골관절염 진단: 자기공명영상

최근 몇 년 동안 자기 공명 영상 (MRI)은 골관절염 의 비 침습적 진단의 주요 방법 중 하나가되었습니다 . 자기 공명 (MP)의 원리가 인체를 연구하기 위해 처음 사용 된 70 년대 이래로이 의료 영상 기법은 근본적으로 변화하여 빠르게 발전하고 있습니다.

기술 장비, 소프트웨어 개선, 이미징 기술 개발, MP 대비 준비가 진행 중입니다. 이를 통해 MRI의 새로운 응용 분야를 지속적으로 찾을 수 있습니다. 처음에 그 사용이 중추 신경계의 연구에만 국한 되었다면 이제 MRI는 거의 모든 의학 분야에서 성공적으로 사용됩니다.

1946 년 스탠포드 대학 (Stanford University)과 하버드 대학 (Harvard Universities)의 연구자 그룹이 핵 자기 공명 (NMR)이라고 불리는이 현상을 독립적으로 발견했습니다. 그것의 본질은 외부 전자기장의 영향으로 자기장에있는 원자의 핵이 에너지를 흡수하고 무선 신호의 형태로 방출 할 수 있다는 것입니다. 이 발견을 위해 F. Bloch와 E. Parmel이 1952 년에 노벨상을 받았다. 새로운 현상은 곧 생물학적 구조의 스펙트럼 분석 (NMR 분광법)에 사용하는 방법을 배웠습니다. 1973 년 Paul Rautenburg는 NMR 신호를 사용하여 이미지를 얻을 수있는 가능성을 처음으로 시연했습니다. 따라서, NMR 단층 촬영이 나타났다. 살아있는 사람의 내부 기관의 첫 번째 NMR 단층 촬영은 1982 년 파리의 방사선 학자 회의에서 시연되었습니다.

두 가지 설명이 주어져야한다. 이 방법은 NMR 현상을 기반으로한다는 사실에도 불구하고 "핵"이라는 단어를 생략하고 자기 공명 (MP)이라고합니다. 이것은 환자가 원자핵의 부패와 관련된 방사능에 대한 생각을 갖지 않도록하기 위해 수행됩니다. 그리고 두 번째 상황 : MP- 단층 촬영은 실수로 양성자에게 "조정"되지 않는다. 수소 핵에. 조직의이 원소는 대단히 많이 존재하며 핵은 모든 원자핵 중에서 가장 큰 자기 모멘트를 가지고있어 MR 신호가 충분히 높습니다.

1983 년, 전 세계적으로 1996 년 초 임상 시험에 적합한 몇 장치가있는 경우 세계에서 약 10 000 스캐너가 있었다. 매년 1000 개의 새로운 도구가 실용화됩니다. 공원 MP-단층의 90 % 이상이 초전도 자석 (0.5-1.5 T)와 모델을 구성한다. 제조업체 MP-단층 촬영 80 년대 말까지 위의 1.5 T와의 필드와 모델에 집중 "분야가 높을수록 좋습니다"의 원칙에 의해 유도했다 -에서 중반 80 년대 회사의 경우주의하는 것이 재미있다 대부분의 어플리케이션에서 중간 전계 강도를 가진 모델에 비해 큰 이점이 없다는 것은 분명합니다. 따라서, MP-단층 촬영의 주요 생산자 ( "GE는", "지멘스", "필립스는", "토시 바는", "선택 도구", "브루"및 기타.) 이제 중간 모델과도 낮은 생산에 큰 관심을 지불 필드는 고화질 시스템과는 크기면에서 만족스럽고 화질이 좋으며 비용이 현저히 낮습니다. 고층 시스템은 주로 MR 분광학을 수행하는 연구 센터에서 사용됩니다.

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MRI 방법의 원리

MP- 토모 그래프의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다 : 초강력 자석, 무선 송신기, 수신 무선 주파수 코일, 컴퓨터 및 제어 패널. 대부분의 장치는 인체의 장축에 평행 한 자기 모멘트를 갖는 자기장을 가지고 있습니다. 자기장의 강도는 Tesla (T)로 측정됩니다. 0.2-1.5 T의 힘으로 임상 MRI 사용 분야.

