P
pisitoimetamine
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P Resolutsioon (graafika) |
P pisitoimetamine |
||
1. rida:
{{ToimetaAeg|kuu=august|aasta=2008}}
[[Pilt:Modern 3T MRI.JPG|pisi|Meditsiiniline magnetresonantstomograaf]]
'''Magnetresonantstomograafia (MRT)''' ([[inglise keel]]es ''magnetic resonance imaging''; lühend ''MRI''), ka '''tuumamagnetresonantstomograafia (TMRT)''' (''nuclear magnetic resonance imaging''), on peamiselt tuntud kui meetod kujutiste tekitamiseks elusate [[organism]]ide läbipaistmatute elundite sisemusest ning vee hulga kindlakstegemiseks geoloogilistes struktuurides. Seetõttu kasutatakse meetodit põhiliselt elus[[kude]]de patoloogiliste või füsioloogiliste muutuste visualiseerimiseks ning selleks, et hinnata näiteks [[kivim]]ite [[läbilaskvus]]t [[süsivesinik]]e suhtes. Laialdasemas kasutuses on võimalik uurida muidki aineid, mis sisaldavad teatud [[magnetmoment
Magnetresonantsspektroskoopia annab kudedest tunduvalt detailsema pildi kui [[röntgenograafia]].
== Ajalugu ==
[[Tuumamagnetresonants
Rabi täheldas, et magnetilised aatomituumad nagu <sup>1</sup>H ([[prooton]]) ja <sup>31</sup>P ([[fosfor]]) suudavad neelata [[
1950. aastatel toimus valdkonnas hüppeline areng, mil nähtust kasutati laialdaselt erinevate [[Orgaanilised ühendid|orgaaniliste ühendite]] analüüsiks ja dokumenteerimiseks. 1971. aasta septembris leiutas [[Paul Lauterbur|P. C. Lauterbur]] [[Herman Carr|H. Carri]] ühedimensioonilise TMR-i edasi arendades TMRT-d, mille teooria ja esimesed katsepildid avaldas ta 1973. aasta märtsis. Füüsik-matemaatik [[Peter Mansfield|P. Mansfield]] aitas 1970. aastate lõpus välja arendada matemaatilise tehnika, mille abil muutus TMRT hulga kiiremaks. Esimene uuring elava inimese peal viidi läbi 1977. aastal, esimene kasvaja tuvastati MRT abil 1980. aastal.
[[Tuumamagnetresonantsspektroskoopia]]t, mis on ajalooliselt magnetresonantstomograafia meetodite aluseks, kasutatakse laialdaselt ainete struktuuri uurimiseks. Selle meetodi arendamise eest sai [[šveitslased|šveitslane]] [[Richard Ernst]] [[1991]] [[Nobeli füüsikaauhind|Nobeli füüsikaauhinna]] ja [[šveitslased|šveitslane]] [[Kurt Wüthrich]] [[2002]] [[Nobeli keemiaauhind|Nobeli keemiaauhinna]].
16. rida:
[[1960. aastad|1960. aastatel]] tekkisid ideed uue meetodi kasutamiseks meditsiinis. [[1977]] tehti esimene MRT-pilt inimkehast. [[Tuumamagnetresonantsspektroskoopia]]st eraldus omaette valdkonnana magnetresonantstomograafia.
[[2003]]. aasta lõpu seisuga oli maailmas kasutusel umbes 22 000 MRT-aparaati. Aastal 2003 tehti maailmas umbes 60 miljonit MRT-uuringut. Ühe uuringu maksumus on umbes 500 [[euro]]t.<ref name="YDSJM" />
== Lihtsustatud seletus meditsiini valdkonnas ==
Kõigepealt tekib magnetresonantstomograafi magneti tekitatud tugevas püsi[[magnetväli|magnetväljas]] koe [[molekul]]ide magnetmomenti omavate [[aatomituum]]ade (tüüpiliselt [[vesinik]]utuumade) [[spinn]]ide orientatsioonide tasakaaluolek, st vastavate aatomite magnetväljad orienteerivad end välise magnetväljaga samas sihis.
Seejärel rakendatakse püsimagnetväljaga risti olevas tasandis raadiosageduslikke [[impulss]]e, mis muudavad osa vesinikutuumade spinnide orientatsiooni ja toimub n-ö ergastus.
