Tesla (T)
Jačina magnetnog polja MR aparata izražava
se jedinicom tesla (T).
9,22,23
Oznaka jedinice – T,
kao i kod svih drugih SI jedinica koje su nazva -
ne po imenima poznatih naučnika, piše se ve li -
kim slovom, dok se naziv piše malim početnim
slovom – tesla, osim ako se ne nalazi na početku
rečenice. Tesla je SI izvedena jedinica za mag-
netnu rezonancu (gustinu magnetnog fluksa).
Jedinica je nazvana u čast Nikole Tesle, koji je
otkrio obrtno magnetno polje (1882. Bu
di
m
-
pešta, Austrougarska Carevina).
23-27
U čast Ni ko -
le Tesle jedinica za magnetnu indukciju nalazi se
na papirnatoj novčanici od 100 dinara Narodne
banke Srbije.
9,23
Tesla je:
Veza izmedju tesle i gausa je:
1 tesla = 10.000 gaus
U prirodi magnetno polje od 0,2 T je slabo
magnetno polje, od 0,2-0,6 T je srednje magnet-
no polje, a od 1,0-1,5 T je visoko magnetno
polje.
Prema jačini magnetskog polja MR aparati se
dele na:
- MR aparate niske jačine magnetnog polja -
do 0,5 T
- MR aparate srednje jačine magnetnog polja -
od 0,5 T do 1 T
- MR aparate visoke jačine magnetnog polja -
preko 1 T (mogu biti 1,5 T, 2 T, 3 T,....7 T, 8,5
T..).
46
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM
Vol. 12 - Broj 1
januar-mart/2014.
U dijagnostičke svrhe koriste se MR aparati
od 0,1 T do 4 T, najčešće od 0,5 T do 1,5 T, dok
se MR aparati preko 4 T koriste u eksperimen-
talne svrhe.
Radi uporedjenja ističemo da je Zemljino
ma gnetno polje 50 µT (0,000 005 T), dok MR
aparat od 1,5 T ima magnetno polje 30.000 jače
od magnetnog polja Zemlje.
Fizički principi magnetne rezonance
Nukleo magnetna rezonanca (danas: magnet-
na rezonanca) bazira na tri momenta:
- Nuklearni – radi se o spinovima atomskog
jezgra;
- Magnetni – homogeno magnetno polje sa
magnetnim prelazima spinova nukleusa;
- Rezonantni – elektromagnetnim talasom spin
nukleusa se dovodi u rezonancu.
9,18-20
Osnovi interakcije
Nukleus vodonika (
1
H
1
), tj. proton, poseduje
ugaoni (mehanički) moment i magnetni mo me -
nt, koji zajedno predstavljaju spin (slika 2), ma -
da se spin protona (nukeleusa) odnosi na njegov
mehanički (ugaoni) moment.
1,2,4,5,9
Medjutim, na -
ziv spin se često koristi za česticu kao celinu, tj.
za kombinaciju magnetnog i mehaničkog mo -
me n ta. Spin jezgra atoma je zbir spinova proto -
na i neutrona koji ulaze u njegov sastav. Me ha -
ni čki moment i magnetni moment atoma jezgra
je univerzalna osobina hemijskih elemenata.
Spin atoma jezgra, i njemu pridruženi magnetni
moment, su osobina protona i neutrona, poput
mase ili naelektrisanja.
Slika 2. Proton vodonika poseduje spin (µ + I), tj. ugaoni
mo ment (I) i magnetni moment (µ). Kada se jezgro vo do -
ni ka nadje u magnetnom polju obrtni moment deluje na
pro ton vodonika i uzrokuje spin u magnetnom polju (zbog
kvantne prirode) i orjentiše ga samo u smeru polja (para-
lelno) ili suprotno magnetnom polu (antiparalelno)
Atomska jezgra sa parnim brojem protona i
pa r nim brojem neutrona nemaju magnetni mo -
me nt, kao što su helijum (
4
He), ugljenim (
12
C),
kiseonik (
16
О) i dr. Medjutim, za svaki element
sa parnim rednim brojem (parnim redom proto -
na) može se naći stabilan izotop sa neparnim
ma senim brojem (sa neparnim brojem neutrona)
iz kojeg se MR signal može detektovati, na pri -
mer izotopi
3
He,
13
C,
17
О i dr.
Nuklearni spin u spoljašnjem
magnetnom polju
Van magnetnog polja energija izolovanog nu -
k leusnog spina ne zavisi od njegove orijentacije.
