Ista jezgra atoma u različitim sredinama u molekulu pokazuju različite NMR signale. Razlika između takvog NMR signala i signala standardne supstance omogućava određivanje takozvanog hemijskog pomaka, koji je posledica hemijske strukture ispitivane supstance. Postoje mnoge mogućnosti u NMR tehnikama da se odredi hemijska struktura supstanci, molekularne konformacije, efekti međusobnog uticaja i intramolekularne transformacije.
Physics NMR
Cepanje energetskih nivoa jezgra sa I = 1/2 u magnetnom polju
Fenomen nuklearne magnetne rezonancije zasniva se na magnetnim svojstvima atomskih jezgara, koje se sastoje od nukleona sa polucijelim spinom 1/2, 3/2, 5/2 .... Jezgra s parnom masom i brojem naboja (parno-parni jezgra) nemaju magnetni moment , dok je za sva ostala jezgra magnetni moment različit od nule.
Dakle, jezgra imaju ugaoni moment koji je povezan sa magnetnim momentom relacijom
,gdje je Plankova konstanta, spin kvantni broj, je žiromagnetski odnos.
Ugaoni moment i magnetni moment jezgra su kvantizirani, a vlastite vrijednosti projekcije i ugaoni i magnetni momenti na z-osi proizvoljno odabranog koordinatnog sistema su određene relacijom
i ,gdje je magnetni kvantni broj vlastitog stanja jezgra, njegove vrijednosti su određene spinskim kvantnim brojem jezgra
to jest, kernel može biti u stanjima.
Dakle, za proton (ili drugo jezgro sa I = 1/2- 13 C, 19 F, 31 P, itd.) mogu biti samo u dva stanja
,takvo jezgro se može predstaviti kao magnetni dipol, čija z-komponenta može biti orijentirana paralelno ili antiparalelno u odnosu na pozitivan smjer z-ose proizvoljnog koordinatnog sistema.
Treba napomenuti da u odsustvu vanjskog magnetskog polja sva stanja s različitim stanjima imaju istu energiju, odnosno degenerirana su. Degeneracija se uklanja u vanjskom magnetskom polju, dok je cijepanje u odnosu na degenerirano stanje proporcionalno veličini vanjskog magnetskog polja i magnetskom momentu stanja i za jezgro sa spin kvantnim brojem I u spoljašnjem magnetnom polju, sistem od 2I+1 energetski nivoi, odnosno nuklearna magnetna rezonanca ima istu prirodu kao i Zeemanov efekat cijepanja elektronskih nivoa u magnetskom polju.
U najjednostavnijem slučaju, za jezgro sa spinom c I = 1/2- na primjer, za proton, cijepanje
i energetska razlika spinskih stanja
Larmorove frekvencije nekih atomskih jezgara
Frekvencija protonske rezonancije je u kratkotalasnom opsegu (talasna dužina oko 7 m).
Primjena NMR
Spektroskopija
Glavni članak: NMR spektroskopija
Uređaji
Srce NMR spektrometra je snažan magnet. U eksperimentu koji je prvi u praksi sproveo Purcell, uzorak stavljen u staklenu ampulu prečnika oko 5 mm stavlja se između polova jakog elektromagneta. Tada se ampula počinje okretati, a magnetsko polje koje djeluje na nju postepeno se povećava. Kao izvor zračenja koristi se visokokvalitetni RF generator. Pod dejstvom sve većeg magnetnog polja, jezgre na koje je podešen spektrometar počinju da rezonuju. U ovom slučaju, zaštićena jezgra rezoniraju na frekvenciji nešto nižoj od nominalne rezonantne frekvencije (i uređaja).
Apsorpcija energije se bilježi RF mostom, a zatim bilježi kartofon. Frekvencija se povećava sve dok ne dostigne određenu granicu, iznad koje je rezonancija nemoguća.
