Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство аграрної політики України
Одеський державний аграрний університет
Доповідь
на тему : «Застосування магнітно-резонансної томографії у ветеринарії»
Виконавець:
студент I курсу ,2 групи,ФВМ
Койнаш Микита
Керівник :
Доцент кафедри фізіології ,біохімії і
мікробіології
Шаповалова Л.А
м.Одеса ,2012 р.
Использование Магнитно- резонансной томографи в ветеринарной медицине.
Вступление. Магнитно -резонансная томография (МР-томография ,МРТ,ядерно-магнитный резонанс,ЯМР)-один из самых информативных методов диагностики ,позволяющий получить с высокой разрешающей способностью изображения внутренних органов в различных плоскостях с использованием трехмерных реконструкций .
Ядерным магнитным резонансом называется избирательное (резонансное) поглощение электромагнитных волн радиочастотного диапазона спиновой ядерной системой вещества в сильном постоянном магнитном поле ,обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер. Явление ,названное ЯМР ,было открыто в 1946 г. Учеными Великобритании. За это открытие Ф.Блох из Стэндфордского университета и Е.Пурселл из Гарварда в 1952 г. Получили Нобелевскую премию по физике.
При практическом применении ЯМР в медицине используется метод томографии-неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта посредством его многократного просвечивания внешним источником в различных пересекающихся направлениях (рентгеновская компьютерная томография РКТ),либо послойной регистрации излучений самого объекта (МРТ) с последующим построением визуального изображения с помощью быстродействующей ЭВМ.
В 1979 году американский физик А.Кормак и английский инженер-физик Г.Хаунсфилд за разработку компьютерной томографии были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. А в 2003 году за изобретение метода магнитно-резонансной томографии Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили британский физик Питер Мэнсфилд и американский химик Пол Лотербур.
Современные методы МРТ дают возможность с высокой разрешающей способностью с целью диагностики и направленных исследований исследовать головной, спинной мозг. Магнитно-резонансная томография высокоинформативная в урологии и гинекологии при заболеваниях мочевого пузыря, предстательной железы, матки, яичников, при патологии печени, поджелудочной железы, селезенки и других внутренних органов ,элементах опорно-двигательного аппарата ,исследовать функцию органов-измерять скорость кровотока ,тока спинномозговой жидкости ,определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов и т.д
Физические основы метода. Метод ЯМР-томографии основан на способности ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи, в т.ч. обладать магнитным моментом. Эти свойства имеют ядра, содержащие нечетное число нуклонов, в частности водород (Н), углерод (С), фтор (F) и фосфор (Р). Протон находится в постоянном вращении, образуя вокруг себя магнитное поле с определенным магнитным моментом, или спином. При помещении вращающихся протонов в постоянное магнитное поле происходит ориентирование оси их вращения вдоль силовых линий этого поля, или прецессирование. Если одновременно в виде импульса приложить дополнительное радиочастотное поле, то ось ориентации прецессирующего протона повернется в зависимости от продолжительности импульса на 90° или 180°. При прекращении радиочастотного импульса протон возвращается в исходное положение (наступает его релаксация), что сопровождается выделением порции энергии. Время релаксации протона строго постоянно. При этом различают два времени релаксации: Т-1 после поворота на 180° и Т-2 после поворота на 90°. Как правило, показатель Т-1 больше, чем Т-2. С помощью специальных приборов можно зарегистрировать сигналы (резонансное излучение) от релаксирующих протонов и на их анализе построить представление об исследуемом объекте. МР-характеристиками объекта служат три параметра: плотность протонов, время Т1 и Т2. Плотность протонов зависит от концентрации элемента (как правило, водорода) в исследуемом объекте и характеризуется амплитудой принимаемого сигнала. Т1 и Т2 зависят от многих факторов (молекулярной структуры вещества, температуры, вязкости и др.)
Магнитно-резонансная томография (МРТ) позволяет не инвазивно получить изображение любых слоев исследуемого биологического объекта. Современные томографы настроены на ядра водорода (протоны), поскольку этого элемента в тканях очень много, а магнитный момент его протона наибольший, что обусловливает достаточно высокий уровень MP-сигнала. Таким образом, MP-томограмма по сути является картиной пространственного распределения молекул, содержащих атомы водорода.