To je hipotetička pretpostavka jer su nukleusni
spinovi okruženi elektronima, koji predstavljaju
ma le magnete. Oko elektrona se prostire magne -
t no polje koje potiče od sopstvenog spina i od
nje
govog orbitalnog kretanja. Magnetna polja
ele ktrona moga se zanemariti (slika 3).
U odsustvu spoljašnjeg magnetnog polja nu -
kle arni spin je praktično nevidljiv. Unet u mag-
netno polje, nuklearni spin se orijentiše, poput
ma gnetne igle kompasa u magnetnom polju Ze -
m lje. Zbog kvantne prirode moguće su samo di -
s kretne orjentacije spinova čiji je broj definisan
spi nskim kvantnim brojem.
Slika 3. Protona vodonika (
1
H
1
) okružen je jednim elek-
tronom. Oko elektrona se prostire magnetno polje koje
potiče od sopstvenog spina i od njegovog orbitalnog kre-
tanja. Magnetna polja elektrona moga se zanemariti.
Spin poseduje mehanički moment, dakle po -
na ša se kao čigra. Po analogiji, kao što Zemljino
gravitaciono polje ne može da obori čigru dok se
ok reće već je navodi na procesiono kretanje, ta -
ko i spoljašnje magnetno polje ne može u potpu -
no sti da orijentiše spin već ga navodi na proce-
si o no kretanje (slika 2). Dakle, u spoljašnjem
ma
g
netnom polju spin precesuje oko pravca
polja na gnutog pod odredjenim uglom. Pri tome
je pro
c
esiona frekvencija jednaka rezonantnoj
fre k venciji.
januar-mart/2014.
Vol. 12 - Broj 1
47
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM
Energija spina u spoljašnjem magnetnom po -
lju, kao i kod makroskopskog magnetnog mo -
me n ta, zavisi od ugla koji spin zaklapa sa pol-
jem. Pošto svakom uglu odgovara odredjena
ene rgija to su i moguća energetska stanja nukle -
u snog sp i na podeljena na diskretne, dobro defin-
isane ni voe. Energetska razlika medju susednim
ni vo i ma zavisi od prirode spinova i jačine (in d-
ukcije) spoljašnjeg magnetnog polja. Što je jače
polje, to je i razlika veća.
Spinski prelazi
Pod uticajem elektromagnetnih talasa spinovi
iz jednog energetskog nivoa mogu da predju u
drugi energetski nivo, ali samo ako je energija
kva nta (elektromagnetnog talasa) jednaka ener-
getskoj razlici medju nivoima.
Iz uslova jednakost energija, koji se naziva i
rezonantni uslov, sledi da u datom polju prelaz
mogu da izazovu samo elektromagnetni talasi
od redjene frekvencije. Kada se energije poklo -
pe, onda spin ima jednaku verovatnoću da će da
se nadje u nekom od dozvoljenih stanja; dakle,
dolazi do rezonancije.
Pošto je broj spinova u nižem energetskom
ni vou veći od broja spinova u višem energets -
kom nivou, ukupan rezultat je da prilikom re zo-
nancije dolazi do apsorpcije radio talasa (ra di o -
frekvenog signala).
Apsorbovana energija elektromagnetnog ta -
la sa (radiofrekventnog signala – RF) neće ostati
u pobudjenom nukleusu za dugo, već će se iz
po budjenog nukleusa osloboditi višak energije u
vidu novog elektromagnetnog talasa. Pobudjeni
nu kleus se vraća u svoje prvobitno stanje emi tu -
ju ći radiofrekventni signal (elektromagnetni ta -
las). Kažemo da taj nukeus u svojoj okolini od -
je kuje. Signal koji se emituje u okolinu je odjek.
Odjeci se detektuju, analiziraju i obradjuju i uz
po
moć kompjutera pretvaraju u sliku (tomo-
gram, sken ili presek).
Princip rada magnetne rezonance
Rad MR zasniva se na kretanju protona iz je -
z gra vodonika koji sadrži spin (mehanički mo -
me nt i magnetni moment).
1,2,4,9,18-20
Ljudsko telo se sastoji od 63% atoma vodo -
nika. Koriste se ato mi vodonika u molekulima
vode i lipida.
Kada nukleusi vodonika (
1
H
1
) vode i lipida
ni su u magnetnom polju, ponašaju se kao slobo -
d ni magneti, nasumice orjentisani (slika 4).