Budući da su struje koje dolaze sa mosta vrlo male, one se ne ograničavaju samo na jedan spektar, već čine nekoliko desetina prolaza. Svi primljeni signali sumirani su na konačnom grafikonu, čiji kvalitet zavisi od odnosa signal-šum uređaja.
U ovoj metodi uzorak se izlaže radiofrekventnom zračenju na konstantnoj frekvenciji dok se jačina magnetnog polja mijenja, pa se naziva i metoda konstantnog polja (CW).
Tradicionalna metoda NMR spektroskopije ima mnoge nedostatke. Prvo, potrebno je dosta vremena za izgradnju svakog spektra. Drugo, vrlo je izbirljiv u pogledu odsustva vanjskih smetnji, i po pravilu, rezultirajući spektri imaju značajan šum. Treće, nije pogodan za pravljenje spektrometara visoke frekvencije (300, 400, 500 i više MHz). Stoga se u savremenim NMR instrumentima koristi metoda tzv. pulsne spektroskopije (PW), zasnovana na Fourierovoj transformaciji primljenog signala. Trenutno su svi NMR spektrometri izgrađeni na bazi moćnih supravodljivih magneta sa konstantnim magnetnim poljem.
Za razliku od CW metode, u impulsnoj verziji, pobuđivanje jezgara se ne provodi "konstantnim valom", već uz pomoć kratkog impulsa, dugog nekoliko mikrosekundi. Amplitude frekvencijskih komponenti impulsa opadaju sa povećanjem udaljenosti od ν 0 . Ali pošto je poželjno da sva jezgra budu podjednako ozračena, potrebno je koristiti "tvrde impulse", odnosno kratke impulse velike snage. Trajanje impulsa se bira tako da je frekvencijski opseg veći od širine spektra za jedan ili dva reda veličine. Snaga doseže nekoliko vata.
Kao rezultat pulsne spektroskopije, ne dobija se običan spektar sa vidljivim rezonantnim pikovima, već slika prigušenih rezonantnih oscilacija, u kojoj se miješaju svi signali iz svih rezonantnih jezgara - takozvani "slobodni indukcijski raspad" (FID, slobodni indukcijski raspad). Za transformaciju ovog spektra koriste se matematičke metode, takozvana Fourierova transformacija, prema kojoj se bilo koja funkcija može predstaviti kao zbir skupa harmonijskih oscilacija.
NMR spektri
Spektar 1 H 4-etoksibenzaldehida. U slabom polju (singlet ~9,25 ppm) signal protona aldehidne grupe, u jakom polju (triplet ~1,85-2 ppm) - proton metil etoksi grupe.
Za kvalitativnu analizu pomoću NMR, koristi se spektralna analiza, zasnovana na takvim izuzetnim svojstvima ove metode:
- signali jezgara atoma uključenih u određene funkcionalne grupe leže u strogo određenim područjima spektra;
- integralna površina ograničena vrhom je striktno proporcionalna broju rezonantnih atoma;
- jezgre koje leže kroz 1-4 veze sposobne su za proizvodnju multipletnih signala kao rezultat tzv. razdvaja jedno na drugo.
Položaj signala u NMR spektrima karakteriziran je njihovim kemijskim pomakom u odnosu na referentni signal. Kao potonji u 1 H i 13 C NMR, koristi se tetrametilsilan Si(CH 3) 4. Jedinica hemijskog pomaka je delovi na milion (ppm) frekvencije instrumenta. Ako TMS signal uzmemo kao 0, a pomak signala u slabo polje smatramo pozitivnim kemijskim pomakom, onda ćemo dobiti takozvanu δ skalu. Ako se rezonancija tetrametilsilana izjednači sa 10 ppm i obrnuti predznake, onda će rezultujuća skala biti skala τ, koja se trenutno praktično ne koristi. Ako je spektar supstance previše komplikovan za interpretaciju, može se koristiti kvantno hemijske metode za izračunavanje konstanti skrininga i korelacija signala na osnovu njih.