Система для магнитного-резонансной томографии. Она состоит из томографа и ЭВМ. В свою очередь основу томографа составляет магнит, создающий статическое магнитное поле, катушки дополнительного возбуждения и приемник сигналов. Основной магнит томографа полый, в нем имеется туннель, в котором на автоматически управляемом столе с координатной системой располагается пациент. Для приложения импульса дополнительного радиочастотного поля и возбуждения протонов внутри основного магнита устанавливается дополнительная катушка, являющаяся одновременно и приемником сигналов релаксации протонов. При воздействии радиочастотных импульсов на ориентированные в постоянном магнитном поле протоны происходит их возбуждение, сопровождаемое поглощением энергии. После окончания импульса происходит их релаксация, сопровождающаяся выделением энергии в виде MP-сигнала. Этот сигнал принимается специальными устройствами и подается на мощную ЭВМ, где после анализа полученных данных составляется картина пространственного распределения источников его излучения — ядер водорода.
Для получения изображения определенного слоя тканей организма градиенты магнитного поля вращают вокруг объекта исследования, осуществляя, таким образом его сканирование. Полученные сигналы преобразуются в цифровые и поступают в память ЭВМ.
Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции , измеряемая в теслах (Тл).По величине магнитной индукции различают несколько типов томографов :
- до 0,1 Тл – сверхнизкопольный томограф
- от 0,1 до 0,5 Тл– низкопольный
- от 0,5 до 1 Тл – среднепольный
- от 1 до 2 Тл- высокопольный
- более 2 Тл – сверхвысокопольный
Характер МР-изображения. Он определяется тремя факторами: плотностью протонов и временем релаксации Т1 и Т2. При этом основной вклад в создание изображения вносит именно анализ времени релаксации, зависящего (в отличие от плотности протонов) от большого количества физических и химических характеристик объекта. Так, серое и белое мозговое вещество отличаются по концентрации воды всего на 10%, в то время как продолжительность релаксации протонов в них различается в 1,5 раза, что позволяет четко различать их на получаемом изображении. Время релаксации и плотность протонов, находящихся в жидкостях, жировом веществе, головном и спинном мозге, мышцах, паренхиматозных органах, костях и кальцификатах, а также здоровых тканях и опухолях существенно различаются. Соответственно этим различиям интенсивность MP-сигнала значительно варьирует, давая изображение (Т1) от ярко-белого у жидкостей и жира до черного у костей. Следовательно, на основе анализа этих сигналов удается получать достаточно контрастные послойные изображения объекта. При этом изображения, полученные на основе анализа времени релаксации Т1 и Т2, относятся друг к другу как негатив к позитиву, что позволяет в зависимости от задачи исследования оптимальным способом контрастировать те или иные ткани.
При МРТ, как и при рентгенологическом исследовании, можно применять искусственное контрастирование тканей. С этой целью используют вещества, обладающие парамагнетическими свойствами. Они изменяют время релаксации жидкостей, благодаря чему контрастность изображения существенно повышается. Особенно информативно контрастирование при диагностике новообразований и воспалительных очагов, в которых концентрация и интенсивность обмена жидкости, а следовательно, и контрастного вещества зачастую выше, чем в здоровых тканях.
Магнитно-резонансная томография в ветеринарии.Из литературных источников приведем информацию о применении МРТ как наиболее перспективной методики для диагностики заболеваний у животных, а также в научных исследованиях в области анатомии и физиологии животных. В отличие от гуманной медицины исследования с помощью МРТ в ветеринарии проводятся меньше вследствие отсутствия МРТ-томографов в ветеринарных клиниках. Отличается и методика проведения МРТ у животных. Животному данное исследование необходимо проводить под общей анестезией и проводить исследование должен специалист по МРТ животных .Но за последние годы в ряде ветеринарных клиник ,в основном зарубежных ,проводится МРТ животных. Результаты таких исследований свидетельствует о более высокой информативности и точности МРТ в сравнении с другими методами (РКТ,УЗИ ).
При исследовании головного мозга на МР-томограммах четко различаются структурные элементы головного мозга, отчетливо дифференцируется белое и серое вещество, все стволовые структуры. На качестве магнитно-резонансных томограмм не отражается экранирующее действие костей черепа, ухудшающее качество изображения при РКТ. МРТ можно производить в разных проекциях и получать не только аксиальные, как при РКТ, но и фронтальные, сагиттальные и косые слои. МРТ исследование не связано с лучевой нагрузкой.