2
Slika 4. Nukleusi vodonika (
1
H
1
) vode i lipida kada nisu u
magnetnom polju ponašaju se kao slobodni magneti,
nasumice su orjentisani
2
U magnetnom polju jezgra vodonika počinju
da se ponašaju kao čigra (spoljašnje magnetno
po lje Zemlje ne može potpuno da orijentiše či g -
ru već je navodi na procesiono kretanje). U sp o l-
jašnjem magnetnom polju spin je u procesiji
(rotira kao žiroskop, tj. kao čigra) oko pravca
po lja nagnutog pod odredjenim uglom (slika 2 i
sl ika 5) i nalazi se u karakterističnoj frekvenciji
po znatoj kao Larmer-ova frekvencija. Pre ce si o -
na frekvencija jednaka je rezonantnoj frekvenci-
ji.
Energija spina u spoljašnjem magnetnom po -
lju, zavisi od ugla koji spin zaklapa sa magnet-
nim poljem, gde svakom uglu odgovara odedje-
na energija. Energetska stanja spina su podelje-
na na diskretne, dobro definisane nivoe. Spin
nu
k
leusa može da se nadje u dva energetska
nivoa – spin gore (paralelan magnetnom polju) i
spin dole (antiparalelan magnetnom polju). Spin
gore je manjeg energetskog nivoa od spin dole.
Dakle, kada se u tunelu MR aparata bolesnik
iz loži snažnom magnetnom polju postaje nam-
ag netisan. Pri tome protoni ne miruju, nego ro ti-
raju oko smera magnetnog polja u kojem se na -
la ze (slično kao što se magnetna igla kompasa
ok reće u Zemljinom magnetnom polju). Uče s ta -
lo st tog rotiranja je Larmer-ova frekvencija, koja
48
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM
Vol. 12 - Broj 1
januar-mart/2014.
je proporcionalna jačini spoljašnjeg magnetnog
polja.
Slika 5. Nukleusi vodonika se u spoljašnjem magnetnom
polju procesiono kreću. Javljaju se dva energetska nivoa –
spin gore i spin dole
2
Jačina namagnetisanosti tela bolesnika zavisi
od broja protona unutar volumena tkiva, odnos-
no od gustine protona. Veliki broj protona uz ro -
ku je jaku magnetnu indukciju koja stvara ele k tr -
i čnu struju u radiofrekventnim kalemovima sm -
e š tenim oko dela tela koji se izlaže magnetnom
po lju.
Spinovi iz jednog energetskog nivoa mogu da
predju u drugi pod uticajem elektromagnetnih
ta lasa (radiofrekvencije - RF), pod uslovom da
je energija elektromagnetnog talasa jednaka en -
er getskoj razlici medju nivoima. Samo spinovi
nukleusa koji procesiraju apsorbuju energiju ko -
ja uzrokuje da se spin nukleusa okrene za 180°
(slika 6).
Jačina MR signala zavisi od jačine magne t -
nog polja. Što je magnetno polje jače, to je MR
signal jači i bolji. Tkiva koja imaju jači magne-
tizam (sadže više protona) dat će jači MR signal
i slika će biti svetlija i obrnuto, tkiva sa manjom
magnetizacijom daju tamniju sliku. Tako nastaje
kontrastna rezolucija dobijene MR slike, odnos-
no mogućnost da se pojedina tkiva razlikuju za -
vi sno od jačine namagnetisanosti koju poseduju
i stvorenog električnog signala na namotajima
smeštenim oko delova tela koji se snimaju.
Apsorbovana energija elektromagnetnog ta -
la sa (radiofrekventni signal - RF) neće ostati u
po budjenom nukleusu za dugo, već će se oslo-
bo diti višak energije u vidu novog elektromag-
ne tnog talasa. Pobudjeni nukleus se vraća u svo -
je prvobitno stanje emitujući radiofrekventni si -
g nal (elektromagnetni talas) u svoju okolinu, pa
se kaže da nukleus odjekuje. Ovi RF signali se
detektuju, analiziraju i obradjuju i uz pomoć ko -
m jutera i daju u vidu slike (slika 7).
Slika 6. Spinovi nukelusa pod uticajem radio frekventnog
signala (RF) prelaze iz jednog energetskog nivoa u drugi
energetski nivo 2
Slika 7. Apsorbovana energija radiofrekventnog signala
(RF) oslobadja se kao višak energije u vidu elektromag-
netnog talasa, dok se pobudjeni nukleus vraća u svoje
prvobitno stanje, dok se oslobodjena energija, u vidu elek-
tromagnetnog talasa, emituje u okolinu, pa se kaže da
nukleus odjekuje
Gustina protona je jedan od činioca koji utiču
na osvetljenost i kontrastnost slike.
Postoji još nekoliko parametara koji utiču na
odnos signala koje emituju pojedini delovi tela.