NMR introskopija
Fenomen nuklearne magnetne rezonancije može se koristiti ne samo u fizici i hemiji, već iu medicini: ljudsko tijelo je kombinacija svih istih organskih i neorganskih molekula.
Da bi se posmatrao ovaj fenomen, objekat se stavlja u konstantno magnetno polje i izlaže radiofrekvencijskim i gradijentnim magnetnim poljima. Naizmjenična elektromotorna sila (EMF) nastaje u induktoru koji okružuje predmet koji se proučava, čiji amplitudno-frekventni spektar i karakteristike vremenskog prijelaza nose informaciju o prostornoj gustoći rezonirajućih atomskih jezgara, kao i o drugim parametrima specifičnim samo za nuklearna magnetna rezonanca. Kompjuterskom obradom ovih informacija dobija se trodimenzionalna slika koja karakteriše gustinu hemijski ekvivalentnih jezgara, vremena relaksacije nuklearne magnetne rezonancije, distribuciju protoka tečnosti, difuziju molekula i biohemijske procese metabolizma u živim tkivima.
Suština NMR introskopije (ili magnetne rezonancije) sastoji se, zapravo, u sprovođenju posebne vrste kvantitativne analize amplitude signala nuklearne magnetne rezonancije. U konvencionalnoj NMR spektroskopiji, cilj je ostvariti najbolju moguću rezoluciju spektralnih linija. Da bi se to postiglo, magnetni sistemi su podešeni na takav način da stvore najbolju moguću uniformnost polja unutar uzorka. U metodama NMR introskopije, naprotiv, magnetsko polje se stvara očigledno nehomogeno. Tada postoji razlog za očekivati da frekvencija nuklearne magnetne rezonancije u svakoj tački uzorka ima svoju vrijednost, koja se razlikuje od vrijednosti u drugim dijelovima. Postavljanjem nekog koda za gradacije amplitude NMR signala (svjetlina ili boja na ekranu monitora), možete dobiti uvjetnu sliku (
Nuklearna magnetna rezonanca
Nuklearna magnetna rezonanca (NMR) - rezonantna apsorpcija ili emisija elektromagnetske energije od strane supstance koja sadrži jezgre sa spinom različitom od nule u vanjskom magnetskom polju, na frekvenciji ν (nazvanoj NMR frekvencijom), zbog preorijentacije magnetnih momenata jezgara. Fenomen nuklearne magnetne rezonancije otkrio je 1938. Isaac Raby u molekularnim snopovima, za što je 1944. godine dobio Nobelovu nagradu. Godine 1946., Felix Bloch i Edward Mills Purcell dobili su nuklearnu magnetnu rezonancu u tekućinama i čvrstim tvarima (Nobelova nagrada 1952.). .
Ista jezgra atoma u različitim sredinama u molekulu pokazuju različite NMR signale. Razlika između takvog NMR signala i signala standardne supstance omogućava određivanje takozvanog hemijskog pomaka, koji je posledica hemijske strukture ispitivane supstance. Postoje mnoge mogućnosti u NMR tehnikama da se odredi hemijska struktura supstanci, molekularne konformacije, efekti međusobnog uticaja i intramolekularne transformacije.
Matematički opis Magnetski moment jezgra mu=y*l gdje je l spin jezgra; y - konstantna traka Frekvencija na kojoj se NMR posmatra
Hemijska polarizacija jezgara
Kada se određene kemijske reakcije odvijaju u magnetskom polju, NMR spektri produkta reakcije pokazuju ili anomalno visoku apsorpciju ili radio emisiju. Ova činjenica ukazuje na neravnotežnu populaciju nuklearnih Zeemanovih nivoa u molekulima produkta reakcije. Prenaseljenost donjeg nivoa je praćena anomalnom apsorpcijom. Inverzija stanovništva (gornji nivo je naseljeniji od donjeg) rezultira radio emisijom. Ovaj fenomen se zove hemijska polarizacija jezgara
U NMR se koristi za povećanje nuklearne magnetizacije Larmorove frekvencije nekih atomskih jezgara
|
jezgro |
Larmorova frekvencija u MHz na 0,5 Tesla |
Larmorova frekvencija u MHz na 1 Tesla |
Larmorova frekvencija u MHz na 7,05 Tesla |
|
1H( Vodonik) |
|||
|
²D( Deuterijum) |
|||
|
13 C ( Karbon) |
|||
|
23 Na( Natrijum) |
|||
|
39 K ( Kalijum) |
Frekvencija za protonsku rezonanciju je u opsegu kratkim talasima(valna dužina oko 7 m) .