Особым достоинством МРТ является возможность отображения сосудов, в частности сосудов шеи и основания головного мозга, как без применения контрастных препаратов, так и с их использованием.
С помощью МРТ проводится диагностика заболеваний опорно-двигательного аппарата животных ,в частности коленного локтевого суставов . Коленный и локтевой сустав имеет сложное строение. Сложный связочный аппарат, суставная капсула, боковые и крестообразные связки обеспечивают стабильность сочленения в коленном суставе, локтевой сустав сложный, образуется плечевой, локтевой и лучевой костями. Травма, дополнительная нагрузка на сустав могут привести к повреждению его внутренних структур — менисков, связок, хряща. У собак дисплазия локтевого сустава включает в себя целую группу заболеваний, диагностика которых часто очень сложна (рассекающий остеохондрит, отрыв крючковидного и венечного отростков).
При проведении МРТ коленного сустава четко определяется нарушение целостности менисков, синовий, дегенеративные изменения связочного аппарата. Благодаря высоким контрастным характеристикам (мышечная, жировая ткань, хрящи, связки, жидкость хорошо дифференцируются между собой) МРТ позволяет четко детерминировать как мелкие очаговые изменения дегенеративного характера в менисках и связочном аппарате коленного сустава, так и свежие разрывы, скопление геморрагического компонента в полости сустава. В локтевом суставе при помощи МРТ можно достоверно обнаружить травмы крючковидного отростка, незаращение венечного отростка (одна из самых сложных диагностических проблем у собак в локтевом суставе).
Проведение МР-исследования коленного и локтевого сустава позволяет уточнить клинический диагноз и определить тактику лечения.
Дегенеративные заболевания поясничного отдела позвоночника— комплексные поражения, затрагивающие кости, суставы и мягкие ткани позвоночного столба (остеохондроз, спондилез, межпозвонковый артроз). Неврологическая картина, возникающая при грыжах, во многом зависит от ее величины, направления и состояния окружающих тканей. Дегенеративные изменения межпозвонковых дисков часто сопровождаются изменениями в телах близлежащих позвонков, их суставных поверхностей, связочного аппарата с последующим развитием остеоартрита и образованием остеофитов (костные разрастания по краям тел позвонков).
Распознавание и дифференциальную диагностику заболеваний, обуславливающих вертеброгенный болевой синдром, чаще всего осуществляют с помощью лучевых методов. Магнитно-резонасная томография стала основным способом диагностики болевого синдрома, точнее, установления его природы, так как на томограмме демонстративно вырисовываются спинной мозг, латеральные корешковые отверстия, тела позвонков, суставные поверхности, межпозвонковые диски. МР-томография позволяет визуализировать новообразования позвоночного столба диаметром пять и более миллиметров.
Применение МР-томографии с каждым годом расширяется к числу таких методик относится МР-ангио(флебо)графия.
Магнитно-резонансная ангиография (МРА) — метод получения изображения сосудов при помощи магнитно-резонансного томографа. Исследование проводится на томографах с напряжённостью магнитного поля не менее 0.3 (GE Brivo MR235) Тесла. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности кровотока. МРА основана на отличии сигнала подвижной ткани (крови) от окружающих неподвижных тканей, что позволяет получать изображения сосудов без использования каких-либо рентгеноконтрастных средств. Для получения более четкого изображения применяются особые контрастные вещества на основе парамагнетиков (гадолиний).
Научные исследования в области анатомии и физиологии животных.
Датские ученые из университета Орхус использовали компьютерную томографию (КТ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ) для исследования внутренних органов животных, включая аллигаторов, змей и пауков.
Впервые ученые без прямого вмешательства в организм, с помощью изображений смогли показать процесс адаптации внутренних органов змеи перед принятием большой по размерам еды и процесс пищеварения до полного переваривания. Ученые считают, что подобного рода снимки животных с помощью МРТ и КТ могут быть полезным дополнением к традиционным эскизам в учебниках, уменьшая необходимость инвазивных исследований и вскрытия.
