Метод многоядерной МРТ

Привет, Хабр.

Я расскажу о многоядерной медицинской магниторезонансной томографии – одном из многих направлений развития МРТ. Коснусь особенностей метода, необходимых технических решениях, применении и перспективах.


Для начала небольшой экскурс в основы МРТ.



Основы МРТ



Процесс работы МРТ можно описать в следующих шагах:


  1. Исследуемый объект помещается в постоянное магнитное поле крупного, как правило, сверхпроводящего основного магнита. Напряженность поля этого магнита обозначается $B_0$ и ось, вдоль которого она направлена, обозначают осью Z. Именно поле $B_0$ определяет, сколько Тесла у данного МР томографа. В клиниках используются томографы с 1,5 Тл и 3 Тл. МР томографы с ультравысокими полями – 7 Тл, 9,4 Тл, встречаются только в исследовательских институтах.
  2. Ядра некоторых химических элементов обладают собственным ненулевым магнитным моментом. Наличие магнитного момента у ядра обуславливается врожденным квантовым свойством частиц – спином. Под действием поля $B_0$ магнитные моменты ядер ориентируются параллельно (большая часть) и антипараллельно (меньшая часть) силовым линиям. В совокупности эти ядра придают объекту макроскопическую намагниченность в направлении вдоль оси Z.


    Кроме того ядра прецессируют. На общую намагниченность пока что прецессия не влияет, т.к. фазы всех ядер распределены хаотично и компоненты их магнитных моментов перпендикулярные оси Z взаимно компенсируют друг друга. Частота прецессии – ларморова частота, зависит только от напряжённости магнитного поля $B_0$ и свойства ядра – его гиромагнитного соотношения.

    $\omega_0=B_0 \cdot \gamma,$

    где $\omega_0$ — ларморова угловая частота прецессии ядра, [рад/с];
    $B_0$ — напряженность магнитного поля, [Тл];
    $\gamma$ — гиромагнитное соотношение ядра, [рад/(Тл$\cdot$c)].
    Гиромагнитное соотношение определяется как $\gamma=\mu/h$, где $\mu$ — собственный магнитный момент атома, [А $\cdot$ м$^2$]; $h$ — постоянная Планка, $h=6,626 070 040(81)\cdot10^{-34}$ Дж$\cdot$с.

    На сегодня медицинская томография основывается на работе с атомами водорода, ядро которого – обычный протон. Ядра различных химических элементов в одном и том же поле будут прецессировать с различной частотой. Для многоядерной МРТ интересны атомы $^{23}Na$, $^{31}P$, $^{13}C$, $^{19}F$, $^{17}O$, $^{129}Xe.$


    Ларморовы частоты некоторых атомов, МГц
    Атом Гиромагнитное
    соотношение, МГц/Тл
    Напряженность поля $B_0$, Тл
    1,5 3 7 9,4
    $^{1}H$ 42,58 63,87 127,73 298,04 400,22
    $^{23}Na$ 11,26 16,89 33,79 78,83 105,86
    $^{31}P$ 17,24 25,85 51,71 120,65 162,01
    $^{13}C$ 10,71 16,06 32,13 74,96 100,66
    $^{19}F$ 40,05 60,08 120,16 280,36 376,49
    $^{17}O$ -5,77 -8,66 -17,32 -40,40 -54,26

    По этим данным можно понять возможные проблемы многоядерной МРТ. Частоты других атомов сильно отличаются от частоты водорода, это требует оснащения томографа вторым комплектом электроники работы с РЧ сигналом. С другой стороны частота фтора-19 наоборот близка к частоте водорода и поэтому возникают трудности с дифференциации их сигналов. Для решения этого можно использовать ультравысокие поля, в которых шаг дискретизации по частоте становится уже. Гиромагнитное соотношение может быть и отрицательным, как у кислорода-17. Его ядра в том же поле буду прецессировать в обратном направлении по сравнению с другими. Это необходимо учитывать при следующем этапе — возбуждении ядер.

