Molekuli erinevates keskkondades asuvad samad aatomituumad näitavad erinevaid NMR signaale. Sellise TMR signaali erinevus standardaine signaalist võimaldab määrata nn keemilise nihke, mille määrab uuritava aine keemiline struktuur. NMR-tehnikatel on palju võimalusi ainete keemilise struktuuri, molekulaarsete konformatsioonide, vastastikuste mõjude ja molekulisiseste transformatsioonide määramiseks.
Füüsika TMR
Tuumaenergia tasemete jagamine koos I = 1/2 magnetväljas
Tuumamagnetresonantsi fenomen põhineb aatomituumade magnetilistel omadustel, mis koosnevad pooltäisarvuliste spinniga 1/2, 3/2, 5/2.... Paarismassi ja laenguarvuga (paaris-paarisarvuga) tuumad tuumad) ei oma magnetmomenti, samas kui kõigi teiste tuumade magnetmoment erineb nullist.
Seega on tuumadel nurkimment, mis on magnetmomendiga seotud suhte kaudu
,kus on Plancki konstant, on spinnide kvantarv ja on güromagnetiline suhe.
Tuuma nurkimpulss ja magnetmoment on kvantiseeritud ning nii nurk- kui ka magnetmomentide projektsiooni omaväärtused suvaliselt valitud koordinaatsüsteemi z-teljele määratakse seosega.
ja ,kus on tuuma omaseisundi magnetiline kvantarv, selle väärtused määrab tuuma spinn-kvantnumber
see tähendab, et tuum võib olla olekutes.
Niisiis, prootoni (või muu tuuma, millel on I = 1/2- 13 C, 19 F, 31 P jne) saab olla ainult kahes olekus
,sellist südamikku saab kujutada magnetdipoolina, mille z-komponent võib olla orienteeritud paralleelselt või antiparalleelselt suvalise koordinaatsüsteemi z-telje positiivse suunaga.
Tuleb märkida, et välise magnetvälja puudumisel on kõigil erinevatel olekutel sama energia, see tähendab, et nad on degenereerunud. Degeneratsioon eemaldatakse välises magnetväljas ja lõhenemine degenereerunud oleku suhtes on võrdeline välise magnetvälja suuruse ja oleku magnetmomendiga ning spinn-kvantarvuga tuuma puhul I välises magnetväljas paistab süsteem välja 2I+1 energiatasemed, st tuumamagnetresonantsil on sama olemus kui Zeemani efektil, mis jagab magnetväljas elektroonilisi tasemeid.
Kõige lihtsamal juhul spinniga tuuma puhul c I = 1/2- näiteks prootoni jaoks, lõhenemine
ja spinni olekute energiaerinevus
Mõnede aatomituumade larmorsagedused
Prootoni resonantsi sagedus on lühikese lainepikkuse vahemikus (lainepikkus umbes 7 m).
NMR rakendused
Spektroskoopia
Peamine artikkel: NMR spektroskoopia
Seadmed
NMR-spektromeetri süda on võimas magnet. Purcelli poolt esmakordselt praktikasse viidud katses asetatakse umbes 5 mm läbimõõduga klaasampulli pandud proov tugeva elektromagneti pooluste vahele. Seejärel hakkab ampull pöörlema ja sellele mõjuv magnetväli tugevneb järk-järgult. Kiirgusallikana kasutatakse kõrge Q-sagedusega raadiosagedusgeneraatorit. Suureneva magnetvälja mõjul hakkavad tuumad, millele spektromeeter on häälestatud, resoneerima. Sel juhul resoneerivad varjestatud südamikud resonantsi (ja seadme) nimisagedusest veidi madalamal sagedusel.
Energia neeldumine tuvastatakse raadiosagedussilla abil ja salvestatakse seejärel salvestiga. Sagedust suurendatakse, kuni see jõuab teatud piirini, millest kõrgemal on resonants võimatu.