Новые материалы исследований, были представлены в среду 30 июня 2010 г. на ежегодной встрече “Общества экспериментальной биологии” в Праге. Впервые ученые смогли показать полный цикл переваривания у бирманских питонов, визуализированный с помощью современного МРТ и КТ оборудования.«Питоны славятся своей способностью голодать в течение многих месяцев, а также глотать очень большие блюда, – объяснил Каспер Хансен из Университета Орхус в Дании. – Современные методы сканирования показали, как удивительная и экстремальная адаптации внутренних органов позволяет змее придерживаться стиля жизни «пир и голодовка».
История создания атласа по МРТ-анатомии собак.
Персель в 1952 г. были удостоены Нобелевской премии. В 1973 г., используя явление ЯМР, П. Лутебур впервые получил изображение двух наполненных водой капилляров; именно с этого началось развитие ЯМР-томографии. И уже в 1982 г. на Международном конгрессе радиологов в г. Париже (Франция) были представлены первые ЯМР-томограммы живого человека.
История ветеринарной магнитно-резонансной томографии (МРТ) куда скромнее, но от этого не менее славная. В середине 80-х гг. XX века MP-томографы начали появляться в Германии в гуманитарной медицине. Новые сложные и дорогие приборы были доступны только университетским клиникам с государственным финансированием. Доктор Ассоер, гуманитарный врач, специализировавшийся в Англии в области визуальной диагностики, вернувшись после обучения в Германию, продал все свое имущество, взял кредит в банке и купил первый в Германии частный МР-томограф. После этого он создал частный научно-исследовательский институт лучевой диагностики и терапии, а при нем — кабинет визуальной диагностики.
Примерно в это же время другой немецкий ученый — ветеринарный доктор Матрин Загер — искал для своих пациентов дополнительные, более информативные методы диагностики. Информация о МРТ привела его к доктору Ассоеру. Энтузиасты и единомышленники, они быстро нашли общие интересы и стали работать над созданием атласа по МРТ-анатомии собак. Итак, днем на томографе исследовали человека, а ночью прибор был в распоряжении ветеринарного врача. Первые исследования на аппарате того времени длились часами — еще не было мощных и быстрых ЭВМ. Долго длился и процесс подбора параметров для визуализации различных органов и тканей животных. В течение 7 лет два подопытных бигля почти ежедневно погружались в наркоз и отправлялись на томографию. К счастью, через некоторое время появилось второе поколение MP-томографов, и процесс пошел быстрее.
В 1997 г. атлас МРТ и КТ (компьютерная томография) анатомии собак был опубликован. На сегодняшний день это первый и единственный в мире подобный атлас. Во многих странах мира он рекомендован в качестве учебника по МРТ животных.
Клиника доктора Загера в настоящее время обладает самой большой в мире базой данных отсканированных пациентов — их число составляет несколько тысяч. Среди них собаки, кошки, кролики, морские свинки, обезьяны, домашние свиньи.
Научные труды Мартина Загера регулярно публикуются в ведущих журналах визуальной диагностики. Уже несколько лет подряд он проводит Дюссельдорфский международный симпозиум по визуальной диагностике в ветеринарной медицине (Германия).
Заключение. На основе изученной мной литературы могу сделать выводы, что магнитно-резонансная томография является ценнейшим методом визуальной диагностики, не связанная с вредным воздействием на пациента и персонал (в отличие от рентгенографии и КТ). Развитие современного диагностического МР оборудования позволяет устанавливать томограф с низким вектором магнитной индукции и постоянным магнитом в небольшой ветеринарной клинике и успешно диагностировать многие патологии нервной, опорно-двигательной системы, органов таза и брюшной полости, неопластических и воспалительных заболеваний мягких тканей.
Литература. При разработке данной темы были использованы литературные источники:
1.Тиманюк,ЖивотоваВ.,Биофизика Е.-Киев,2004
2. Mansfield P. Snap-shot MRI // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. — Nobel Foundation, 2004
3.Кузнецов В.,Труды московского международного ветеринарного конгресса.-М.,2011.
4.Субботин А.С. Магнитно-резонансная томография органов брюшной полости
5.Ягников С.А., Овчинникова Е.В., Вилковский И.Ф.,
Смирнова Н.В. Магнитно-резонансная томография в диагностике заболеваний позвоночного столба у собак
6. Карелин М.С. Сравнительная оценка специальных методов исследования КТ, МРТ и миелографии при диагностике спинальных нарушений у собак и кошек
7.Возможности компактного МР томографа в диагностике болезней мелких животных.
8. http://webmvc.com/show/wnews.php?idnews=74