Primjena NMR
Spektroskopija
NMR spektroskopija
Uređaji
Srce NMR spektrometra je snažan magnet. U eksperimentu koji je pionir Purcell, uzorak stavljen u staklenu ampulu prečnika oko 5 mm stavlja se između polova jakog elektromagneta. Zatim, kako bi se poboljšala ujednačenost magnetskog polja, ampula se počinje okretati, a magnetsko polje koje djeluje na nju postepeno se povećava. Kao izvor zračenja koristi se visokokvalitetni RF generator. Pod dejstvom sve većeg magnetnog polja, jezgre na koje je podešen spektrometar počinju da rezonuju. U ovom slučaju, zaštićena jezgra rezoniraju na frekvenciji nešto nižoj od jezgara bez elektronske ljuske. Apsorpcija energije se bilježi RF mostom, a zatim bilježi kartofon. Frekvencija se povećava sve dok ne dostigne određenu granicu, iznad koje je rezonancija nemoguća.
Budući da su struje koje dolaze sa mosta vrlo male, one se ne ograničavaju samo na jedan spektar, već čine nekoliko desetina prolaza. Svi primljeni signali se sumiraju na konačnom grafikonu, čiji kvalitet zavisi od odnosa signal-šum instrumenta.
U ovoj metodi uzorak se izlaže radiofrekventnom zračenju konstantne frekvencije dok se jačina magnetnog polja mijenja, zbog čega se naziva i metoda kontinuiranog zračenja (CW, continous wave).
Tradicionalna metoda NMR spektroskopije ima mnoge nedostatke. Prvo, potrebno je dosta vremena za izgradnju svakog spektra. Drugo, vrlo je izbirljiv u pogledu odsustva vanjskih smetnji, i po pravilu, rezultirajući spektri imaju značajan šum. Treće, nije pogodan za pravljenje spektrometara visoke frekvencije (300, 400, 500 i više MHz). Stoga se u savremenim NMR instrumentima koristi metoda tzv. pulsne spektroskopije (PW), zasnovana na Fourierovoj transformaciji primljenog signala. Trenutno su svi NMR spektrometri izgrađeni na bazi moćnih supravodljivih magneta sa konstantnim magnetnim poljem.
Za razliku od CW metode, u impulsnoj verziji, pobuđivanje jezgara se ne provodi "konstantnim valom", već uz pomoć kratkog impulsa, dugog nekoliko mikrosekundi. Amplitude frekvencijskih komponenti impulsa opadaju sa povećanjem udaljenosti od ν 0 . Ali pošto je poželjno da sva jezgra budu podjednako ozračena, potrebno je koristiti "tvrde impulse", odnosno kratke impulse velike snage. Trajanje impulsa se bira tako da je frekvencijski opseg veći od širine spektra za jedan ili dva reda veličine. Snaga doseže nekoliko hiljada vati.
Kao rezultat pulsne spektroskopije, ne dobija se običan spektar sa vidljivim rezonantnim pikovima, već slika prigušenih rezonantnih oscilacija, u kojoj se miješaju svi signali iz svih rezonantnih jezgara - takozvani "slobodni indukcijski raspad" (FID, besplatno indukcija propadanje). Za transformaciju ovog spektra koriste se matematičke metode, takozvana Fourierova transformacija, prema kojoj se bilo koja funkcija može predstaviti kao zbir skupa harmonijskih oscilacija.
