Физика

План самостоятельной работы учащегося  10 класса  (ОГН) по физике.

4 четверть.

Раздел: «электромагнитная индукция»

Номер урока: 12/66

Тема урока: Магнитно – резонансная томография

1.Цель урока: учащийся должен уметь объяснять принцип действия МРТ, практическую важность МРТ.

2.Краткий тезисный конспект:  Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является одним из современных методов лучевой диагностики, позволяющим неинвазивно получать изображения внутренних структур тела человека.
Метод был назван магнитно-резонансной томографией, а не ядерно-магнитной резонансной томографией (ЯМРТ) из-за негативных ассоциаций со словом "ядерный" в конце 1970-х годов. МРТ основана на принципах ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), методе спектроскопии, используемом учеными для получения данных о химических и физических свойствах молекул.
МРТ получила начало как метод томографического отображения, дающий изображения ЯМР-сигнала из тонких срезов, проходящих через человеческое тело. МРТ развивалась от метода томографического отображения к методу объемного отображения.
Важнейшим преимуществом МРТ по сравнению с другими методами лучевой диагностики является:
•отсутствие ионизирующего излучения и как следствие эффектов канцеро- и мутагенеза, с риском возникновения которых сопряжено (хотя и в очень незначительной степени) воздействие рентгеновского излучения.
•МРТ позволяет проводить исследование в любых плоскостях с учетом анатомических особенностей тела пациента, а при необходимости – получать трехмерные изображения для точной оценки взаиморасположения различных структур.
•МРТ обладает высокой мягкотканной контрастностью и позволяет выявлять и характеризовать патологические процессы, развивающиеся в различных органах и тканях тела человека.
•МРТ является единственным методом неинвазивной диагностики, обладающим высокой чувствительностью и специфичностью при выявлении отека и инфильтрации костной ткани.
•развитие МР-спектроскопии и диффузионной МРТ, а также создание новых органотропных контрастных препаратов является основой развития “молекулярной визуализации” и позволяет проводить гистохимические исследовании in vivo.
•МРТ лучше визуализирует некоторые структуры головного и спинного мозга, а также другие нервные структуры, в связи с этим она чаще используется для диагностики повреждений, опухолевых образований нервной системы, а также в онкологии, когда необходимо определить наличие и распространенность опухолевого процесса
Физические основы МРТ
В основе МРТ лежит феномен ядерно-магнитного резонанса, открытый в 1946г. физиками Ф.Блохом и Э.Перселлом (Нобелевская премия по физике, 1952г.). Суть этого феномена состоит в способности ядер некоторых элементов, находящихся под воздействием статического магнитного поля, принимать энергию радиочастотного импульса. В 1973г. американский ученый П.Лотербур предложил дополнить феномен ядерно-магнитного резонанса наложением градиентных магнитных полей для пространственной локализации сигнала. С помощью протокола реконструкции изображений, использовавшегося в то время при проведении компьютерной томографии (КТ), ему удалось получить первую МР-томограмму. В последующие годы МРТ претерпела целый ряд качественных преобразований, став в настоящее время наиболее сложной и многообразной методикой лучевой диагностики. Принцип МРТ позволяет получать сигнал от любых ядер в теле человека, но наибольшей клинической значимостью обладает оценка распределения протонов, входящих в состав биоорганических соединений, что определяет высокую мягкотканную контрастность метода, т.е. обследовать внутренние органы.