  3. Передающая радиочастотная катушка (антенна) создает импульс магнитного поля $B_1$ вращающегося в плоскости XOY. Здесь возникает явление резонанса, если частота вращения поля совпадает с ларморовой частотой, то ядра поворачиваются к плоскости XOY и синхронизируют фазы вращения. Если длительность РЧ импульса такова, что магнитные моменты большинства ядер переориентируются в плоскость XOY, то импульс называют 90-градусным. После 90-градусного импульса макроскопическая намагниченность объекта вращается в плоскости XOY с частотой равной ларморовой частоте ядра.


    В принимающих радиочастотных катушках эта вращающаяся намагниченность индуцирует напряжение – сигнал (спад) свободной индукции. Спад, потому что происходит релаксация из этого состояния и эта особая намагниченность теряется. Релаксация происходит двумя путями. Поперечная релаксация, с постоянной времени $T_2$, связана с потерей синхронизации фаз вращения атомов. Продольная релаксация, с постоянной времени $T_1$, связана с возвратом ориентации магнитных моментов ядер вдоль поля $B_0$.



    В целом для получения какой-то информации об объекте этого достаточно. Сигнал будет содержать интегральную, усредненную информацию об этих ядрах объекта. Например, в частотном спектре сигнала можно увидеть химические сдвиги – изменения ларморовой частоты из-за взаимодействия атомов в химическом соединении. Это основа ЯМР-спектроскопии, метода используемого химиками для анализа химического состава объекта.


    В этой публикации я расскажу чуть больше об РЧ катушках и об их особенностях в многоядерном МРТ.


Но кратко о получении томографических изображении.
  1. В первую очередь необходимо закодировать координаты вокселя, от которого регистрируется сигнал, в свойствах самого сигнала. Для этого используются фазово-частотная кодировка с помощью градиентных катушек. Градиентная катушка создает градиент магнитного поля $G_x$, $G_y$, $G_z$ вдоль соответственно осей X, Y, Z.

    Упрощенно процесс кодировки таков:

    • в момент передачи РЧ импульса подается градиент $G_z$. Из-за градиента у каждого среза объекта меняется ларморова частота. Получается, что с РЧ импульсом резонирует только один срез – так происходит выбор положения среза.
    • между передачей РЧ импульса и считыванием сигнала подается градиент $G_y$. Из-за него у каждого «столбца» в срезе меняется частота прецессии и за время приложения градиента набегает собственная фаза.
    • в момент считывания сигнала подается градиент $G_x$. Из-за этого частота каждой «строки» в срезе изменяется, что отражается в спектре регистрируемого сигнала.

  2. Контраст на изображении достигается благодаря различию физических свойств у различных типов биологических тканей. Ткани различаются по плотности ядер и временам релаксации $T_1$ и $T_2$. С помощью последовательностей РЧ импульсов и градиентов можно взвесить амплитуду сигнала с каждого вокселя в зависимости от того или иного физического свойства. Разработка последовательностей, наверное, самая насыщенная область работы в технологии МРТ. Последовательности позволяют кодировать в сигнале информацию о свойствах ткани, которую, казалось бы, в принципе получить невозможно.
  3. Кроме того в МРТ важна однородность генерируемых магнитных полей, которая неизбежно нарушится из-за помещенного в томограф объекта. Для восстановления однородности используют наборы шиммирующих катушек. Решение проблемы неоднородностей связано с задачами быстрого измерения неоднородностей, создания ограниченным набором катушек компенсирующего поля и одновременно попытка не испортить все из-за наведенных компенсирующими катушками вихревых токов.


Конструкции РЧ катушек


Перед передающими (Tx) РЧ катушками ставится задача эффективно передать импульс заданной частоты и создать однородное магнитное поле перпендикулярное оси Z. Интересно, что потери РЧ импульса в системе колоссальны. От нескольких киловатт, создаваемых усилителями мощности, до катушек доходит только десятки ватт. Поэтому РЧ катушки делают электрически резонирующими на заданной частоте. На конструкцию РЧ катушки также накладывает ограничения и анатомия. В МРТ исследованиях зачастую рассматривают только часть тела – голову, грудь, колено и т.д. Передающая катушка для исследования всего тела обычно встроена в сам томограф, а для исследования отдельных частей тела – представлена отдельными модулями.



РЧ катушка для исследования головы от Siemens


Приведу несколько примеров конструкций катушек.


  1. Катушка в виде соленоида.