Kuna sillalt tulevad hoovused on väga väikesed, ei piirdu nad ühe spektri võtmisega, vaid teevad mitukümmend möödasõitu. Kõik vastuvõetud signaalid võetakse kokku lõplikus graafikus, mille kvaliteet sõltub seadme signaali-müra suhtest.
Selle meetodi puhul kiiritatakse proovi konstantse sagedusega raadiosagedusliku kiiritusega, samal ajal kui magnetvälja tugevus muutub, mistõttu seda nimetatakse ka konstantse välja (CW) meetodiks.
Traditsioonilisel NMR-spektroskoopia meetodil on palju puudusi. Esiteks nõuab iga spektri loomine palju aega. Teiseks on see väga nõudlik väliste häirete puudumise suhtes ja reeglina on saadud spektritel märkimisväärne müra. Kolmandaks ei sobi see kõrgsagedusspektromeetrite (300, 400, 500 ja enam MHz) loomiseks. Seetõttu kasutavad kaasaegsed NMR-seadmed nn impulssspektroskoopia (PW) meetodit, mis põhineb vastuvõetud signaali Fourier' teisendustel. Praegu on kõik NMR-spektromeetrid ehitatud võimsate ülijuhtivate, konstantse magnetväljaga magnetite baasil.
Erinevalt CW-meetodist ergastatakse impulssversioonis tuumasid mitte “pideva lainega”, vaid lühikese, mitu mikrosekundit kestva impulsi abil. Impulsi sageduskomponentide amplituudid vähenevad kauguse suurenedes ν 0-st. Kuid kuna on soovitav, et kõiki tuumasid kiiritataks võrdselt, on vaja kasutada "kõvasid impulsse", see tähendab lühikesi suure võimsusega impulsse. Impulsi kestus valitakse nii, et sagedusriba laius on spektri laiusest üks või kaks suurusjärku suurem. Võimsus ulatub mitme vatini.
Impulssspektroskoopia tulemusel saadakse mitte tavaline nähtavate resonantsipiikidega spekter, vaid summutatud resonantsvõnkumiste kujutis, milles on segunenud kõik signaalid kõigist resonantsi tuumadest - nn vaba induktsiooni lagunemine (FID, vaba induktsiooni lagunemine). Selle spektri teisendamiseks kasutatakse matemaatilisi meetodeid, nn Fourier' teisendust, mille järgi saab mis tahes funktsiooni esitada harmooniliste võnkumiste hulga summana.
NMR spektrid
1 H 4-etoksübensaldehüüdi spekter. Nõrgas väljas (singlett ~9,25 ppm) on signaal aldehüüdrühma prootonilt, tugevas väljas (triplet ~1,85-2 ppm) - metüületoksürühma prootonitelt.
Kvalitatiivseks analüüsiks NMR abil kasutatakse spektrianalüüsi, mis põhineb selle meetodi järgmistel märkimisväärsetel omadustel:
- teatud funktsionaalrühmadesse kuuluvate aatomite tuumade signaalid asuvad spektri rangelt määratletud piirkondades;
- piigiga piiratud integraalpind on rangelt võrdeline resoneerivate aatomite arvuga;
- tuumad, mis asuvad läbi 1-4 sideme, on võimelised tootma multiplettsignaale nn. üksteise peale lõhenemist.
Signaali asukohta NMR-spektrites iseloomustab nende keemiline nihe võrdlussignaali suhtes. Tetrametüülsilaani Si(CH3)4 kasutatakse viimasena1H ja13C NMR-is. Keemilise nihke ühik on instrumendi sageduse osa miljoni kohta (ppm). Kui võtta TMS signaaliks 0 ja signaali nihkumist nõrgasse väljasse loetakse positiivseks keemiliseks nihkeks, siis saame nn δ skaala. Kui tetrametüülsilaani resonants on 10 ppm. ja pöörake märgid ümber, siis on tulemuseks skaala τ, mida praegu praktiliselt ei kasutata. Kui aine spekter on tõlgendamiseks liiga keeruline, saate kvantkeemiliste meetodite abil arvutada skriinimiskonstandid ja korreleerida signaale nende põhjal.