환자가 강한 자기장에 놓이면 자기 쌍극자 인 모든 양성자가 외부 필드 방향으로 펼쳐집니다 (지구의 자기장에 의해 안내되는 나침반 바늘처럼). 또한, 각 양자의 자기 축은 외부 자기장의 방향을 중심으로 회전하기 시작합니다. 이 특정 회전 운동을 프로세스라고하며 그 주파수는 공진 주파수입니다. 짧은 전자기파가 환자의 몸을 통해 전달되면 전파의 자기장으로 인해 모든 양성자의 자기 모멘트가 외부 필드의 자기 모멘트를 중심으로 회전합니다. 이것이 일어나려면 전파의 주파수가 양성자의 공진 주파수와 같아야합니다. 이 현상을 자기 공명이라고합니다. 자기 양성자의 방향을 바꾸기 위해 양성자 및 전파의 자기장이 공명해야한다. 동일한 주파수를 가지고있다.

총 자성 모멘트가 환자의 조직에 생성됩니다. 조직은 자화되고 자기의 자기장은 외부 자기장과 엄격하게 평행하게 배향됩니다. 자성은 조직의 단위 부피당 양성자의 수에 비례합니다. 대부분의 조직에 포함 된 엄청난 수의 양성자 (수소 핵)는 순수한 자기 모멘트가 환자 외부에있는 수신 코일에 전류를 유도 할만큼 충분히 크다는 사실을 야기합니다. 이러한 유발 된 MP 신호는 MR 이미지를 재구성하는 데 사용됩니다.

핵의 전자가 여기 상태에서 평형 상태로 전이하는 과정을 스핀 - 격자 완화 과정 또는 종 방향 이완이라고합니다. T1- 스핀 - 격자 완화 시간 - 90 ° 펄스에 의해 여기 된 후 핵의 63 %를 평형 상태로 옮기는 데 필요한 시간입니다. T2는 또한 스핀 - 스핀 완화 시간이다.

MP- 단층 촬영을 얻는 데는 여러 가지 방법이 있습니다. 이들의 차이점은 무선 주파수 펄스 생성의 순서와 특성, MP 신호를 분석하는 방법에 있습니다. 가장 일반적인 방법은 스핀 격자 (spin-lattice)와 스핀 에코 (spin-echo)의 두 가지 방법입니다. 스핀 - 격자의 경우, 이완 시간 T1이 주로 분석된다. 다양한 조직 (뇌의 회색 및 흰색 물질, 뇌척수액, 종양 조직, 연골, 근육 등)에는 서로 다른 완화 시간 T1을 갖는 양성자가 있습니다. T1이 지속되면 MP 신호의 강도가 관련됩니다. T1이 짧을수록 MR 신호가 강렬 해지고 TV 모니터에 이미지 공간이 더 가볍게 표시됩니다. MP- 단층 촬영의 지방 조직은 흰색이고 MP 신호의 강도는 뇌와 척수, 밀도가 높은 내장 기관, 혈관벽과 근육입니다. 공기, 뼈 및 석회화는 실제로 MP 신호를 내지 않으므로 검은 색으로 표시됩니다. 이러한 이완 시간 T1의 관계는 MR 단층 촬영에서 정상 및 변형 된 조직의 시각화를위한 전제 조건을 만듭니다.

스핀 에코 (spin-echo) 라 불리는 또 다른 MP- 단층 촬영 방법에서는 일련의 고주파 펄스가 환자에게 보내어 진행하는 양성자를 90 ° 회전시킵니다. 펄스를 정지 한 후 응답 MP 신호가 기록됩니다. 그러나 응답 신호의 강도는 T2의 지속 시간과 다르게 관련됩니다. 즉, T2가 짧을수록 신호가 약하고 결과적으로 TV 모니터의 화면 밝기가 낮아집니다. 따라서, 방법 T2에서의 MRI의 최종 화상은 T1의 것과 반대이다 (음에서 양으로).

MP- 단층 촬영에서 연조직은 컴퓨터 단층 촬영 (근육, 지방층, 연골, 혈관)보다 잘 표시됩니다. 일부 장치에서는 조영제 (MP-angiography)를 도입하지 않고 혈관 사진을 얻을 수 있습니다. 뼈 조직에서의 수분 함량이 낮기 때문에, X 선 CT에서와 같이 후자는 차폐 효과를 발생시키지 않는다. 척수, 추간 판 등 이미지를 간섭하지 않습니다. 물론 수소 핵은 물뿐만 아니라 뼈 조직에도 포함되어 있으며 매우 큰 분자와 밀도가 높은 구조로 고정되어 있으며 MRI를 방해하지 않습니다.