    Простой способ создать однородное поле внутри обмоток соленоида. Может показаться, что поля в такой катушке вращающимся сделать невозможно. Но стоит помнить, что вектор $B_1$, изменяющийся по синусоидальному закону можно представить в виде суммы двух вращающихся в противоположных направлениях компонент.


  2. Седловидная катушка



  3. Катушка типа «птичья клетка» (birdcage)



    Слева «птичья клетка» типа нижних частот, справа — верхних.


    Продвинутый вариант. Может быть в виде нижних частот или верхних частот. Благодаря настройке элементов – величины емкостей конденсаторов и индуктивности за счет длины ног (редко), ток требуемой частоты имеет близкое к идеальному синусоидальному распределение по углу и создает однородное поле. Если подавать на неё квадратурный сигнал, то поле $B_1$ будет чисто вращающимся.


  4. Многоэлементные катушки



    Катушка для исследования головы составленная из укороченных дипольных антенн и прямоугольных петлей.


    Строятся из нескольких более простых антенн, выстроенных по окружности. В качестве элементов могут быть дипольные антенны, антенны в виде петли, микрополосковые антенны и др. Здесь можно увидеть, как анатомия влияет на конструкцию. Например, длина волны излучения ларморовой частоты протона на 7 Тл составляет целый 1 м. Обычная дипольная антенна должна быть длиной пол длины волны регистрируемого излучения. Делать такую длинную катушку для исследования головы непрактично, поэтому дипольную антенну укорачивают, добавляя в её плечи катушки индуктивности.



Функцию принимающих катушек можно реализовать и на передающих, получив приёмо-передающею катушку (TxRx). Чисто принимающие катушки (Rx) также должны быть резонансными, но по конструкции требование несколько иные. Их можно выполнять в виде решетки из плоских петлевых антенн. Так они располагаются непосредственно на поверхности тела, тем самым уменьшая потери принимаемого сигнала.



Поверхностная принимающая катушка от Siemens


Тонкая подстройка частоты у катушек осуществляется изменением емкости конденсаторов. Также важно совпадение импедансов катушки и тракта для эффективной передачи энергии. Импеданс катушки с помощью цепей из индуктивностей и конденсаторов, трансформирующих импеданс, приводят к стандартным 50 Ом.


Особенности РЧ катушек для многоядерной МРТ


Итак для получения сигнала от ядер водорода и в дополнение какого-нибудь другого элемента в МРТ РЧ катушки должны обладать разными свойствами. Как это реализовать.


  1. Простейший вариант. Сделать две разные катушки, одна для водорода, другая для иного элемента. Провести полное исследование с катушкой для протона, вынуть объект и катушку, поставить другую катушку вернуть объект и повторить исследование. Учитывая, что МРТ исследование занимает много времени и чувствительно к движению вариант неприменим.
  2. Сделать катушки с двойным резонансом. Внести второй резонансный пик в катушку можно добавлением последовательно LC-цепи. Внесение дополнительных LC-цепей позволяет настраивать катушку на 3 и более частот



  3. Использовать переключатели. Например, с помощью PIN-диодов можно шунтировать дополнительные подстроечные конденсаторы. Так при подаче постоянного напряжения меняется электрическая цепь подстройки и соответственно резонансная частота катушки.



  4. Использовать две (или более) катушек одновременно. Каждая из них настроена на свою частоту. Тут возникает проблема с взаимной индуктивной связью между катушками. Часто её решают с помощью особой конструкции катушек. Геометрию и тип антенн подбирают так, чтобы поля, создаваемые ими, были ортогональны друг другу. Другие варианты — каждой катушке добавить пассивный LC-фильтр, убирающий сигнал с другой; с помощью PIN-диодов расстраивать не используемую в данный момент катушку.



  5. Катушка «птичья клетка» с четырьмя кольцами. К обычной «клетке» с одной и с другой стороны добавляют по еще одной «клетке». Внутренний сегмент работает аналогично обычной одночастотной катушке. Внешние сегменты совместно формируют «птичью клетку» подстроенную под другую частоту. Такая конструкция позволяет катушкам резонировать независимо друг от друга.


    Слева 4-х кольцевая «птичья клетка» с внешним сегментом типа верхних частот, справа — нижних.