NMR introskoopia
Tuumamagnetresonantsi nähtust saab kasutada mitte ainult füüsikas ja keemias, vaid ka meditsiinis: inimkeha on samade orgaaniliste ja anorgaaniliste molekulide kogum.
Selle nähtuse jälgimiseks asetatakse objekt konstantsesse magnetvälja ja eksponeeritakse raadiosagedus- ja gradientmagnetväljadele. Uuritavat objekti ümbritsevas induktiivpoolis tekib vahelduv elektromotoorjõud (EMF), mille amplituud-sagedusspekter ja ajasiirdekarakteristikud kannavad teavet resoneerivate aatomituumade ruumilise tiheduse, aga ka muude ainult sellele omaste parameetrite kohta. tuumamagnetresonants. Selle teabe arvutitöötlusel genereeritakse kolmemõõtmeline kujutis, mis iseloomustab keemiliselt ekvivalentsete tuumade tihedust, tuumamagnetresonantsi relaksatsiooniaegu, vedeliku voolukiiruste jaotust, molekulide difusiooni ja biokeemilisi ainevahetusprotsesse eluskudedes.
NMR introskoopia (või magnetresonantstomograafia) olemus seisneb tegelikult tuumamagnetresonantssignaali amplituudi erilise kvantitatiivse analüüsi rakendamises. Tavalises NMR-spektroskoopias püütakse saavutada spektrijoonte parim võimalik eraldusvõime. Selle saavutamiseks reguleeritakse magnetsüsteemid selliselt, et luua proovis parim võimalik välja ühtlus. NMR introskoopia meetodite puhul on tekitatud magnetväli ilmselgelt ebaühtlane. Siis on põhjust eeldada, et tuumamagnetresonantsi sagedusel igas proovi punktis on oma väärtus, mis erineb teiste osade väärtustest. Seades mis tahes koodi NMR-signaalide amplituudi gradatsioonide jaoks (heledus või värv monitori ekraanil), saate saada tingimusliku kujutise (
Tuumamagnetresonants
Tuumamagnetresonants (NMR) - elektromagnetilise energia resonantsne neeldumine või emissioon nullist erineva spinniga tuumasid sisaldava aine poolt välises magnetväljas sagedusel ν (nimetatakse NMR sageduseks), mis on tingitud tuumade magnetmomentide ümberorienteerumisest. Tuumamagnetresonantsi fenomeni avastas 1938. aastal molekulaarkiirtes Isaac Rabi, mille eest ta pälvis 1944. aasta Nobeli preemia. 1946. aastal saavutasid Felix Bloch ja Edward Mills Purcell vedelike ja tahkete ainete tuumamagnetresonantsi (Nobeli preemia 1952). .
Molekuli erinevates keskkondades asuvad samad aatomituumad näitavad erinevaid NMR signaale. Sellise TMR signaali erinevus standardaine signaalist võimaldab määrata nn keemilise nihke, mille määrab uuritava aine keemiline struktuur. NMR-tehnikatel on palju võimalusi ainete keemilise struktuuri, molekulaarsete konformatsioonide, vastastikuste mõjude ja molekulisiseste transformatsioonide määramiseks.
Matemaatiline kirjeldus Tuuma magnetmoment mu=y*l kus l on tuuma spinn; y-bar konstant Sagedus, mille juures NMR vaadeldakse
Tuumade keemiline polarisatsioon
Kui magnetväljas toimuvad mõned keemilised reaktsioonid, tuvastatakse reaktsioonisaaduste NMR-spektrites kas anomaalselt suur neeldumine või raadiokiirgus. See asjaolu näitab tuuma Zeemani tasemete mittetasakaalulist populatsiooni reaktsiooniproduktide molekulides. Madalama taseme liigse populatsiooniga kaasneb anomaalne imendumine. Pööratud populatsioon (ülemine tase on rohkem asustatud kui alumine) põhjustab raadiokiirgust. Seda nähtust nimetatakse tuumade keemiline polarisatsioon
NMR-is kasutatakse seda tuuma magnetiseerimise suurendamiseks Mõnede aatomituumade larmorsagedused
|
tuum |
Larmori sagedus MHz-des 0,5 Tesla juures |
Larmori sagedus MHz 1 Tesla juures |
Larmori sagedus MHz-des 7,05 Tesla juures |
|
1H( Vesinik) |
|||
|
²D ( Deuteerium) |
|||
|
13 C ( Süsinik) |
|||
|
23Na( Naatrium) |
|||
|
39 K ( Kaalium) |
Prootonresonantsi sagedus on vahemikus lühikesed lained(lainepikkus umbes 7 m) .
