Ядерный магнитный резонанс в медицине

1.

Ученица: Моисеева Анастасия 11 «А»

2.

Я́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное
поглощение или излучение электромагнитной энергии
веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во
внешнем магнитном поле, на частоте ν обусловленное
переориентацией магнитных моментов ядер.

3.

ЯМР был обнаружен в 1946 году учеными Гарвардского
университета Перселем, Фунтом и Торри, а также Блохом,
Хансеном и Паккардом из Стэнфорда.
Они заметили, что ядра 1H и 31P (протон и фосфор-31) способны
поглощать радиочастотную энергию при воздействии на них
магнитного поля, сила которого специфична для каждого атома.
При поглощении они начинали резонировать, каждый элемент на
своей частоте. Это наблюдение позволило провести детальный
анализ строения молекулы.
С тех пор ЯМР нашел применение в кинетических и структурных
исследованиях твердых тел, жидкостей и газов, в результате чего
было присуждено 6 Нобелевских премий.

4.

Ядро состоит из элементарных частиц, называемых нейтронами и
протонами. Они обладают собственным моментом импульса,
называемым спином.
Магнитный момент ядра заставляет его вести себя как крошечный
магнит. В отсутствие внешнего магнитного поля каждый магнит
ориентирован случайным образом.
Во время проведения эксперимента ЯМР образец помещается
во внешнее магнитное поле В0, что заставляет стержневые
магниты с низкой энергией выравниваться в направлении B0, а с
высокой – в противоположном.

5.

Для возникновения ядерного магнитного резонанса
должен произойти переворот спина между уровнями
энергии. Разность энергий двух состояний соответствует
энергии электромагнитного излучении, которая
заставляет ядра изменять свои энергетические уровни.

6.

Физика ЯМР основана на концепции ядерного экранирования,
которое позволяет определять структуру вещества.
Каждый атом окружен электронами, вращающимися вокруг ядра
и действующими на его магнитное поле, что в свою очередь
вызывает небольшие изменения энергетических уровней. Это и
называется экранированием

7.

Релаксация относится к явлению возврата ядер в их
термодинамически стабильные после возбуждения до более
высоких энергетических уровней состояния. При этом
высвобождается энергия, поглощенная при переходе с более
низкого уровня к более высокому.
Это довольно сложный процесс, проходящий в разных временных
рамках. Двумя наиболее распространенными типами
релаксации являются спин-решеточная и спин-спиновая.

8.

Магнитно-резонансная
томография (МРТ или
ЯМР) –
метод, дающий подробное
изображение различных
структур организма при
воздействии на него магнитным
полем.
Этот вид диагностики проводится внешним образом и используется,
в основном, при заболеваниях спинного мозга, нервных окончаний,
межпозвоночных дисков, хрящя суставов, связок и сухожилий.

9.

Метод магнитно-ядерного резонанса позволяет изучать
организм человека на основе насыщенности тканей
водородом и особенностей их магнитных свойств,
связанных с нахождением в окружении разных атомов и
молекул.
Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет
магнитный момент (спин) и меняет свою
пространственную ориентацию в мощном магнитном
поле. На основе параметров протона (спинов) и их
направления, которые могут находиться только в двух.

10.

Магнитный резонанс относится к сложным и
дорогостоящим методам диагностики. Томографы всё
время совершенствуются. Ведутся исследования в
области регистрации химических процессов
человеческого организма.
Сегодня метод магнитного резонанса широко
используется в диагностике ортопедических
заболеваний, связанных с работой центральной
нервной системы. Кроме того, данный метод
незаменим при первичной диагностике болезней и
травматических изменений головного и спинного мозга.