Основным техническим параметром, определяющим диагностические возможности МРТ, является напряженность магнитного поля, измеряемая в Т (тесла). Высокопольные томографы (от 1 до 3 Т) позволяют проводить наиболее широкий спектр исследований всех областей тела человека, включающий функциональные исследования, ангиографию, быструю томографию. Томографы этого уровня являются высокотехнологичными комплексами, требующими постоянного технического контроля и крупных финансовых затрат.
Напротив, низкопольные томографы обычно являются экономичными, компактными и менее требовательными с технической и эксплуатационной точек зрения. Однако возможности визуализации мелких структур на низкопольных томографах ограничены более низким пространственным разрешением, а спектр обследуемых анатомических областей преимущественно ограничен головным и спинным мозгом, крупными суставами.
Структуры, практически не содержащие протонов (кортикальная кость, кальцификаты, фиброзно-хрящевая ткань), а также артериальный кровоток имеют низкую интенсивность сигнала и на Т1-, и на Т2-взвешенных изображениях.
Время проведения исследования обычно составляет от 20 до 40 мин в зависимости от анатомической области и клинической ситуации.
Точность диагностики и характеризации гиперваскулярных процессов (опухоли, воспаление, сосудистые мальформации) может быть существенно повышена при использовании внутривенного контрастного усиления. Многие патологические процессы (например, мелкие опухоли головного мозга) часто не выявляются без внутривенного контрастирования.
Основой для создания МР-контрастных препаратов стал редкоземельный металл гадолиний (препарат – магневист). В чистом виде данный металл обладает высокой токсичностью, однако в форме хелата становится практически безопасным (в том числе отсутствует нефротоксичность). Побочные реакции возникают крайне редко (менее 1% случаев) и обычно имеют легкую степень выраженности (тошнота, головная боль, жжение в месте инъекции, парестезии, головокружение, сыпь). При почечной недостаточности частота побочных эффектов не увеличивается.
Введение МР-контрастных препаратов при беременности не рекомендуется, так как неизвестна скорость клиренса из амниотической жидкости.
Ограничения и недостатки МРТ
•большая продолжительность исследования (от 20 до 40 мин)
•обязательным условием получения качественных изображений является спокойное и неподвижное состояние пациента, что определяет необходимость седации у беспокойных пациентов или применения анальгетиков у пациентов с выраженным болевым синдромом
•необходимость пребывания пациента в неудобном, нефизиологичном положении при некоторых специальных укладках (например, при исследовании плечевого сустава у крупных пациентов)
•боязнь замкнутого пространства (клаустрофобия) может быть непреодолимым препятствием для проведения обследования
•технические ограничения, связанные с нагрузкой на стол томографа, при обследовании пациентов с избыточной массой тела (обычно более 130 кг).
•ограничением к проведению исследования может оказаться окружность талии, несовместимая с диаметром туннеля томографа (за исключением проведения обследования на томографах открытого типа с низкой напряженностью магнитного поля)
•невозможность достоверного выявления кальцинатов, оценки минеральной структуры костной ткани (плоские кости, кортикальная пластинка)
•не позволяет детально характеризовать паренхиму легких (в этой области она уступает возможностям КТ)
•в значительно в большей степени, чем при КТ, возникают артефакты от движения (качество томограмм может быть резко снижено из-за артефактов от движения пациента - дыхания, сердцебиения, пульсации сосудов, непроизвольных движений) и металлических объектов (фиксированных внутри тела или в предметах одежды), а также от неправильной настройки томографа
•существенно ограничивается распространение и внедрение данной методики исследования из-за высокой стоимостью самого оборудования (томографа, РЧ-катушек, программного обеспечения, рабочих станций и т.д.) и его технического обслуживания

!!! В помещение МР-томографа не должны вноситься никакие металлические объекты, так как они могут быть притянуты магнитным полем с большой скоростью, нанести травму пациенту или медицинскому персоналу и надолго вывести из строя томограф.

https://go.mail.ru/search_images?

3.Ссылки

1.Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе. Под ред. Покровского А. А. Часть 1.  Москва, Просвещение, 1978. (Опыты 166, 167, 170, 168).

2.Мякишев Г.Я. Физика. Электродинамика 10-11 классы. Москва, Дрофа, стр. 340-359, 365-376.

3.Казахбаева Д.М.Кронгарт Б.А.,Токбергенова У.К.  Физика 10. Алматы, Мектеп,  П.47

4.Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. Москва, Дрофа, 2014.

5.CD. Открытая физика 2.5. Физикон.

6.CD. Вся физика. Руссобит Паблишинг.

7.http://www.physics.ru – Открытая физика. 

8.https://bilimland.kz/ru9.https://www.youtube.com/channel/UCtPf-Vpfm8vn_ZPIdRA6ww                                                                                                     10. vitok-energo.ru/index_page_199.html 11. 5fan.ru/wievjob.php?id=18251 11. FizikaKlass.ru

  4.Задания для учащихся:

             записать в тетрадь и выучить строение, принцип работы и область применения МРТ.

  5.Обратная связь: у тебя в тетради должно быть записано и выполнено  задание. Сфотографируй свою работу и отправь мне на проверку. Удачи!

Скачано с www.znanio.ru