NMR rakendused
Spektroskoopia
NMR spektroskoopia
Seadmed
NMR-spektromeetri süda on võimas magnet. Purcelli poolt esmakordselt praktikasse viidud katses asetatakse umbes 5 mm läbimõõduga klaasampulli pandud proov tugeva elektromagneti pooluste vahele. Seejärel hakkab ampull magnetvälja ühtluse parandamiseks pöörlema ja sellele mõjuv magnetväli tugevneb järk-järgult. Kiirgusallikana kasutatakse kõrge Q-sagedusega raadiosagedusgeneraatorit. Suureneva magnetvälja mõjul hakkavad tuumad, millele spektromeeter on häälestatud, resoneerima. Sel juhul resoneerivad varjestatud tuumad sagedusega, mis on veidi madalam kui ilma elektronkestadeta tuumad. Energia neeldumine tuvastatakse raadiosagedussilla abil ja salvestatakse seejärel salvestiga. Sagedust suurendatakse, kuni see jõuab teatud piirini, millest kõrgemal on resonants võimatu.
Kuna sillalt tulevad hoovused on väga väikesed, ei piirdu nad ühe spektri võtmisega, vaid teevad mitukümmend möödasõitu. Kõik vastuvõetud signaalid võetakse kokku lõplikus graafikus, mille kvaliteet sõltub seadme signaali-müra suhtest.
Selle meetodi puhul eksponeeritakse proovi konstantse sagedusega raadiosagedusliku kiiritusega, samal ajal kui magnetvälja tugevus varieerub, mistõttu seda nimetatakse ka pidevlaine (CW) kiiritusmeetodiks.
Traditsioonilisel NMR-spektroskoopia meetodil on palju puudusi. Esiteks nõuab iga spektri loomine palju aega. Teiseks on see väga nõudlik väliste häirete puudumise suhtes ja reeglina on saadud spektritel märkimisväärne müra. Kolmandaks ei sobi see kõrgsagedusspektromeetrite (300, 400, 500 ja enam MHz) loomiseks. Seetõttu kasutavad kaasaegsed NMR-seadmed nn impulssspektroskoopia (PW) meetodit, mis põhineb vastuvõetud signaali Fourier' teisendustel. Praegu on kõik NMR-spektromeetrid ehitatud võimsate ülijuhtivate, konstantse magnetväljaga magnetite baasil.
Erinevalt CW-meetodist ergastatakse impulssversioonis tuumasid mitte “pideva lainega”, vaid lühikese, mitu mikrosekundit kestva impulsi abil. Impulsi sageduskomponentide amplituudid vähenevad kauguse suurenedes ν 0-st. Kuid kuna on soovitav, et kõiki tuumasid kiiritataks võrdselt, on vaja kasutada "kõvasid impulsse", see tähendab lühikesi suure võimsusega impulsse. Impulsi kestus valitakse nii, et sagedusriba laius on spektri laiusest üks või kaks suurusjärku suurem. Võimsus ulatub mitme tuhande vatini.
Impulssspektroskoopia tulemusel saadakse mitte tavaline nähtavate resonantsipiikidega spekter, vaid summutatud resonantsvõnkumiste kujutis, milles on segunenud kõik signaalid kõigist resonantsi tuumadest - nn vaba induktsiooni lagunemine (FID, tasuta induktsioon lagunemine). Selle spektri teisendamiseks kasutatakse matemaatilisi meetodeid, nn Fourier' teisendust, mille järgi saab mis tahes funktsiooni esitada harmooniliste võnkumiste hulga summana.