NMR spektri
Spektar 1 H 4-etoksibenzaldehida. U slabom polju (singlet ~9,25 ppm) signal protona aldehidne grupe, u jakom polju (triplet ~1,85-2 ppm) - proton metil etoksi grupe.
Za kvalitativnu analizu pomoću NMR, koristi se spektralna analiza, zasnovana na takvim izuzetnim svojstvima ove metode:
signali jezgara atoma uključenih u određene funkcionalne grupe leže u strogo određenim područjima spektra;
integralna površina ograničena vrhom je striktno proporcionalna broju rezonantnih atoma;
jezgre koje leže kroz 1-4 veze sposobne su za proizvodnju multipletnih signala kao rezultat tzv. razdvaja jedno na drugo.
Položaj signala u NMR spektrima karakteriziran je njihovim kemijskim pomakom u odnosu na referentni signal. Kao potonji u 1 H i 13 C NMR, koristi se tetrametilsilan Si(CH 3) 4 (TMS). Jedinica hemijskog pomaka je delovi na milion (ppm) frekvencije instrumenta. Ako TMS signal uzmemo kao 0, a pomak signala u slabo polje smatramo pozitivnim kemijskim pomakom, onda ćemo dobiti takozvanu δ skalu. Ako se rezonancija tetrametilsilana izjednači sa 10 ppm i obrnuti predznake, onda će rezultujuća skala biti skala τ, koja se trenutno praktično ne koristi. Ako je spektar supstance previše kompliciran za interpretaciju, može se koristiti kvantno-hemijske metode za izračunavanje konstanti skrininga i korelacija signala na osnovu njih.
NMR introskopija
Fenomen nuklearne magnetne rezonancije može se koristiti ne samo u fizici i hemiji, već iu medicini: ljudsko tijelo je kombinacija svih istih organskih i neorganskih molekula.
Da bi se posmatrao ovaj fenomen, objekat se stavlja u konstantno magnetno polje i izlaže radiofrekvencijskim i gradijentnim magnetnim poljima. Naizmjenična elektromotorna sila (EMF) nastaje u induktoru koji okružuje predmet koji se proučava, čiji amplitudno-frekventni spektar i karakteristike vremenskog prijelaza nose informaciju o prostornoj gustoći rezonirajućih atomskih jezgara, kao i o drugim parametrima specifičnim samo za nuklearna magnetna rezonanca. Kompjuterskom obradom ovih informacija formira se trodimenzionalna slika koja karakteriše gustinu hemijski ekvivalentnih jezgara, vremena relaksacije nuklearne magnetne rezonancije, distribuciju protoka tečnosti, difuziju molekula i biohemijske procese metabolizma u živim tkivima.
Suština NMR introskopije (ili magnetne rezonancije) sastoji se, zapravo, u sprovođenju posebne vrste kvantitativne analize amplitude signala nuklearne magnetne rezonancije. U konvencionalnoj NMR spektroskopiji, cilj je ostvariti najbolju moguću rezoluciju spektralnih linija. Da bi se to postiglo, magnetni sistemi su podešeni na takav način da stvore najbolju moguću uniformnost polja unutar uzorka. U metodama NMR introskopije, naprotiv, magnetsko polje se stvara namjerno nehomogeno. Tada postoji razlog za očekivati da frekvencija nuklearne magnetne rezonancije u svakoj tački uzorka ima svoju vrijednost, koja se razlikuje od vrijednosti u drugim dijelovima. Određivanjem nekog koda za gradacije amplituda NMR signala (svjetlina ili boja na ekranu monitora), može se dobiti uslovna slika (tomogram) dijelova unutrašnje strukture objekta.
NMR introskopija, NMR tomografija je prvi put u svijetu izumio V. A. Ivanov 1960. godine. Prijavu pronalaska (metoda i uređaja) odbio je nestručni stručnjak "...zbog očigledne beskorisnosti predloženog rješenja", pa je autorsko pravo za to izdato tek nakon više od 10 godina. Dakle, zvanično je priznato da autor NMR snimanja nije tim dole navedenih nobelovaca, već ruski naučnik. Uprkos ovoj pravnoj činjenici, Nobelova nagrada za MRI tomografiju nikako nije dodijeljena V. A. Ivanovu.