Заключение


Визуализация и спектроскопия in vivo в МРТ исследованиях трудная задача. Концентрация атомов кроме водорода в теле человека довольна низка, из-за этого соотношение сигнал-шум при работе с этими атомами низок. Для улучшения SNR используют МРТ с ультравысокими полями, но в таких полях возникают трудности с однородностью поля. При таких Тесла длина волны излучения протона уже сравнима с размерами частей тела.


Но использование других атомов несёт ценную информацию о метаболизме. Атомы $^{23}Na$ несут информацию о солевом балансе в клетках. Живые здоровые клетки постоянно поддерживают низкую концентрацию ионов натрия внутри себя при высокой снаружи с помощью натрий-калиевых насосов. Процесс этот идет с затратами энергии, поэтому нарушения метаболизма отражаются в изменении концентрации ионов натрия внутри клеток. Опухоли мозга, ишемия, инсульты, биполярные расстройства ассоциируются с повышением концентрации натрия внутри клеток и это можно увидеть с помощью многоядерной МРТ.


Другой пример фосфор в виде атома $^{31}P$. Он входит в важные метаболиты – АТФ, фосфокреатин и др. Проводя спектроскопию по фосфору в мышцах можно оценить наличие этих веществ и уровень метаболизма в мышцах.


Спектроскопия по $^{13}C$ уже используется в ЯМР спектроскопии для анализа органических химических соединений, но в теле человека in vivo его концентрация мала, но все еще метод применим.


Атом $^{17}O$ имеет малую концентрацию в естественном состоянии, но при насыщении им воздуха, которым дышит исследуемый человек, можно построить карту скорости его метаболизма, что помогает при диагностике опухолей.


Но всё же до повсеместного применения в клиниках многоядерной МРТ предстоит пройти еще долгий путь и займет это лет 20-30.


Источники


Источники
  1. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах. Т. 2: Пер. с англ./Под ред. С. Уэбба. — М.: Мир, 1991.
  2. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы: Учебник/ Текст Н.А. Кореневский, Е.П. Попечителев, С.П. Серегин; Курск. гос. техн. ун-т. — Курск: ОАО «ИПП „Курск“, 2009.
  3. Основы МРТ. Джозеф П. Хорнак. www.cis.rit.edu/htbooks/mri
  4. Разбираем магнитно-резонансный томограф. habr.com/ru/post/405355
  5. www.healthcare.siemens.com/magnetic-resonance-imaging
  6. Edelstein, W. A. (2007). Radiofrequency Systems and Coils for MRI and MRS. In eMagRes (eds R. K. Harris and R. L. Wasylishen). doi:10.1002/9780470034590.emrstm0444
  7. Giovannetti G., Birdcage coils: Equivalent capacitance and equivalent inductance. Concepts Magn. Reson., 44: 32-38. doi:10.1002/cmr.b.21260
  8. E. Hayes, W. A. Edelstein, J. G. Schenck, O. M. Mueller, and M. Eash, An Efficient, Highly Homogeneous Radiofrequency Coil for Whole-Body NMR Imaging at 1.5 T. J. Magn. Reson. 63, 622 (1985).
  9. Joel C. Watkins and Eiichi Fukushima, High-pass bird-cage coil for nuclear-magnetic resonance. Review of Scientific Instruments 59, 926 (1988); doi.org/10.1063/1.1139751
  10. Clément JD, Gruetter R, Ipek Ö. A human cerebral and cerebellar 8-channel transceive RF dipole coil array at 7T. Magn Reson Med. 2019;81:1447–1458. doi.org/10.1002/mrm.27476
  11. M.D. Schnall, V Harihara Subramanian, J.S Leigh, B Chance, A new double-tuned probed for concurrent 1H and 31P NMR, Journal of Magnetic Resonance (1969), Volume 65, Issue 1, 1985, Pages 122-129, ISSN 0022-2364, doi.org/10.1016/0022-2364(85)90380-4.
  12. Friedrich Wetterling, Miroslav Högler, Ute Molkenthin, Sven Junge, Lindsay Gallagher, I. Mhairi Macrae, Andrew J. Fagan, The design of a double-tuned two-port surface resonator and its application to in vivo Hydrogen- and Sodium-MRI, Journal of Magnetic Resonance, Volume 217, 2012, Pages 10-18, ISSN 1090-7807, doi.org/10.1016/j.jmr.2012.02.002.
  13. Chang-Hoon Choi, James M.S. Hutchison, David J. Lurie, Design and construction of an actively frequency-switchable RF coil for field-dependent Magnetisation Transfer Contrast MRI with fast field-cycling, Journal of Magnetic Resonance, Volume 207, Issue 1, 2010, Pages 134-139, ISSN 1090-7807, doi.org/10.1016/j.jmr.2010.08.018.
  14. Murphy-Boesch J., Srinivasa R., Carvajal L., Brown T.R., Two Configurations of the Four-Ring Birdcage Coil for 1H Imaging and 1H-decoupled 31P Spectroscopy of Human Head. Journal of Magnetic Resonance, Series B 103, 103-114, 1994.
  15. Murphy-Boesch J. Double-Tuned Birdcage Coils: Construction and Tuning. In eMagRes (eds R. K. Harris and R. L. Wasylishen). doi:10.1002/9780470034590.emrstm1121
  16. Sandro Romanzetti, Christian C. Mirkes, Daniel P. Fiege, Avdo Celik, Jörg Felder, N. Jon Shah, Mapping tissue sodium concentration in the human brain: A comparison of MR sequences at 9.4Tesla, NeuroImage, Volume 96, 2014, Pages 44-53, ISSN 1053-8119, doi.org/10.1016/j.neuroimage.2014.03.079.