NMR spektrid
1 H 4-etoksübensaldehüüdi spekter. Nõrgas väljas (singlett ~9,25 ppm) on signaal aldehüüdrühma prootonilt, tugevas väljas (triplet ~1,85-2 ppm) - metüületoksürühma prootonitelt.
Kvalitatiivseks analüüsiks NMR abil kasutatakse spektrianalüüsi, mis põhineb selle meetodi järgmistel märkimisväärsetel omadustel:
teatud funktsionaalrühmadesse kuuluvate aatomite tuumade signaalid asuvad spektri rangelt määratletud piirkondades;
piigiga piiratud integraalpind on rangelt võrdeline resoneerivate aatomite arvuga;
tuumad, mis asuvad läbi 1-4 sideme, on võimelised tootma multiplettsignaale nn. üksteise peale lõhenemist.
Signaali asukohta NMR-spektrites iseloomustab nende keemiline nihe võrdlussignaali suhtes. Tetrametüülsilaani Si(CH3)4 (TMS) kasutatakse viimasena1H ja13C NMR-is. Keemilise nihke ühik on instrumendi sageduse osa miljoni kohta (ppm). Kui võtta TMS signaaliks 0 ja signaali nihkumist nõrgasse väljasse loetakse positiivseks keemiliseks nihkeks, siis saame nn δ skaala. Kui tetrametüülsilaani resonants on 10 ppm. ja pöörake märgid ümber, siis on tulemuseks skaala τ, mida praegu praktiliselt ei kasutata. Kui aine spekter on tõlgendamiseks liiga keeruline, saate kvantkeemiliste meetodite abil arvutada skriinimiskonstandid ja korreleerida signaale nende põhjal.
NMR introskoopia
Tuumamagnetresonantsi nähtust saab kasutada mitte ainult füüsikas ja keemias, vaid ka meditsiinis: inimkeha on samade orgaaniliste ja anorgaaniliste molekulide kogum.
Selle nähtuse jälgimiseks asetatakse objekt konstantsesse magnetvälja ja eksponeeritakse raadiosagedus- ja gradientmagnetväljadele. Uuritavat objekti ümbritsevas induktiivpoolis tekib vahelduv elektromotoorjõud (EMF), mille amplituud-sagedusspekter ja ajasiirdekarakteristikud kannavad teavet resoneerivate aatomituumade ruumilise tiheduse, aga ka muude ainult sellele omaste parameetrite kohta. tuumamagnetresonants. Selle teabe arvutitöötlusel genereeritakse kolmemõõtmeline kujutis, mis iseloomustab keemiliselt ekvivalentsete tuumade tihedust, tuumamagnetresonantsi relaksatsiooniaegu, vedeliku voolukiiruste jaotust, molekulide difusiooni ja biokeemilisi ainevahetusprotsesse eluskudedes.
NMR introskoopia (või magnetresonantstomograafia) olemus seisneb tegelikult tuumamagnetresonantssignaali amplituudi erilise kvantitatiivse analüüsi rakendamises. Tavalises NMR-spektroskoopias püütakse saavutada spektrijoonte parim võimalik eraldusvõime. Selle saavutamiseks reguleeritakse magnetsüsteemid selliselt, et luua proovis parim võimalik välja ühtlus. NMR introskoopia meetodite puhul on tekitatud magnetväli ilmselgelt ebaühtlane. Siis on põhjust eeldada, et tuumamagnetresonantsi sagedusel igas proovi punktis on oma väärtus, mis erineb teiste osade väärtustest. Seades mis tahes koodi NMR-signaalide amplituudi gradatsioonide jaoks (heledus või värv monitori ekraanil), saate objekti sisestruktuuri lõikudest saada tavapärase pildi (tomogrammi).