Nuklearna magnetna rezonanca
nuklearna magnetna rezonanca
Nuklearna magnetna rezonanca (NMR) - rezonantna apsorpcija elektromagnetnih talasa atomskim jezgrama, koja nastaje kada se promeni orijentacija vektora sopstvenih momenta momenta (spinova). NMR se javlja u uzorcima koji se nalaze u jakom konstantnom magnetskom polju, dok su istovremeno izloženi slabom naizmjeničnom elektromagnetnom polju radiofrekventnog opsega (linije sile naizmjeničnog polja moraju biti okomite na linije sile konstantnog polja). Za jezgra vodonika (protone) u konstantnom magnetnom polju jačine 10 4 oersteda, rezonancija se javlja na frekvenciji radio talasa od 42,58 MHz. Za druga jezgra u magnetnim poljima od 103–104 ersteda NMR je uočen u frekvencijskom opsegu od 1–10 MHz. NMR se široko koristi u fizici, hemiji i biohemiji za proučavanje strukture čvrstih materija i složenih molekula. U medicini, koristeći NMR s rezolucijom od 0,5-1 mm, dobiva se prostorna slika unutarnjih organa osobe.
Razmotrimo fenomen NMR na primjeru najjednostavnijeg jezgra - vodika. Jezgro vodika je proton, koji ima određenu vrijednost vlastitog mehaničkog momenta momenta (spin). U skladu s kvantnom mehanikom, vektor spina protona može imati samo dva međusobno suprotna smjera u prostoru, konvencionalno označena riječima “gore” i “dolje”. Proton također ima magnetni moment čiji je smjer vektora čvrsto vezan za smjer vektora spina. Dakle, vektor magnetskog momenta protona može biti usmjeren ili "gore" ili "dolje". Dakle, proton se može predstaviti kao mikroskopski magnet sa dvije moguće orijentacije u prostoru. Ako stavite proton u vanjsko konstantno magnetsko polje, tada će energija protona u ovom polju ovisiti o tome gdje je usmjeren njegov magnetni moment. Energija protona će biti veća ako je njegov magnetni moment (i spin) usmjeren u smjeru suprotnom od polja. Označimo ovu energiju kao E ↓ . Ako je magnetni moment (spin) protona usmjeren u istom smjeru kao i polje, tada će energija protona, označena E, biti manja (E<
E ↓).
Пусть протон оказался именно в этом последнем состоянии. Если теперь протону
добавить энергию Δ Е =
E ↓ − E ,
то он сможет скачком перейти в состояние с большей энергией, в котором его
спин будет направлен против поля. Добавить энергию протону можно, “облучая”
его квантами электромагнитных волн с частотой ω, определяемой соотношением
ΔЕ = ћω.
Prijeđimo s jednog protona na makroskopski uzorak vodonika koji sadrži veliki broj protona. Situacija će izgledati ovako. U uzorku će se, zbog usrednjavanja nasumičnih orijentacija spina, pojaviti približno jednak broj protona, kada se primijeni konstantno vanjsko magnetsko polje u odnosu na ovo polje sa spinovima usmjerenim “gore” i “dolje”. Ozračenje uzorka elektromagnetnim talasima frekvencije ω = (E ↓ − E )/ć će izazvati „masovni“ spin flip (magnetni momenti) protona, usled čega će svi protoni uzorka biti u stanju sa okretima usmjerenim protiv polja. Ovako masivna promjena u orijentaciji protona će biti praćena oštrom (rezonantnom) apsorpcijom kvanta (i energije) zračećeg elektromagnetnog polja. Ovo je NMR. NMR se može posmatrati samo u uzorcima sa velikim brojem jezgara (10 16) korišćenjem posebnih tehnika i visoko osetljivih instrumenata.