Поделиться публикацией

Комментарии 27

    +1
    томографы с ультравысокими полями – 7 Тл, 9,4 Тл

    Если ли ограничения, интересно, на силу магнитного поля, допустимого для человека?
    Хотя там интегральный эффект похоже, чем больше поле, тем меньше допустимое время воздействия
    Двигательная активность крыс, находя­щихся в постоянном магнитном поле с В = 0,02 Тл, возрастает в 2 раза, а в поле с В — 0,2 Тл — в 3 раза

    По отношению к человеку принят порог допустимого длительного воздействия для постоянного магнитного поля В = 1 Тл, для переменного (частотой 50 Гц) поля В = 0,05 Тл.

    Одна из характеристик действия поля на человека — его субъективные ощущения. Некоторые люди ощущают поле по покалыванию кончиков пальцев рук, другие — как свечение (так называемый магнитофосфен). В боль­шинстве случаев человек реагирует на постоянное магнитное поле с В = 0,08 Тл,…

      +3
      Ссылка на исследование

      Сейчас доступно для человека поле в 10.5 Тл. Планируют построить 11.7 Тл, 14 Тл и даже 20 Тл. Негативных последствий как таковых от высоких полей не наблюдается. Интегральные эффекты типа тошноты, головокружения субъективны и пропадают сразу после удаление человека от магнита. Такие высокие поля в основном это инженерные проблемы. Хотя все равно общедоступно в клиниках ещё нескоро появятся томографы выше 3 Тл.
        +2
        Ну предел где то есть, и их два. Первый связан с тепловым эффектом от катушек модуляции поля, ограничивает скорость сканирования. А второй связан с движением крови в магнитном поле и наведенным сигналом в нервах при движениях головы и ограничивает абсолютную величину поля
      0
      Вопрос, почему так шумно? Импульс имеет паразитную модуляцию?
        0
        Катушка с переменным током в сильном магнитом поле, вибрирует естественно, чем сильнее поле, тем громче звук…
          0
          Понятно, я еще в 3Тл полез… нет, конечно в принципе терпимо для тренированного уха, но неприятно…
          ЗЫ Беруши выпали сами просто, так конечно их давали…
            0
            получается такой хороший 'динамик', низкие частоты модуляции слышны
              0
              Предлагаете подобрать модуляцию чтобы давала рок концерт?
                +4
                Исследователи из США пару лет назад подумали также и разработали специальную последовательность сканирования, позволяющую получать изображение и одновременно играть музыку на градиентных обмотках. Понятное дело такой финт выходит в ущерб времени сканирования, зато делает процесс веселее.
                Почитать подробнее и послушать получившиеся семплы можно тут.
                  0
                  Музыку выбирать согласно диагноза больного!
                    0
                    Музыку выбирать согласно диагноза больного!
                    — А можно музыку повеселее?
                    — Больной, если врач сказал траурный марш, значит траурный марш!
            0
            Шумят градиентные катушки, через них пропускают большой ток и время переключения в них очень мало. Интересно что для каждой последовательности импульсов шум свой собственный, говорят некоторые специалисты могут только по шуму определить используемую последовательность и что за исследование сейчас происходит.
            0
            Певая картинка у Вас интересная. Что насчет математических методов? Лично мне интересно, как аппроксимируетя импульсная характеритика по реальному сигналу?
              0
              На первой картинке как раз изображены спектрограммы по фосфору с разных участков среза. Пики сосуществуют различным химическим соединениям.