NMR introskoopia ja NMR tomograafia leiutas maailmas esmakordselt 1960. aastal V. A. Ivanov. Ebapädev ekspert lükkas leiutise (meetodi ja seadme) taotluse tagasi “...pakutud lahenduse ilmselge kasutuse tõttu”, mistõttu väljastati selle kohta autoriõiguse tunnistus alles rohkem kui 10 aastat hiljem. Seega on ametlikult tunnustatud, et NMR-tomograafia autor ei ole allpool loetletud Nobeli preemia laureaatide meeskond, vaid Venemaa teadlane. Vaatamata sellele juriidilisele faktile anti NMR-tomograafia Nobeli preemia mitte V. A. Ivanovile.
Tuumamagnetresonants
Tuumamagnetresonants
Tuumamagnetresonants (NMR) – elektromagnetlainete resonantsne neeldumine aatomituumade poolt, mis tekib siis, kui nende endi nurkimpulsi (spinnid) vektorite orientatsioon muutub. NMR esineb proovides, mis on asetatud tugevasse konstantsesse magnetvälja, samal ajal puutudes kokku nõrga vahelduva elektromagnetväljaga raadiosagedusalas (vahelduvad väljajooned peavad olema konstantsete väljajoontega risti). 10 4 oerstedsi konstantses magnetväljas olevate vesiniku tuumade (prootonite) puhul toimub resonants raadiolainete sagedusel 42,58 MHz. Teiste tuumade puhul, mis asuvad 10 3 – 10 4 magnetväljas, täheldatakse oersted NMR-i sagedusvahemikus 1–10 MHz. NMR-i kasutatakse laialdaselt füüsikas, keemias ja biokeemias tahkete ainete ja kompleksmolekulide struktuuri uurimiseks. Meditsiinis kasutatakse NMR-i inimese siseorganite ruumilise kujutise saamiseks lahutusvõimega 0,5–1 mm.
Vaatleme NMR nähtust kõige lihtsama tuuma – vesiniku – näitel. Vesiniku tuum on prooton, millel on teatud väärtus oma mehaanilisel nurkimpulsil (spin). Kvantmehaanika kohaselt võib prootoni pöörlemisvektoril olla ruumis ainult kaks vastastikku vastandlikku suunda, mis on tavapäraselt tähistatud sõnadega "üles" ja "alla". Prootonil on ka magnetmoment, mille vektori suund on rangelt seotud pöörlemisvektori suunaga. Seetõttu saab prootoni magnetmomendi vektorit suunata kas "üles" või "alla". Seega saab prootonit kujutada mikroskoopilise magnetina, millel on kaks võimalikku orientatsiooni ruumis. Kui asetate prootoni välisesse konstantsesse magnetvälja, siis sõltub prootoni energia selles väljas sellest, kuhu tema magnetmoment on suunatud. Prootoni energia on suurem, kui selle magnetmoment (ja spin) on suunatud väljaga vastupidises suunas. Tähistame selle energia E ↓. Kui prootoni magnetmoment (spin) on suunatud väljaga samas suunas, on prootoni energia, mida tähistatakse tähega E, väiksem (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.
Liigume ühelt prootonilt makroskoopilisele vesiniku proovile, mis sisaldab suurt hulka prootoneid. Olukord näeb välja selline. Proovis ilmub juhuslike spin-orientatsioonide keskmistamise tõttu konstantse välise magnetvälja rakendamisel ligikaudu võrdne arv prootoneid, mille spinnid on selle välja suhtes suunatud "üles" ja "alla". Proovi kiiritamine elektromagnetlainetega sagedusega ω = (E ↓ − E )/ћ põhjustab prootonite spinnide (magnetmomentide) “massiivse” pöörde, mille tulemusena satuvad kõik proovi prootonid. vastu välja suunatud spinnidega olekus. Sellise massilise prootonite orientatsiooni muutusega kaasneb kiiritava elektromagnetvälja kvantide (ja energia) järsk (resonantsne) neeldumine. See on NMR. NMR-i saab jälgida ainult suure tuumaarvuga (10 16) proovides, kasutades selleks spetsiaalseid tehnikaid ja ülitundlikke instrumente.
