, содержащему большое число протонов. Ситуация будет выглядеть так. В образце из-за усреднения случайных ориентаций спинов примерно равные количества протонов при наложении постоянного внешнего магнитного поля окажутся относительно этого поля со спинами, направленными “вверх” и “вниз”. Облучение образца электромагнитными волнами с частотой = (- )/, вызовет “массовый” переворот спинов (магнитных моментов) протонов, в результате которого все протоны образца окажутся в состоянии со спинами, направленными против поля. Такой массовое изменение ориентации протонов будет сопровождаться резким (резонансным) поглощением квантов (и энергии) облучающего электромагнитного поля. Это и есть ЯМР. ЯМР можно наблюдать лишь в образцах с большим числом ядер , используя специальные методики и высокочувствительные приборы.

История открытия Ядерного Магнитного Резонанса.

Началось все с того, что в 1944 году советский физик из Казанского университета Е.К. Завойский в лабораторных условиях впервые в истории наблюдал явление электронного парамагнитного резонанса. К сожалению, у ученого в то сложное время не было возможности опубликовать полученные результаты. В 1946 году двое ученых из США: Феликс Блох из Станфордского университета и Эдуард М. Пёрселл из Гарварда независимо друг от друга повторили это великое открытие уже в отношении атомных ядер, за что в 1952 году оба получили Нобелевскую премию по физике. Было доказано, что ядра некоторых элементов периодической системы, помещенные в магнитное поле, способны поглощать энергию в радиочастотном диапазоне с последующим ее излучением. Это явление получило название ядерного магнитного резонанса. Слово "ядерный", означавшее, что взаимодействие происходит с магнитными моментами ядер, после того как метод перешел в распоряжение медицины, перестало использоваться из-за негативного отношения пациентов.

16 марта 1973 года профессор химии Университета штата Нью-Йорк в Стони-Брук опубликовал в журнале "Нейчур" статью под названием "Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса". Хотя открытие и не было запатентовано, этот день по существу считается днем рождения магнитно-резонансной томографии. Уже через 8 лет в клиниках мира стали появляться первые магнитно-резонансные томографы, конечно пока еще не такие совершенные, как сейчас. Методы получения изображений постоянно совершенствовались. Передовые разработки химиков, физиков, физиологов, генетиков, иммунологов и т.д. без промедления применялись в области магнитно-резонансной диагностики.

6 октября 2003 года британскому и американскому ученым Полу Лотербуру и Питеру Мэнсфилду была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие, связанное с получением изображения с помощью магнитного резонанса. Лотербур открыл возможность создания изображения в двух измерениях, изменяя магнитное поле. Мэнсфилд развил использование методов изменения магнитного поля и показал, как сигналы могут быть математически проанализированы, что позволило усовершенствовать технику изображения. "Открытие Лотербура и Мэнсфилда стало прорывом в медицине,

диагностике и лечении", - заявил официальный представитель Нобелевского комитета Ханс Йорнвалл. Метод получения изображения с помощью магнитного резонанса используется сейчас для диагностики десятков миллионов пациентов во всем мире. Магнитно-резонансная томография является одним из ведущих методов исследования при различных заболеваниях и состояниях. Традиционно МРТ получила широкое применение в неврологии и онкологии.

Магнитно-резонансная томография.

Магнитно-резонансная томография (ядерно-магнитная резонансная томография, МРТ, ЯМРТ, NMR, MRI) — нерентгенологический метод исследования внутренних органов и тканей человека. Здесь не используются Х-лучи, что делает данный метод безопасным для большинства людей.