MRI의 장점과 단점

MRI의 주요 장점은 입체 문자 화상을 얻는 비 침습적 무해한 (방사능 노출)없는 혈액 이동에서 자연스럽게 콘트라스트, 뼈 조직, 연조직 높은 분화 인공물의 부재는, 능력은 조직 대사 생체 연구 MP 분광법을 수행하는 생체있다. MPT 임의의 단면에 인체의 얇은 층의 이미징을 허용 - 전방 시상, 축 방향 및 경사 평면이다. 또한, 장기의 3 차원 영상을 재구성 심전도 이빨 단층 촬영을 구하는 동기시킬 수있다.

주요 단점은 보통 호흡 운동 (특히 빛이 연구의 효율을 감소), 부정맥 유물의 모양 (심장 연구), 안정적으로 돌, 석회화, 일부를 감지 할 수 없다는 리드는 이미지 (보통 분)을 생성하는 데 걸리는 충분히 긴 시간, 관련된 장치의 고비용 및 장치의 위치에 대한 특수 요구 사항 (간섭으로부터 스크리닝), 검사 불가능 성 나는 밀실 공포증, 인공 심장 박동 조절기, 비 의료용 금속으로 만든 대형 금속 임플란트에 지쳤습니다.

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MRI를위한 대조 물질

MRI 사용 초기에는 여러 조직 사이의 자연적인 대비가 조영제가 필요하지 않다고 여겨졌습니다. 곧, 상이한 조직들 사이의 신호의 차이, 즉 콘트라스트 미디어에 의해 MR 이미지의 콘트라스트가 상당히 향상 될 수있다. 첫 번째 조영제 (상피 가돌리늄 이온 함유)가 상업적으로 이용 가능 해지면 MRI의 진단 정보가 크게 증가했습니다. MR- 조영제의 본질은 조직 및 기관의 양성자의 자기 매개 변수를 변화시키는 것이다. T1 및 T2 양성자의 완화 시간 (TR)을 변경하십시오. 지금까지 MP 조영제 (또는 조영제 - CA)에 대한 몇 가지 분류가 있습니다.

MR-Cadel의 이완 시간에 대한 주 효과 :

• T1-KA는 T1을 단축시켜 조직의 MP 신호 강도를 증가시킵니다. 그들은 또한 양성 SC라고합니다.
• T2-KA는 T2를 짧게하여 MR 신호의 강도를 줄입니다. 이것은 음의 SC입니다.

MR-SC의 자기 적 성질에 따라 상자성 및 반자성으로 분류됩니다 :

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상자성 조영제

상자성 속성은 하나 이상의 비공유 전자를 가진 원자에 의해 소유된다. 이들은 가돌리늄 (Gd), 크롬, 니켈, 철 및 망간의 자성 이온입니다. 가돌리늄 화합물은 임상 적으로 가장 널리 사용되었습니다. 가돌리늄의 대조 효과는 이완 시간 T1 및 T2의 단축 때문입니다. 저용량에서는 신호의 강도를 증가시키는 T1에 대한 영향이 우세합니다. 고용량에서는 T2에 대한 영향이 신호 강도의 감소와 함께 우세합니다. Paramagnetics는 현재 임상 진단 실습에 가장 널리 사용됩니다.

Superparamagnetic 조영제

초인 자성 산화철의 지배적 인 효과는 T2 이완의 절단입니다. 선량이 증가함에 따라 신호 강도가 감소합니다. 이 우주선 그룹에는 자성체 페라이트 (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ) 와 구조적으로 유사한 강자성 철 산화물을 포함하는 강자성 위성이 포함될 수 있습니다 .

다음의 분류는 CA의 약동학에 근거한다 (Sergeev, V.V., Isoavt., 1995) :

• 세포 외 (조직 특이성);
• 위장;
• 유기성 (조직 특이성);
• 거대 분자, 이는 혈관 공간을 결정하는 데 사용됩니다.