NMR ehk inglise keeles NMR imaging on lühend väljendist "tuumamagnetresonants". See uurimismeetod sisenes meditsiinipraktikasse eelmise sajandi 80ndatel. See erineb röntgentomograafiast. NMR-is kasutatav kiirgus hõlmab raadiolaineid lainepikkusega 1 kuni 300 m. Analoogiliselt CT-ga kasutab tuumamagnettomograafia arvutiskaneerimise automaatset juhtimist koos siseorganite ehituse kiht-kihi kujutiste töötlemisega.
Mis on tuumamagnetresonantstomograafia olemus?
NMR kasutab tugevaid magnetvälju ja ka raadiolaineid, et luua üksikutest piltidest (skaneeringutest) inimkehast kujutis. See tehnika on vajalik vigastuste ja ajukahjustusega patsientide erakorraliseks abiks, samuti rutiinseks testimiseks. TMR on elektromagnetlainete selektiivne neeldumine aine (inimkeha) poolt, mis on magnetväljas. See saab võimalikuks nullist erineva magnetmomendiga tuumade juuresolekul. Esiteks neelduvad raadiolained, seejärel kiirgavad tuumad raadiolaineid ja need liiguvad madalale energiatasemele. Mõlemat protsessi saab tuvastada tuumade uurimise ja neelamisega. NMR loob ebaühtlase magnetvälja. Peate lihtsalt kohandama NMR-tomograafi saatja antenni ja vastuvõtjat rangelt määratletud koe või elundite piirkonnaga ning võtma punktidest näidud, muutes laine vastuvõtu sagedust.
Skaneeritud punktidest info töötlemisel saadakse kõikidest elunditest ja süsteemidest kujutised erinevatel tasapindadel, lõikes moodustub kudedest ja elunditest suure eraldusvõimega kolmemõõtmeline kujutis. Tuumamagnettomograafia tehnoloogia on väga keeruline, see põhineb elektromagnetlainete resonantsneeldumise põhimõttel aatomite poolt. Inimene asetatakse tugeva magnetväljaga seadmesse. Seal olevad molekulid pöörduvad magnetvälja suunas. Seejärel tehakse elektrilainete skaneerimine, molekulide muutus registreeritakse esmalt spetsiaalsele maatriksile, seejärel kantakse need arvutisse ja töödeldakse kõiki andmeid.
NMRI rakendused
NMR-tomograafial on üsna lai kasutusala, mistõttu kasutatakse seda palju sagedamini alternatiivina kompuutertomograafiale. NMR abil tuvastatavate haiguste loetelu on väga ulatuslik.
- Aju.
Kõige sagedamini kasutatakse sellist uuringut aju vigastuste, kasvajate, dementsuse, epilepsia ja ajuveresoonte probleemide tuvastamiseks.
- Kardiovaskulaarsüsteem.
Südame ja veresoonte diagnoosimisel täiendab NMR selliseid meetodeid nagu angiograafia ja CT.
Tuuma MRI abil saab tuvastada kardiomüopaatiat, kaasasündinud südamehaigust, vaskulaarseid muutusi, müokardi isheemiat, düstroofiat ja kasvajaid südames ja veresoontes.
- Lihas-skeleti süsteem.
NMR-tomograafiat kasutatakse laialdaselt ka luu- ja lihaskonna probleemide diagnoosimisel. Selle diagnostilise meetodi abil eristuvad sidemed, kõõlused ja luude struktuurid väga hästi.
- Siseorganid.
Seedetrakti ja maksa uurimisel tuumamagnetresonantstomograafia abil saate täielikku teavet põrna, neerude, maksa ja kõhunäärme kohta. Kui lisate lisaks kontrastainet, on võimalik jälgida nende elundite ja nende veresoonte süsteemi funktsionaalset võimekust. Ja täiendavad arvutiprogrammid võimaldavad teil luua pilte sooltest, söögitorust, sapiteedest ja bronhidest.
Tuumamagnetresonantstomograafia ja MRI: kas on vahet?
Mõnikord võivad teid segadusse ajada nimetused MRI ja NMR. Kas nende kahe protseduuri vahel on erinevusi? Vastus võib olla ühemõtteline: ei.