Ergastusimpulsside lõppedes [[Relaksatsioon|relakseeruvad]] tuumade magnetmomentide suunad tagasi algsesse tasakaalulisse olekusse, mille käigus kiirgavad nad teatud raadiosagedusliku energiat, mida patsiendi ümber mähitud [[pool]]id registreerivad. Vastavaid signaale töötleb [[arvuti]], mis [[genereerima|genereerib]] teatud matemaatiliste [[
Kliinilises praktikas kasutatakse MRT-d patoloogilise koe (näiteks [[ajukasvaja]]) eristamiseks normaalsest koest.
== Teaduslik seletus ==
=== Fourier' teisendusega TMR ===
[[
Tänapäeval kasutatakse parema MRT-signaali saamiseks [[Pidevkiirguse spektroskoopia|pidevkiirguse spektroskoopilise]] (CWS) meetodi asemel [[Fourier' teisendus
=== Relaksatsioon ja resolutsioon ===
Nii FT-TMR-i kui ka klassikalise MRT puhul määrab FID hääbumise kiirus ehk [[relaksatsioon]] matemaatilisel teisendusel saadava spektri või pildi [[Resolutsioon (graafika)|resolutsioon]]i.
[[Pikirelaksatsioon
[[Põikrelaksatsioon
T<sub>2</sub><sup>* </sup>on praktikas mõõdetav FID relaksatsiooniaeg, mis arvestab ka magnetvälja ebahomogeensust. Nii T<sub>2</sub> kui ka T<sub>2</sub> on võimalik mõõta [[Hahn]]i kajakatses, misjuhul [[Eksponeeritus|eksponeeritakse]] proovi kahe järjestikuse RF-impulsiga, millest esimene pöörab tuuma spinni 90 kraadi B<sub>0</sub> telje suhtes ja teine 180 kraadi B<sub>0</sub>-ga risti oleval tasandil (
Järgnev võrratus kehtib alati: 2T<sub>1</sub>≥T<sub>2</sub>≥T<sub>2</sub><sup>*</sup>
79. rida:
TMRS puhul mõõdetakse kogu proovist saadud summaarset FID-d, millest saadakse Fourier' teisendusel resonantsi amplituudi ja sageduse (või [[keemiline nihe|keemilise nihke]]) spekter – need mõõtmised toimuvad tüüpiliselt võimalikult ideaalselt homogeenses magnetväljas.
(T)MRT puhul kasutatakse lisaks põhilisele magnetväljale B<sub>0 </sub>täpselt kontrollitud [[lineaarsus|lineaarseid]] magnetvälja [[gradient
=== 2D MRT ===
==== Uuritava viilu valimine ====
Et uurida proovis vaid teatud [[tasand
ω<sub>RF</sub>(z<sub>0</sub>) = γB<sub>0 </sub>+ γG<sub>z</sub>z<sub>0</sub>,
92. rida:
==== K-ruum ====
[[
Selleks, et saada MRT kuvandit kahes mõõtmes (eelnevalt välja valitud viilus), kasutatakse praktikas [[k-ruum|k-(väärtuste)ruumi]], milles k tähistab samas faasis olevate spinnide ruumilist sagedust ehk [[lainearv
k<sub>x</sub> = γG<sub>x</sub>t = 1/λ<sub>x</sub>,
kus alaindeks
Täieliku 2D MRT-pildi leidmiseks tuleb leida M<sub>r</sub> väärtused erinevate ruumiliste lainearvude juures ja seejärel teha kahedimensiooniline [[Fourier' pöördteisendus]].