우크라이나에서는 gadodiamide와 gadopentetic acid가 널리 사용되는 세포 외 수용성 상자성 SC 인 4 종의 MR-CA가 알려져있다. 나머지 SC 그룹 (2-4)은 해외에서 임상 시험 단계를 거칩니다.

세포 외 수용성 MP-CA

국제 이름	화학식	구조
가도 펜트산	가돌리늄 디메 글 루미나 디 에틸렌 트리 아민 펜타 아세테이트 ((NMG) 2Gd-DTPA)	선형, 이온 성
Acid gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	주기적, 이온 성
Gadodamidid의	가돌리늄 디 에틸렌 트리 아민 펜타 아세테이트 - 비스 - 메틸 아미드 (Gd-DTPA-BMA)	선형, 비이 온성
아웃 테리 돌	Gd-HP-D03A	순환 비이 온성

세포 외 우주선은 98 %로, 이들은 독성이 낮은, 혈액 - 뇌 장벽을 통과하지 않는 신장에 의해 할당되어 분사되고, 상자성 그룹이다.

MRI에 대한 금기 사항

절대 금기 사항에는 연구가 생명을 위협하는 환자라는 조건이 포함됩니다. 예를 들어, 전자, 자기 또는 기계적 수단에 의해 활성화되는 임플란트의 존재는 주로 인공 심장 박동기입니다. 자기장의 변화가 심장 활동을 모방 할 수 있기 때문에, MR 스캐너로부터의 RF 방사의 영향은 질의 시스템에서 동작하는 자극기의 기능을 방해 할 수있다. 자기 인력은 또한 자극기가 둥지에서 움직이고 전극을 움직이게 할 수 있습니다. 또한, 자기장은 중이의 강자성 또는 전자식 임플란트의 작동을 방해합니다. 인공 심장 판막의 존재는 위험을 나타내며, 고 필드 MR 스캐너에서 검사 할 때와 밸브가 임상 적으로 손상된 것으로 추정되는 경우에만 절대 금기 사항입니다. 중추 신경계에 작은 금속 외과 임플란트 (지혈 클립)의 존재는 자력에 의한 변위가 출혈로 위협 받기 때문에 연구에 절대 금기 사항을 나타냅니다. 치료 후 섬유증과 클램프의 캡슐화가 안정된 상태를 유지하기 때문에 신체의 다른 부위에 이들의 존재가 위협이되지 않습니다. 그러나 잠재적 인 위험성 외에도 자기 특성을 지닌 금속 임플란트의 존재는 연구 결과를 해석하는 데 어려움을주는 인공물을 유발합니다.

MRI에 대한 금기 사항

절대 :	상대적 :
맥박 조정기	다른 자극제 (인슐린 펌프, 신경 자극제)
중이의 강자성 또는 전자식 임플란트	내이의 비 강자성 임플란트, 인공 심장 판막 (고 장의 경우, 기능 부전이 의심 됨)
대뇌 혈관의 지혈 클램프	다른 지방화, 퇴행성 심장 마비, 임신, 폐쇄 공포증, 생리적 모니터링 필요성의 지혈 클립

상대 금기에는 상기 이외에 비 기능성 심부전, 생리 학적 모니터링 (기계 환기, 전기 주입 펌프)이 필요합니다. 밀실 공포증은 1-4 %의 환자를 연구하는 데 걸림돌입니다. 한편으로는 열려있는 자석을 가진 장치를 사용하여 다른 한편으로는 장비의 상세한 설명과 설문 과정을 극복 할 수 있습니다. 배아 나 태아에 대한 MRI의 손상 효과에 대한 증거는 얻지 못하지만, 임신 초기에 MRI를 피하는 것이 좋습니다. 임신 중 MRI의 사용은 진단 영상 진단의 다른 비 이온화 방법이 만족스러운 정보를 제공하지 못하는 경우에 표시됩니다. 시험 중 환자의 움직임은 이미지 품질에 더 강한 영향, 그래서 급성 질환, 장애 의식, 경련 상태, 치매뿐만 아니라 어린이 환자의 연구는 종종 어렵 기 때문에 자기 공명 영상, 컴퓨터 단층 촬영보다 환자를 더 큰 참여를 필요로한다.

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