              Математики в МРТ много и она сложная, что Вы понимаете под импульсной характеристикой?
                0
                Реакцию на некоторое возбуждение, например на единичный импульс.
                  0
                  Если речь идет об характеристиках РЧ катушек, то их обычно описывают с помощью S-параметров. Частоты относительно высокие, надо учитывать волновую природу ЭМ излучения. По сути важен параметр S11, он показывает отношение отраженной волны к волне пришедшей. На интересующей частоте он должен быть как можно ниже (хотя бы -20дБ) тогда большая часть энергии РЧ импульса перейдет к катушке, а не отразится обратно в усилители мощности.
                  Характеристики катушек как антенн, т.е. пространственное распределение создаваемого ими поля вычисляют с помощью конечно-элементного моделирования, например в CST, whitepaper

                  То, как реагируют ядра тела на возбуждение, очень сильно зависит от используемой последовательности. Информация об этом заключена в спаде свободной индукции, но необходимо эту информацию сперва в ней закодировать, что и делают последовательности. Кроме 90-градусных есть еще и 180-градусные, и 45-градусные импульсы, возможна ресинхронизация фаз вращения ядер с помощью градиентов. Это тема обширна, полна тонкостей и нюансов и к сожалению я не достаточно хорошо знаю эту тему.
              +3
              Стоит упомянуть также интересный факт — гиромагнитное соотношение имеет еще и знак. Оно может быть как положительным, так и отрицательным. Это означает, что при возбуждении ядер нужно следить за поляризацией возбуждающего магнитного поля. Если вектор поля будет вращаться в противоположном спинам направлении, поглощения энергии не произойдет и соответственно никакого ответного МР-сигнала мы не увидим. Нужно учитывать это при проектировании и использовании квадратурных катушек, особенно многоядерных.

              «Беличья клетка» — это общепринятое название конструкции ротора в электродвигателях. Для антенны, изображенной в статье все таки правильнее будет «птичья клетка».
                0
                Отрицательным гиромагнитным соотношением обладает например кислород-17, актуальное замечание. Дополнил статью.
                  0
                  Как я понимаю, кислород-17 имеет отрицательный магн. момент из-за особой конфигурации нейтронов. На Вики указан спин ядра 5/2, то есть из 17 нуклонов есть 6 «пар» вида «спин вверх = спин вниз» и 5 в одном направлении. При этом у протона магн. момент около 2.9, а у нейтрона — около «минус» 1.9 (соотношение = " — 3/2").
                  В результате того, что как минимум часть нейтронов в этом ядре направлены в одну сторону, то скажем 3 нейтрона полностью компенсируют магн. момент 2 протонов, а если верить инфе про спин (брал из Вики), то может быть так, что 6 нейтронов компенсируют магн. момент 4 протонов. Остальные 2 протона могут быть направлены как в одном направлении, так и в разных.
                  P.S. И наверное не стоило автору писать частоту со знаком «минус» в табличку. И стоп, тогда для анализа на кислород-17 нужно повернуть направление магнитного поля… Нет, это я бред написал — все равно в живых тканях нет выделенных направлений для магн. моментов ядер.
                  0
                  автор жгёт глаголом.
                  многоядерная МРТ, есть одноядерная? как там по английски то термин был? multinuclear? X-nuclei?

                  ось поля — это любопытно, у поля одна ось? или еще где есть? направление, может быть?