Selgub, et k<sub>x</sub> = 0 ja k<sub>y</sub> = 0 juhul on kõik viilus olevad spinnid [[Koherentsus|koherentsed]] ning registreeritakse maksimaalne võimalik summaarse spinni signaal – see moodustab k-ruumi keskpunkti ja paneb paika [[kontrast
* [[amplituud]] sõltub vastavas punktis mõõdetud summaarsest spinni amplituudist – tüüpiliselt on see esitatud k-ruumis [[hallskaala]] väärtusena, kus heledaim punkt vastab suurimale amplituudile, must madalaimale amplituudile ehk nullväärtusele – seega on k-ruum tegelikult [[kvaasi-n-mõõtmelisus|kvaasi-3D-ruum]];
* sagedus sõltub kaugusest keskpunktist (k<sub>x</sub> = 0, k<sub>y</sub> = 0) – mida kaugemal asetseb k-ruumi punkt keskpunktist, seda kõrgema sagedusega planaarlaine tekitab ta reaalses ruumis ning mida rohkem suurema sagedusega laineid, seda detailsem pilt [[reaalne ruum|reaalses ruumis]] (võrdväärne rohkete järkudega kahedimensioonilise Fourier' seeriaga);
108. rida:
=== 3D MRT ===
Leidub palju [[Mõõtmine|mõõtmisskeeme]], millel kõigil on omad eelised ja puudused, kuid kõik annavad lõpuks k-ruumi, kus iga punkt tähistab hallskaalas vastava [[
== Mõõteprotsess ==
[[
Tüüpilise spinn-[[kajakuva]] mõõtmine koosneb järgmistest etappidest (vt seletav skeem):
# uuritava viilu valimine teatud magnetgradientvälja G<sub>z</sub> rakendamisega (B<sub>0</sub> on juba varem rakendatud),
123. rida:
Kui proovile rakendatakse x-teljelist gradienti G<sub>x</sub>, mis muudab k<sub>x</sub> väärtusi, nimetatakse protsessi [[sageduskodeerimine|ruumiliseks sageduskodeerimiseks]], kui aga y-teljelist gradienti G<sub>y</sub>, nimetatakse seda [[faasiline kodeerimine|faasiliseks kodeerimiseks]], kuigi sisuliselt on protsessid samaväärsed.
Kirjeldatud mõõteprotseduuriga täidetakse k-ruum ridahaaval, kuid võimalikud on ka teistsugused skeemid, mis kasutavad suuresti ära k-ruumi [[sümmeetria]]t ning millest igaühel on omad eelised ja puudused. Kõik need annavad 2D Fourier' teisendusel (praktikas 2D [[diskreetne kiire Fourier' teisendus|DFFT]]-d kasutades) reaalses ruumis 2D MRT-pildi. Sealhulgas võidakse kasutada kontrasti suurendamiseks T<sub>1</sub> ja T<sub>2</sub> väärtustega [[kaalufunktsioon
== Mõõteseadmed ==
Tuumamagnetresonantsi tekitavad ja registreerivad MRT-seadmed koosnevad tavaliselt mitmekihilisest [[koaksiaalsus|koaksiaalsest]] [[silinder|silindrilisest]] [[mähis
* väliseima ja ka suurima kihiga luuakse põhiline magnetväli, mis [[polariseerimine|polariseerib]] spinnid;
* keskmise kihiga tehakse ruumilisi korrektuure magnetvälja [[Heterogeenne süsteem|heterogeensuse]] vähendamiseks või TMRT puhul vastupidiselt täpse magnetvälja gradiendi loomiseks, samuti kasutatakse seda ruumiliseks signaalituvastuseks;
136. rida:
* kasutatakse [[Ioniseeriv kiirgus|mitteioniseerivat kiirgust]];
* [[kujutistasand]] vabalt valitav;
* [[
* võimaldab teatud mõõteskeemide korral jälgida elusorganisme reaalajas;
* võimaldab paralleelset TMRS-i teostamist ehk ühendite analüüsi;
146. rida:
* töötavale masinale ei tohi läheneda metallist esemetega, sh [[südamerütmur]]itega, mis sisaldavad metallosi, metallist [[implantaat]]idega jne;
* elusorganismide puhul piiratud magnetvälja tugevus ja keskkonna temperatuur ohutuse tagamiseks = piiratud registreeritava signaali tugevus;
* väga kulukas osta, pidada ja skaneerida: parema ja ohutuma magnetvälja saamiseks jahutatakse peamähist vedela [[heelium
* kuvandi [[artefakt
* meetod on aeganõudev ja uuritava suhtes liikumistundlik.<ref name="0cRdz" />
178. rida:
==Viited==
{{viited|allikad=
<ref name="YDSJM">[http://www.teslasociety.com/mri.htm A Short History of the Magnetic Resonance Imaging (MRI)] – MRT lühiajalugu (vaadatud: 30.12.2014)</ref>▼
