biofiz (2)

Spektroskopia i tomografia NMR

Badanie zależności pochłaniania energii od wielkości indukcji pola magnetycznego B i od energii padających fal elektromagnetycznych jest istotą spektroskopii rezonansów magnetycznych.

Zjawisko jądrowego rezonansu magnetycznego to zjawisko absorpcji fal elektromagnetycznych o częstotliwości radiowej przez protony pod wpływem stałego pola magnetycznego. NMR wykorzystuje wodę naturalnie zawarta w tkankach ciała. Jądra wodoru, które wchodzą w skład cząsteczek wody, odpowiednio pobudzone wysyłają promieniowanie elektromagnetyczne (o częstościach radiowych), które niesie informacje o szczegółach anatomicznych i funkcjonalnych organizmu.

Budowa tomografu NMR

1.Magnes - wytwarzający jednorodne pole magnetyczne B

a)    stałe (jednorodne, stabilne pole ale duża masa do 100 ton)

b)    oporowe (cewki Helmholtza <j)1m, przepływający prąd indukuje stałe pole magnetyczne, niestety czułe na zakłócenia)

c)    nadprzewodzące (cewka z nadprzewodnika, umieszczona w ciekłym azocie, wytwarza bardzo silne pola do 10 T o dużej stabilności i jednorodności)

2. System cewek nadawczo-odbiorczych:

a)    cewki korekcyjne (likwidujące niejednorodności pola wytworzonego przez główny magnes

b)    cewki gradientów zbierają sygnały z dowolnie wybranych elementów badanego obiektu (zmieniają natężenie pola magnetycznego, kodują informacje o położeniu badanych tkanek)

c)    cewki RF (radio freąuency) emitują impulsy wzbudzające

d)    cewki FID odbierają wysyłany przez tkanki sygnał, poprzez układ konwertera z transformatą Furiera.

3. Komputer sterujący systemami cewek i rejestrujący sygnały indukowane przez protony z poszczególnych warstw tkanki i tworzący na ekranie obraz pochodzący od całej tkanki

Tomografia NMR umożliwia uzyskanie map rozkładu (topografii) gęstości jąder atomów wodoru (protonów) oraz czasów relaksacji tych protonów w określonym przekroju ciała.

Po ustaniu działania zewnętrznego pola magnetycznego, po pewnym czasie następuje powrót spinów do stanu podstawowego.

Ten czas nazywamy czasem relaksacji.

W tym czasie spiny oddają nadmiar energii w postaci promieniowania elektro-magnetycznego rejestrowanego przez cewki odbiorcze i przesyłanego do komputera.

Wyróżnia się dwa sposoby oddania energii i dwa czasy relaksacji:

czas relaksacji podłużnej T-, - sieć-spin (energia oddana do sieci wszystkim cząstkom próbki) czas relaksacji poprzecznejT₂ - spin-spin (energia oddana sąsiednim protonom zostaje zużyta na zmianę faz precesji ich spinów)

Elektromagnes główny

Cewka nadawczo-odbiorcza R F-F ID

Schemat blokowy tomografu NMR.

' ^LX '	‘y ■	'z
y ’	r i	'	^1

Sterowanie

gradientami

FT spektr. NMR

Wyświetlacz obrazów + sterowanie