NMR ili na engleskom NMR imaging je skraćenica za frazu "nuklearna magnetna rezonanca". Ova metoda istraživanja ušla je u medicinsku praksu 80-ih godina prošlog vijeka. Razlikuje se od rendgenske tomografije. Zračenje koje se koristi u NMR obuhvata radiotalasni opseg talasne dužine od 1 do 300 m. Po analogiji sa CT, nuklearna magnetna tomografija koristi automatsku kontrolu kompjuterskog skeniranja uz obradu slojevite slike strukture unutrašnjih organa.
Šta je suština MR
NMR se zasniva na jakim magnetnim poljima, kao i na radio talasima, koji omogućavaju formiranje slike ljudskog tela iz pojedinačnih slika (skenova). Ova tehnika je neophodna za hitnu pomoć pacijenata sa povredama i oštećenjem mozga, kao i za rutinske kontrole. NMRI se naziva selektivna apsorpcija elektromagnetnih talasa od strane supstance (ljudskog tela) koja se nalazi u magnetnom polju. Ovo postaje moguće u prisustvu jezgara sa magnetnim momentom koji nije nula. Prvo, radio talasi se apsorbuju, zatim radio talase emituju jezgra i oni idu na niske energetske nivoe. Oba procesa se mogu fiksirati u proučavanju i apsorpciji jezgara. NMR stvara neujednačeno magnetno polje. Potrebno je samo podesiti antenu odašiljača i prijemnik NMR tomografa na strogo određeno područje tkiva ili organa i uzeti očitavanja sa tačaka promjenom frekvencije prijema valova.
Prilikom obrade informacija sa skeniranih tačaka dobijaju se slike svih organa i sistema u različitim ravninama, u rezu se formira trodimenzionalna slika visoke rezolucije tkiva i organa. Tehnologija magnetno - nuklearne tomografije je veoma složena, zasniva se na principu rezonantne apsorpcije elektromagnetnih talasa atomima. Osoba se nalazi u aparatu sa jakim magnetnim poljem. Molekuli se tamo okreću u smjeru magnetskog polja. Zatim se skenira električni val, promjena molekula se prvo bilježi na posebnu matricu, a zatim se prenosi na kompjuter i svi podaci se obrađuju.
Primjena NMRI
NMR tomografija ima prilično širok spektar primjena, pa se mnogo češće koristi kao alternativa kompjuterskoj tomografiji. Lista bolesti koje se mogu otkriti pomoću magnetne rezonancije je vrlo obimna.
- Mozak.
Najčešće se takva studija koristi za skeniranje mozga u potrazi za ozljedama, tumorima, demencijom, epilepsijom i problemima s krvnim žilama mozga.
- Kardiovaskularni sistem.
U dijagnostici srca i krvnih sudova, NMR nadopunjuje metode kao što su angiografija i CT.
MRI može otkriti kardiomiopatiju, urođenu srčanu bolest, vaskularne promjene, ishemiju miokarda, distrofiju i tumore u predjelu srca i krvnih žila.
- Mišićno-skeletni sistem.
NMR tomografija se takođe široko koristi u dijagnostici problema sa mišićno-koštanim sistemom. Ovom dijagnostičkom metodom vrlo se dobro diferenciraju ligamenti, tetive i koštane strukture.
- Unutrašnji organi.
U proučavanju gastrointestinalnog trakta i jetre pomoću nuklearne magnetne rezonancije možete dobiti potpune informacije o slezeni, bubrezima, jetri, gušterači. Ako dodatno uvedete kontrastno sredstvo, tada postaje moguće pratiti funkcionalnu sposobnost ovih organa i njihovog vaskularnog sistema. A dodatni kompjuterski programi omogućavaju vam da kreirate slike crijeva, jednjaka, žučnih puteva, bronhija.
