у. Протон може змінювати своє положення: з орієнтації магнітного моменту по полю переходити в орієнтацію проти поля, тобто з нижнього енергетичного рівня на більш високий.
Зазвичай додаткове радіочастотне поле прикладається у вигляді імпульсу, причому в двох варіантах: більш короткого, який повертає протон на 90 °, і більш тривалого, що повертає протон на 180 °. Коли радіочастотний імпульс закінчується, протон повертається у вихідне положення (кажуть, що настає його релаксація), що супроводжується випромінюванням порції енергії. Час релаксації протона строго постійно. При цьому розрізняють два часу релаксації: T1 - час релаксації після 180 ° радіочастотного імпульсу і Т2 - час релаксації після 90 ° радіочастотного імпульсу. Як правило, показник T1 більше Т2.
За допомогою спеціальних приладів можна зареєструвати сигнали (резонансне випромінювання) від релаксуючих протонів, і на їх аналізі побудувати уявлення про досліджуваний об'єкт. Магнітно-резонансними характеристиками об'єкта служать 3 параметри: щільність протонів, T1 і Т2. T1 називають спін-гратчастої, або поздовжньої, релаксацією, а Т2 - спін-спінової, або поперечної, релаксацією. Амплітуда зареєстрованого сигналу характеризує щільність протонів або, що те ж саме, концентрацію елемента в досліджуваному середовищі. Що ж стосується часу T1 і Т2 то вони залежать від багатьох факторів (молекулярної структури речовини, температури, в'язкості та ін.).
Слід дати два пояснення. Незважаючи на те, що метод заснований на явищі ЯМР, його називають магнітно-резонансним (МР), опускаючи «ядерно». Це зроблено для того, щоб у користувачів не виникало думки про радіоактивність, пов'язаної з розпадом ядер атомів. І друга обставина: МР-томографи не випадково «налаштовані» саме на протони, тобто на ядра водню. Цього елемента в тканинах дуже багато, а ядра його володіють найбільшим магнітним моментом серед всіх атомних ядер, що обумовлює досить високий рівень МР-сигналу.
3. Побудова зображень
Якщо припустити, що магнітне поле однорідне на 100% (що не так), то всі протони в організмі оберталися б з ларморовой частотоq. Це також означає, що всі протони повертали б сигнал. Як дізнатися, від голови або від ніг надходить сигнал? Загалом, ми цього не знаємо. Якщо залишити все як є, ми не отримаємо гарне зображення; або точно не те, яке очікували. Воно буде містити тільки нераз-борчівие плями. Рішення нашої проблеми може бути знайдено у властивостях РЧ хвилі, а саме: фаза, частота і амплітуда. Спочатку ми розділимо тіло на елементи обсягу, відомі як воксели. Потім закодируем воксел таким чином, що протони, що містяться в ньому, будуть випускати РЧ хвилю з відомою фазою і частотою. Амплітуда сигналу залежить від кількості протонів в воксель.
Спочатку приймемо деякі допущення:
· Будемо отримувати аксіальні зображення мозку.
· Використовуємо магніт з полем 1.5 Т.
· Магнітне поле однорідне і покриває все тіло з ніг до голови.
Коли ми поміщаємо пацієнта в магніт, всі протони від голови до пальців ніг вирівнюються уздовж B0. Вони обертаються з ларморовой частотою 63.6 МГц ( Малюнок 31 ).
При використанні 90? РЧ імпульсу збудження для перекладу вектора намагніченості в площину XY, всі протони реагують і повертають сигнал, але звідки надходить сигнал: від голови або ніг - ми не знаємо.
При включеному Z-градієнті в цьому напрямку генерується додаткове магнітне поле, накладають на B0. Позначення + Gz на Малюнку показує, що поле B0 біля голови трохи сильніше, ніж в ізоцентрі магніту. Більш сильне поле B0 означає більш високу ларморовой частоту. Уздовж усього нахилу градієнта поле B0 різному і, отже, протони обертаються з різними частотами. Тому, протони голови будуть обертатися трохи швидше, ніж в ізоцентрі. Для протонів ніг - зворотна картина. Малюнок показує, що частота обертання протонів ніг складає 63.5 МГц, в ізоцентрі магніту все ще 63.6 МГц, а протони голови мають частоту 63.7 МГц.
(Ці частоти взяті як приклад; насправді різниця між частотами набагато менше ).
Тепер, якщо ми застосуємо РЧ імпульс з частотою 63.7 МГц, прореагують ТІЛЬКИ протони в тонкому зрізі голови, тому що вони - єдині, що обертаються з цієї ж самої частотою. Тепер для одного напрямку (Z-напрямку) ми знаємо, звідки надходить сигнал. Це - велике досягнення.
Для подальшого кодування протонів на дуже короткий час включається градієнт Gy. Протягом цього часу в anterior-posterior напрямку створюється додаткове магнітне поле градієнта. У цьому випадку передні протони будуть обертатися трохи ...