Algselt, avastamise ajal, oli magnetresonantstomograafia nimes veel üks sõna “tuuma”, mis aja jooksul kadus, jättes alles vaid lühendi MRI.
Tuumamagnetresonantstomograafia on sarnane röntgeniaparaadiga, kuid selle tööpõhimõte ja võimalused on mõnevõrra erinevad. MRI aitab saada visuaalset pilti ajust, seljaajust ja muudest pehmete kudedega organitest. Tomograafia abil on võimalik mõõta verevoolu kiirust, tserebrospinaalvedeliku ja tserebrospinaalvedeliku voolu. Samuti on võimalik kaaluda, kuidas teatud ajukoore piirkond aktiveerub sõltuvalt inimtegevusest. Uuringu läbiviimisel näeb arst kolmemõõtmelist pilti, mis võimaldab inimese seisundit hinnata.
Uurimismeetodeid on mitmeid: angiograafia, perfusioon, difusioon, spektroskoopia. Tuumamagnetresonantstomograafia on üks parimaid uurimismeetodeid, mis võimaldab saada elundite ja kudede seisundist kolmemõõtmelise pildi, mis tähendab, et diagnoos pannakse paika ja valitakse õige ravi. Inimese siseorganite NMR-uuring kujutab kujutisi, mitte tegelikku kude. Pildid ilmuvad valgustundlikule filmile, kui röntgenikiirgus neeldub röntgenpildi tegemisel.
NMR-tomograafia peamised eelised
NMR-tomograafia eelised võrreldes teiste uurimismeetoditega on mitmetahulised ja olulised.
NMR-tomograafia puudused
Kuid loomulikult pole sellel meetodil puudusi.
- Kõrge energiatarve. Kaamera tööks on normaalse ülijuhtivuse jaoks vaja palju elektrit ja kallist tehnoloogiat. Kuid suure võimsusega magnetid ei avalda inimeste tervisele negatiivset mõju.
- Protsessi kestus. Tuumamagnetresonantstomograafia on röntgenikiirgusega võrreldes vähem tundlik meetod. Seetõttu kulub läbivalgustamiseks rohkem aega. Lisaks võivad hingamisliigutuste tõttu tekkida kujutise moonutused, mis moonutavad andmeid kopsude ja südame uuringute läbiviimisel.
- Kui teil on selline haigus nagu klaustrofoobia, on see MRI uuringu vastunäidustus. Samuti on võimatu teostada diagnostikat TMR-kujutise abil, kui on olemas suured metallist implantaadid, südamestimulaatorid või kunstlikud südamestimulaatorid. Raseduse ajal tehakse diagnoos ainult erandjuhtudel.
Tuumamagnetresonantstomograafia abil saab uurida iga pisikest objekti inimkehas. Ainult mõnel juhul tuleks lisada keemiliste elementide kontsentratsioonide jaotus kehas. Selleks, et mõõtmised muutuksid tundlikumaks, tuleb akumuleerida ja summeerida üsna suur hulk signaale. Sel juhul saadakse selge kvaliteetne pilt, mis annab adekvaatselt reaalsust edasi. See on seotud ka ajaga, mille inimene veedab NMR-tomograafia kambris. Peate üsna kaua paigal lamama.
Kokkuvõtteks võib öelda, et tuumamagnetresonantstomograafia on üsna ohutu ja täiesti valutu diagnostiline meetod, mis väldib täielikult kokkupuudet röntgenikiirgusega. Arvutiprogrammid võimaldavad teil saadud skaneeringuid töödelda virtuaalsete kujutiste moodustamiseks. NMR piirid on tõesti piiramatud.
Juba praegu on see diagnostiline meetod stiimuliks selle kiireks arenguks ja laialdaseks kasutamiseks meditsiinis. Meetod eristub selle vähese kahjulikkuse poolest inimeste tervisele, kuid samal ajal võimaldab see hoolikalt uurida elundite ehitust nii tervel inimesel kui ka olemasolevate haigustega inimestel.