Nuklearna magnetna rezonanca i MRI: postoji li razlika
Ponekad se možete zbuniti u nazivima MRI i MRI. Postoji li razlika između ova dva postupka? Definitivno možete odgovoriti ne.
U početku, u vrijeme otkrića magnetne rezonancije, njegovo ime je sadržavalo još jednu riječ "nuklearna", koja je vremenom nestala, ostavljajući samo skraćenicu MRI.
Nuklearna magnetna rezonanca je slična rendgenskom aparatu, međutim, princip rada i njegove mogućnosti su nešto drugačiji. MRI pomaže da se dobije vizuelna slika mozga i kičmene moždine, drugih organa sa mekim tkivima. Uz pomoć tomografije moguće je izmjeriti brzinu protoka krvi, protok likvora i likvora. Također je moguće razmotriti kako se aktivira jedan ili drugi dio moždane kore ovisno o ljudskoj aktivnosti. Doktor tokom studije vidi trodimenzionalnu sliku, koja mu omogućava da se kreće u procjeni stanja osobe.
Postoji nekoliko metoda istraživanja: angiografija, perfuzija, difuzija, spektroskopija. Nuklearna magnetna rezonanca je jedna od najboljih metoda istraživanja, jer vam omogućava da dobijete trodimenzionalnu sliku stanja organa i tkiva, što znači da će se dijagnoza preciznije postaviti i odabrati pravi tretman. NMR ispitivanje unutrašnjih organa osobe je upravo slika, a ne prava tkiva. Uzorci se pojavljuju na fotoosjetljivom filmu kada se rendgenski zraci apsorbiraju prilikom snimanja rendgenskog zraka.
Glavne prednosti NMR snimanja
Prednosti NMR tomografije u odnosu na druge metode istraživanja su višestrane i značajne.
Nedostaci MRI
Ali, naravno, ova metoda nije bez nedostataka.
- Velika potrošnja energije. Rad komore zahtijeva puno električne energije i skupu tehnologiju za normalnu supravodljivost. Ali magneti velike snage nemaju negativan utjecaj na ljudsko zdravlje.
- Trajanje procesa. Nuklearna magnetna rezonanca je manje osjetljiva od rendgenskih zraka. Stoga je potrebno više vremena za transiluminaciju. Osim toga, može doći do izobličenja slike zbog respiratornih pokreta, što iskrivljuje podatke prilikom provođenja studija pluća i srca.
- U prisustvu bolesti kao što je klaustrofobija, to je kontraindikacija za istraživanje pomoću MRI. Takođe, nemoguće je postaviti dijagnozu MR tomografijom ako postoje veliki metalni implantati, pejsmejkeri, veštački pejsmejkeri. U trudnoći dijagnostika se provodi samo u izuzetnim slučajevima.
Svaki sićušni predmet u ljudskom tijelu može se ispitati NMR snimanjem. Samo u nekim slučajevima treba uključiti distribuciju koncentracije hemijskih elemenata u tijelu. Da bi mjerenja bila osjetljivija, potrebno je akumulirati i zbrojiti prilično veliki broj signala. U ovom slučaju dobija se jasna slika visokog kvaliteta, koja na adekvatan način prenosi stvarnost. Ovo je takođe povezano sa dužinom boravka osobe u komori za NMR snimanje. Morat ćete dugo ležati mirno.
Zaključno, možemo reći da je nuklearna magnetna rezonanca prilično sigurna i apsolutno bezbolna dijagnostička metoda, koja vam omogućava da u potpunosti izbjegnete izlaganje rendgenskim zracima. Računalni programi vam omogućavaju da obradite rezultirajuće skeniranje sa formiranjem virtuelnih slika. Granice NMR-a su zaista neograničene.
I danas je ova dijagnostička metoda poticaj za njen brzi razvoj i široku primjenu u medicini. Metoda se odlikuje malom štetnošću za ljudsko zdravlje, ali istovremeno vam omogućava da pažljivo ispitate strukturu organa, kako kod zdrave osobe, tako i kod postojećih bolesti.