                  выпуск гелия снизу? а сверху видимо труба от впуска?

                  «Именно поле В0 определяет, сколько Тесла у данного МР томографа.» Я тут даже задумался,
                  именно расстояние от Москвы до Питера определяет сколько километров между городами?

                  7Т уже принят как клинический FDA?

                  «Ядра некоторых химических элементов обладают собственным ненулевым магнитным моментом». Есть такое слово — изотоп.

                  «врожденным квантовым свойством» natural born killer прям, а у виртуальных частиц спин есть, а они не родились!

                  «Под действием поля магнитные моменты ядер ориентируются параллельно (большая часть) и антипараллельно (меньшая часть) силовым линиям.» — а если не антипараллельно, а скажем перпендикулярно, не, всё уже неправильно? А под углом?

                  «ядра прецессируют с ларморовой частотой?» ну если в учебник лень посмотреть, то тут то?
                  ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F

                  "Атомы различных химических элементов в одном и том же поле будут прецессировать с различной частотой" — скорее за премией, пока кто нибудь не перехватил.

                  «По этиМ данным можно понять возможные проблемы многоядерной МРТ», а одноядерной можно?

                  «Это необходимо учитывать при следующем этапе — возбуждении ядер.» автор что то подозревает?

                  «ядра поворачиваются к плоскости XOY и синхронизируют фазы вращения» — а нет!

                  Ладно автор отжигает, у меня аж веко задёргалось, перейдём к заключению.

                  «Концентрация атомов кроме водорода в теле человека довольна низка» истинно вам говорю мы налетим на ось стремительным домкратом!

                  «Атом 17О имеет малую концентрацию в естественном состоянии» рыдал! лучше только:
                  фосфокреaтинин

                  «Но всё же до повсеместного применения в клиниках многоядерной МРТ предстоит пройти еще долгий путь и займет это лет 20-30. » — точно! я бы даже сказал 200-300 с такими учОными.
                    0
                    Как раз прохожу курс по MRI
                    Застряла на phase encoding
                    вы бы не могли помочь ссылками на хорошие учебные онлайн ресурсы?
                    0
                    А еще было бы интересно углубиться в темы: Compressed Sensing, Multislice Imaging, Multiparametric Imaging :)
                      0
                      Я совсем не специалист в конткретной технике МРТ. Вот сходу нашел Гуглом видео:
                      www.youtube.com/watch?v=zBS5_Z8zRbg — 58 коротких лекций, может Вам будет интересно.
                        0
                        спасибо, но я уже прослушала больше половины :) хочется живого общения :)
                          0
                          Ну я не помогу ничем навреное, что превышает пункт 2 из этого списка в статье:
                          Процесс работы МРТ можно описать в следующих шагах

                          Хотя пункт 3 мне кажется не совсем правильным:
                          Здесь возникает явление резонанса, если частота вращения поля совпадает с ларморовой частотой, то ядра поворачиваются к плоскости XOY и синхронизируют фазы вращения.

                          Я соглашусь с эти определением (взял на Вики):
                          вектор момента импульса J прецессирует вокруг оси z с угловой частотой, которая называется ларморовской частотой

                          Но считаю более правильным определение, что в магнитном поле есть состояние магнитного момента (электрона или ядра) «вдоль поля проекция спина» и «против поля». Они отличаются энергией (внезапно — именно равной gamma*B*h/2/pi) и факт поглощения кванта ЭМ поля именно с такой энергией необходим для изменения проекции спина на 1 (в данном случае при поглощении это будет видимо переход от «против поля» к «по полю»).
                          Если у ядра спин 3/2 — у него есть 4 возможных значения проекции спина:
                          -3/2, -1/2, 1/2, 3/2.
                          Но фотон (созданный источником переменного магн. поля) может изменить спин только на 1 единицу, если только он не изменит вместе со спином орбитальный момент L.
                          Но обычно рассмотрение атома лишает ядро собственного орбитального момента, описывая все орбитальным моментом электронов (видимо относительно центра масс системы). Можете попробовать оценить из «классических параметров орбиты» электрона в водороде, по какому радиусу должен болтаться центр масс протона для сохранения импульса системы «электрон + ядро».

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое