Diagnosi di osteoartrite: risonanza magnetica

La risonanza magnetica (MRI) negli ultimi anni è diventata uno dei metodi principali per la diagnosi non invasiva dell'osteoartrosi. Dagli anni '70, quando i principi della risonanza magnetica (MP) sono stati utilizzati per la prima volta per studiare il corpo umano, fino ad oggi questo metodo di imaging medico è radicalmente cambiato e continua a svilupparsi rapidamente.

Le attrezzature tecniche, il software sta migliorando, le tecniche di imaging sono in via di sviluppo, i preparativi per il contrasto MP sono in fase di sviluppo. Questo ti permette di trovare costantemente nuove aree di applicazione della risonanza magnetica. Se inizialmente il suo uso era limitato solo agli studi sul sistema nervoso centrale, ora la risonanza magnetica viene utilizzata con successo in quasi tutte le aree della medicina.

Nel 1946, un gruppo di ricercatori delle università di Stanford e Harvard scoprì indipendentemente il fenomeno, che era chiamato risonanza magnetica nucleare (NMR). L'essenza di ciò era che i nuclei di alcuni atomi, essendo in un campo magnetico, sotto l'influenza di un campo elettromagnetico esterno sono in grado di assorbire energia, e quindi emetterla sotto forma di un segnale radio. Per questa scoperta, nel 1952, F. Bloch e E. Parmel ottennero il premio Nobel. Un nuovo fenomeno apprese presto come utilizzare per l'analisi spettrale di strutture biologiche (spettroscopia NMR). Nel 1973, Paul Rautenburg dimostrò per la prima volta la possibilità di ottenere un'immagine usando i segnali NMR. Quindi, la tomografia NMR apparve. I primi tomogrammi NMR degli organi interni di una persona vivente furono dimostrati nel 1982 al Congresso Internazionale dei Radiologi a Parigi.

Dovrebbero essere fornite due spiegazioni. Nonostante il fatto che il metodo sia basato sul fenomeno di NMR, è chiamato risonanza magnetica (MP), omettendo la parola "nucleare". Questo è fatto in modo che i pazienti non abbiano un'idea della radioattività associata al decadimento dei nuclei atomici. E la seconda circostanza: i tomografi MP non vengono accidentalmente "sintonizzati" con i protoni, ad es. Sul nucleo di idrogeno. Questo elemento nei tessuti è molto, ei suoi nuclei hanno il più grande momento magnetico tra tutti i nuclei atomici, il che causa un livello sufficientemente alto del segnale MR.

Se nel 1983 c'erano solo pochi dispositivi in tutto il mondo adatti alla ricerca clinica, all'inizio del 1996 c'erano circa 10.000 tomografi nel mondo. Ogni anno vengono introdotti nella pratica 1000 nuovi strumenti. Più del 90% della flotta di MP-tomografi sono modelli con magneti superconduttori (0,5-1,5 T). E 'interessante notare che, se a metà degli anni '80 della società - produttori MP-tomografia guidato dal principio del "più alto è il campo, meglio è", concentrandosi sul modello con un campo di 1.5 T e al di sopra, alla fine degli anni '80 è stato è chiaro che nella maggior parte delle applicazioni non hanno vantaggi significativi rispetto ai modelli con intensità di campo media. Pertanto, i principali produttori di tomografi MP (General Electric, Siemens, Philips, Toshi-ba, Picker, Brucker, ecc.) Stanno prestando grande attenzione alla produzione di modelli con una media e anche bassa campo, che differiscono dai sistemi ad alto campo in compattezza ed economia con una qualità dell'immagine soddisfacente e costi significativamente inferiori. I sistemi ad alto livello sono utilizzati principalmente nei centri di ricerca per la conduzione della spettroscopia RM.

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Il principio del metodo MRI

I componenti principali del tomografo MP sono: magnete ultra-forte, trasmettitore radio, ricevente bobina a radiofrequenza, computer e pannello di controllo. La maggior parte dei dispositivi ha un campo magnetico con un momento magnetico parallelo all'asse longitudinale del corpo umano. La forza del campo magnetico è misurata in Tesla (T). Per campi clinici di risonanza magnetica con una forza di 0,2-1,5 t.

Quando un paziente viene posto in un forte campo magnetico, tutti i protoni che sono dipoli magnetici si dispiegano nella direzione del campo esterno (come un ago della bussola, che è guidato dal campo magnetico terrestre). Inoltre, gli assi magnetici di ciascun protone iniziano a ruotare attorno alla direzione del campo magnetico esterno. Questo specifico movimento rotatorio è chiamato processo e la sua frequenza è una frequenza di risonanza. Quando un breve impulso elettromagnetico a radiofrequenza viene trasmesso attraverso il corpo del paziente, il campo magnetico delle onde radio fa sì che i momenti magnetici di tutti i protoni ruotino attorno al momento magnetico del campo esterno. Affinché ciò accada, è necessario che la frequenza delle onde radio sia uguale alla frequenza di risonanza dei protoni. Questo fenomeno è chiamato risonanza magnetica. Per cambiare l'orientamento dei protoni magnetici, i campi magnetici di protoni e onde radio devono risuonare, vale a dire avere la stessa frequenza

Un momento magnetico totale viene creato nei tessuti del paziente: i tessuti sono magnetizzati e il loro magnetismo è orientato strettamente parallelo al campo magnetico esterno. Il magnetismo è proporzionale al numero di protoni per unità di volume di tessuto. L'enorme numero di protoni (nuclei di idrogeno) contenuti nella maggior parte dei tessuti causa il fatto che il momento magnetico puro è abbastanza grande da indurre una corrente elettrica nella bobina di ricezione situata all'esterno del paziente. Questi segnali MP indotti sono usati per ricostruire l'immagine MR.

Il processo di transizione degli elettroni del nucleo dallo stato eccitato allo stato di equilibrio è chiamato processo di rilassamento spin-reticolo o rilassamento longitudinale. È caratterizzato da un tempo di rilassamento del reticolo T1-spinice, il tempo necessario per trasferire il 63% dei nuclei in uno stato di equilibrio dopo essere stati eccitati da un impulso di 90 °. T2 è anche un tempo di rilassamento spin-spin.

Esistono diversi modi per ottenere MP-tomograms. La loro differenza sta nell'ordine e nella natura della generazione di impulsi a radiofrequenza, metodi per l'analisi dei segnali MP. I più comuni sono due metodi: spin-reticolo e spin-echo. Per lo spin-reticolo, il tempo di rilassamento T1 viene principalmente analizzato. Vari tessuti (materia grigia e bianca del cervello, liquido cerebrospinale, tessuto tumorale, cartilagine, muscoli, ecc.) Hanno protoni con diversi tempi di rilassamento T1. Con la durata di T1, l'intensità del segnale MP è correlata: più breve è T1, più intenso è il segnale MR e più chiaro appare lo spazio dell'immagine sul monitor TV. Il tessuto grasso del tomografo MP è bianco, seguito dall'intensità del segnale MP in ordine discendente: il cervello e il midollo spinale, gli organi interni densi, le pareti e i muscoli vascolari. Aria, ossa e calcificazioni praticamente non danno un segnale MP e quindi vengono visualizzati in nero. Queste relazioni del tempo di rilassamento T1 creano i prerequisiti per la visualizzazione di tessuti normali e alterati su tomogrammi RM.

In un altro metodo di MP-tomography, chiamato spin-echo, una serie di impulsi di radiofrequenza viene inviata al paziente ruotando i protoni di precessione di 90 °. Dopo aver fermato gli impulsi, vengono registrati i segnali di risposta MP. Tuttavia, l'intensità del segnale di risposta è correlata in modo diverso alla durata di T2: il T2 più corto, il segnale più debole e, di conseguenza, la luminosità dello schermo del monitor TV è inferiore. Pertanto, l'immagine finale della risonanza magnetica nel metodo T2 è opposta a quella di T1 (da negativo a positivo).

Nei tomografi MP, i tessuti molli sono visualizzati meglio che nei tomogrammi computerizzati: muscoli, strati di grasso, cartilagine, vasi. Su alcuni dispositivi, è possibile ottenere un'immagine dei vasi senza introdurre un mezzo di contrasto (angiografia MP). A causa del basso contenuto di acqua nel tessuto osseo, quest'ultimo non crea un effetto schermante, come nella tomografia computerizzata a raggi X, vale a dire Non interferisce con l'immagine, ad esempio il midollo spinale, i dischi intervertebrali, ecc. Naturalmente, i nuclei di idrogeno sono contenuti non solo nell'acqua, ma nel tessuto osseo sono fissati in molecole molto grandi e strutture dense e non interferiscono con la risonanza magnetica.

Vantaggi e svantaggi della risonanza magnetica

I principali vantaggi della RM sono non-invasiva, innocua (senza esposizione a radiazioni), ottenendo immagine Carattere tridimensionale, un contrasto naturale di muoversi sangue, l'assenza di artefatti di tessuto osseo, elevata differenziazione del tessuto molle, la capacità di effettuare MP-spettroscopia per lo studio in vivo del metabolismo dei tessuti in vivo. MPT consente di ottenere un'immagine di strati sottili del corpo umano in qualsiasi sezione - nei piani frontale, sagittale, assiale e obliquo. È possibile ricostruire le immagini volumetriche degli organi, per sincronizzare la ricezione dei tomogrammi con i denti dell'elettrocardiogramma.

Gli svantaggi principali sono di solito correlate a un tempo sufficientemente lungo tempo necessario per produrre immagini (di solito minuti), che porta alla comparsa di artefatti da movimenti respiratori (riduce soprattutto l'efficienza della ricerca della luce), aritmie (quando lo studio del cuore), l'incapacità di rilevare in modo affidabile le pietre, calcificazioni, un po ' tipi di patologia delle strutture ossee, costo elevato delle attrezzature e del loro funzionamento, requisiti speciali per i locali in cui si trovano i dispositivi (schermatura da interferenze), impossibilità di esaminare Sono malato di claustrofobia, pacemaker artificiali, grandi protesi metalliche da metalli non medicali.

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Sostanze contrastanti per risonanza magnetica

All'inizio dell'uso della risonanza magnetica, si riteneva che il contrasto naturale tra i diversi tessuti elimina la necessità di agenti di contrasto. Ben presto si scoprì che la differenza nei segnali tra i diversi tessuti, vale a dire il contrasto dell'immagine MR può essere notevolmente migliorato dai mezzi di contrasto. Quando il primo mezzo di contrasto MP (contenente ioni paramagnetici di gadolinio) divenne commercialmente disponibile, l'informazione diagnostica della risonanza magnetica aumentò significativamente. L'essenza dell'agente di contrasto MR è di modificare i parametri magnetici dei protoni di tessuti e organi, vale a dire modificare il tempo di rilassamento (TR) dei protoni T1 e T2. Ad oggi, ci sono diverse classificazioni di agenti di contrasto MP (o meglio, agenti di contrasto - CA).

Dall'effetto predominante sul tempo di rilassamento della MR-Cadel in:

• T1-KA, che accorcia T1 e quindi aumenta l'intensità del segnale MP dei tessuti. Sono anche chiamati SC positivi.
• T2-KA, che accorcia T2, riducendo l'intensità del segnale MR. Questo è un SC negativo.

A seconda delle proprietà magnetiche del MR-SC sono divisi in paramagnetici e superparamagnetici:

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Media di contrasto paramagnetico

Le proprietà paramagnetiche sono possedute dagli atomi con uno o più elettroni spaiati. Questi sono ioni magnetici di gadolinio (Gd), cromo, nickel, ferro e anche manganese. I composti del gadolinio erano più ampiamente usati clinicamente. L'effetto contrastante del gadolinio è dovuto all'accorciamento del tempo di rilassamento T1 e T2. A basse dosi, predomina l'influenza su T1, che aumenta l'intensità del segnale. In dosi elevate, l'effetto su T2 predomina con una diminuzione dell'intensità del segnale. I paramagnetici sono ora maggiormente usati nella pratica diagnostica clinica.

Mezzi di contrasto superparamagnetici

L'effetto dominante dell'ossido di ferro superparamagnetico è la riduzione del rilassamento del T2. All'aumentare della dose, l'intensità del segnale diminuisce. A questo gruppo di veicoli spaziali possono essere attribuiti e satelliti ferromagnetici, che includono ossidi ferromagnetici di ferro strutturalmente simili alla magnetite ferrite (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

La seguente classificazione si basa sulla farmacocinetica della CA (Sergeev, V.V., Isoavt., 1995):

• extracellulare (tessuto specifico);
• gastrointestinale;
• organotropico (tessuto specifico);
• macromolecolare, che sono usati per determinare lo spazio vascolare.

In Ucraina, sono note quattro MR-CA, che sono SC paramagnetiche solubili in acqua extracellulari, di cui sono ampiamente utilizzati la gadodiamide e l'acido gadopentetico. I restanti gruppi SC (2-4) si sottopongono a una fase di sperimentazione clinica all'estero.

MP-CA solubile in acqua extracellulare

Nome internazionale	Formula chimica	Struttura
Acido gadopentetico	Gadolinio dimeglumina diethylenetriaminepentaacetate ((NMG) 2Gd-DTPA)	Lineare, ionico
Gadoterovaya acido	(NMG) Gd-DOTA	Ciclico, ionico
Gadodiamid	Gadolinio dietilentriamminapentaacetato-bis-metilammide (Gd-DTPA-BMA)	Lineare, non ionico
Gadotyeridol	Gd-HP-D03A	Ciclico, non ionico

La sonda extracellulare viene somministrata per via endovenosa, il 98% di essi viene escreto dai reni, non penetra nella barriera emato-encefalica, ha una bassa tossicità, appartiene al gruppo paramagnetico.

Controindicazioni alla risonanza magnetica

Le controindicazioni assolute includono le condizioni in cui lo studio è costituito da pazienti potenzialmente letali. Ad esempio, la presenza di impianti, che sono attivati da mezzi elettronici, magnetici o meccanici, è principalmente pacemaker artificiale. L'impatto della radiazione RF dallo scanner MR può interferire con il funzionamento dello stimolatore che opera nel sistema di interrogazione, poiché le variazioni dei campi magnetici possono simulare l'attività cardiaca. L'attrazione magnetica può anche far muovere lo stimolatore nel nido e spostare gli elettrodi. Inoltre, il campo magnetico crea ostacoli per il funzionamento degli impianti ferromagnetici o elettronici dell'orecchio medio. La presenza di valvole cardiache artificiali rappresenta un pericolo ed è una controindicazione assoluta solo se esaminata su scanner MR ad alto campo e anche se si presume che la valvola sia danneggiata. Controindicazioni assolute studio riferisce anche presenza di piccole metallico impianto chirurgico (graffe emostatiche) nel sistema nervoso centrale, a causa della loro spostamento dovuto alla attrazione magnetica minaccioso sanguinamento. La loro presenza in altre parti del corpo è meno pericolosa, dal momento che dopo il trattamento, la fibrosi e l'incapsulamento dei morsetti aiutano a mantenerli in uno stato stabile. Tuttavia, oltre al potenziale pericolo, la presenza di impianti metallici con proprietà magnetiche causa comunque artefatti che creano difficoltà nell'interpretazione dei risultati dello studio.

Controindicazioni alla risonanza magnetica

Assoluta:	Relativa:
Pacemaker	Altri stimolanti (pompe per insulina, stimolatori nervosi)
Impianti ferromagnetici o elettronici dell'orecchio medio	Impianti non ferromagnetici dell'orecchio interno, valvole cardiache protesiche (in campi elevati, con sospetta disfunzione)
Morsetti emostatici di vasi cerebrali	Clip emostatiche di altra localizzazione, insufficienza cardiaca scompensata, gravidanza, claustrofobia, necessità di monitoraggio fisiologico

A controindicazioni relative, oltre a quanto sopra, includono anche scompenso cardiaco scompensato, la necessità di monitoraggio fisiologico (ventilazione meccanica, pompe di infusione elettrica). La claustrofobia è un ostacolo alla ricerca nell'1-4% dei casi. Può essere superato, da un lato, utilizzando dispositivi con magneti aperti, dall'altro - una spiegazione dettagliata dell'apparato e il corso del sondaggio. L'evidenza dell'effetto dannoso della risonanza magnetica sull'embrione o sul feto non è stata ottenuta, ma si raccomanda di evitare la risonanza magnetica durante il primo trimestre di gravidanza. L'uso della risonanza magnetica durante la gravidanza è indicato nei casi in cui altri metodi non ionizzanti di diagnostica per immagini non forniscono informazioni soddisfacenti. MRI richiede una maggiore partecipazione al paziente esso che la tomografia computerizzata, come il movimento del paziente durante il test è molto più forte influenza sulla qualità delle immagini, in modo dallo studio di pazienti con disturbi acuti, perdita di coscienza, stati spastici, la demenza, così come i bambini è spesso difficile.

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