<ref name="bNGxI">[http://www.howequipmentworks.com/physics/medical_imaging/mri/magnetic_resonance_imaging.html How MRI works?] – Lihtne MRT tööpõhimõtte seletus (inglise keeles) (vaadatud: 30.12.2014)</ref>▼
<ref name="MRT">[http://www.uni-leipzig.de/~energy/pdf/freuse4.pdf Lepzig University – Nuclear Magnetic Resonance] – Leipzig'i Ülikooli õppematerjal MRT kohta (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="ivo">[http://tera.chem.ut.ee/~ivo/ak2/NMR.pdf Analüütiline keemia II]- tuumamagnetresonantsspektroskoopia (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="relax">[https://www.ucl.ac.uk/nmr/NMR_lecture_notes/L5_3SH_web_shortened.pdf London's Global University – Nuclear Magnetic resonance – relaxation] – MRT relaksatsiooni seletus (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="relax2">[http://www.drcmr.dk/mr Danish Research Center for Magnetic Resonance – A classical explanation of Magnetic Resonance and relaxation] – Taani Magnetresonantsi Teaduskeskuse materjal "Magnetresonantsi ja relaksatsiooni klassikaline seletus" (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="kfilt">[http://www.revisemri.com/tools/kspace/ Reverse MRI – K-space tool] – interaktiivne k-ruumi muutev tööriist (võrdlusena k-ruum ja teisendusel saadav kuvand) (vaadatud: 30.12.2014)</ref>▼
▲<ref name="YDSJM">[http://www.teslasociety.com/mri.htm A Short History of the Magnetic Resonance Imaging (MRI)] – MRT lühiajalugu (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
▲<ref name="bNGxI">[http://www.howequipmentworks.com/physics/medical_imaging/mri/magnetic_resonance_imaging.html How MRI works?] – Lihtne MRT tööpõhimõtte seletus (inglise keeles) (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="scTN8">[http://www.robots.ox.ac.uk/~jmb/lectures/medimanallecture1.pdf Brady M. Basics of MRI. Oxford Univ. 2004] – MRT kokkuvõtlik ülevaade meditsiini valdkonnas, relaksatsiooniaegadega kaalutud kuvandid (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="2cHxn">[http://physics.wustl.edu/classes/SP2013/134/public/lec06.pdf Chang V. k-space and 1D NMR. ''Phys. 134'' 2013:4[ – 1D MRT ja k-ruum (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="8EdMI">[https://www.inkling.com/read/mri-the-basics-hashemi-bradley-lisanti-3rd/chapter-10/image-construction-part-i-slice Hashemi, Ray Hashman Bradley Jr W, Lisanti C. Image construction: Part I (Slice selection). In: MRI: The Basics. 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins; 2010.] – MRT viilu valimine (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="zBcYQ">[http://www.biij.org/2008/1/e15/ Moratal D, Valles-Luch A, Marti-Monmati L, Brummer ME. K-Space Tutorial: An MRI Educational Tool for a Better Understanding of K-Space (and MRI Image Artefacts).; 2008.] – MRT k-ruumi õppetööriist (põhimõte ning k-ruumi mõju kuvandite defektidele) (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
▲<ref name="kfilt">[http://www.revisemri.com/tools/kspace/ Reverse MRI – K-space tool] – interaktiivne k-ruumi muutev tööriist (võrdlusena k-ruum ja teisendusel saadav kuvand) (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="123sY">[https://archive.org/details/ChrisMooreMRIk_space_d Moore C. Overview of MRI physics, k-space, and image reconstruction. 2006.] – MRT füüsika, k-ruumi ja kuvandi rekonstrueerimise ülevaade (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
<ref name="mjZN5">[http://cfmriweb.ucsd.edu/ecwong/BE208W08Lec03.pdf UC San Diego School of Medicine – Bioengineering – MRI – Hahn spin echo] – Hahni kajakatse skemaatiline seletus (vaadatud: 30.12.2014)</ref>
215. rida:
*[[Larmori sagedus]]
*[[Magnetresonants]]
*[[Tuumamagnetresonantsspektroskoopia]]
{{commons|Magnetic resonance imaging|Magnetresonantstomograafia}}
|