Najvažniji od njih su vremena kada se registruje
ele ktrični impuls u namotaju, kao i vreme iz me -
dju dve indukcije RF talasima (protoni tkiva
pro laze kroz dva različita vremena relaksacije)
(slika 8 i slika 9):
- Т1- vreme u kojem glavno magnetno polje
vraća većinu svog maksimuma;
- Т2 - vreme u kojem se većine protona (63%)
vraća nakon prestanka indukcije RF signala
nazad u glavno magnetno polje.
januar-mart/2014.
Vol. 12 - Broj 1
49
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM
Т1 relaksaciono vreme (slika 8) ogleda se u
činjenici da po prestanku dejstva RF talasa jez-
gra protona se vraćaju u prethodnu relaksaciju.
Ene rgija se predaje okolini (spin-rešetka). Us po -
s tavlja se longitudinalna relaksacija. Relaksacija
ide po eksponencionalnom zakonu. Uzima se
vr eme potrebno da se obnovi 63% od maksima -
l ne longitudinalne magnetizacije. MR sliku Т
1
relaksacionog vremena daju masti. MR slika do -
bijena u Т
1
relaksacionom vremenu je obrnuta
od MR slika dobijenih u Т
2
relaksacionom vre-
menu. MR slika u Т1 relaksacionom vremenu je
slična CT skenu. Tako npr. moždane komore zb -
og obilja vode (cerebrospinalne tečnosti) su ta -
m ne, tj. crne (слика 10).
Slika 8. Т
1
relaksaciono vreme
2
Т
2
relaksaciono vreme (slika 9) ogleda se u
činjenici da nakon prestanka dejstva RF talasa
pro toni prestaju sinhrono da se kreću. Sve je ma -
nje protona usmereno u istom pravcu. Nastaje
interakcija izmedju molekula (spin-spin). Beleži
se vreme potrebno da se transverzalna magneti-
zacija smanji na 37%. MR slika dobijena u Т
2
relaksaciono vreme daje voda (Н
2
О), npr. cere-
brospinalna tečnost. MR slika u Т
2
relaksaci o -
nom vremenu je obrnuta od MR slike u Т
1
relak-
sacionom vremenu. Moždane komore zbog obil-
ja vode (cerebrospinalne tečnosti) su svetle, tj.
bele (slika 11).
Razlićita tkiva imaju različito trajanje Т
1
i Т
2
relaksacionog vremena.
Kombinacijom virtualnih slika Т
1
i Т
2
vreme -
nu rezolucije dobija se platforma kombinacija
digitalnih slika (slika 12 i slika 13).
Zatim se ocenjuje da li ispitivani organi ima -
ju signal.
Detektovani signali uz pomoć računara se ob -
ra djuju i snimaju u sve tri ravni (x, y, z), a kom-
bi nacijom tih informacija dobija se savršena i
prostrana rezolucija (Т
1
i Т
2
).
Slika 9. Т
2
relaksaciono vreme
2
Slika 10. Grafički prikaz Т
1
relaksacionog vremena. Ak si -
ja lni MR tomogram mozga u Т
1
relaksaciono vreme. Po t -
re bno Т
1
relaksaciono vreme da se dobije MR tomogram
mo zga.
Slika 11. Grafički prikaz Т
2
relaksacionog vremena. Ak si -
ja lni MR tomogram mozga u Т
2
relaksaciono vreme. Po t -
re bno Т
2
relaksaciono vreme da se dobije MR tomogram
mo zga.
Slika 12. Grafički prikaz Т
1
i Т
2
relaksacionog vremena.
Ak sijalni MR tomogram mozga u Т
1
i Т
2
relaksaciono vre -
me. Potrebno Т
1
i Т
2
relaksaciono vreme da se dobije MR
tomogram mozga.
50
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM
Vol. 12 - Broj 1
januar-mart/2014.
Slika 13. Šematski i grafički prikz Т
1
iТ
2
relaksacionog vre-
mena.
Zaključak
Magnetna rezonanca predstavlja budućnost
ra diološke dijagnostike. Rad MR zasniva se na
pri meni jakog homogenog magnetnog polja i sa -
vre
mene računarske tehnike. MR predstavlja
mi nijaturan radiološki informacioni sistem. MR
je nejonizujuća, neinvazivna radiološka metoda
pre gleda, kojom se vizualizuju i dijagnostikuju
ana tomska, morfološka i funkcionalna stanja or -
ga na ljudskog tela. Od relevantnog značaja je i
ad ekvatno znanje iz medicine, radiologije i fi zi -
ke.
Literatura
1. Magnetna rezonantna tomografija. http://sr.wikipedia.
org (Otvoreno: децмбар 2013)
2. MRI basics http://www.cardiff.ac.uk/biosi/research-
sites/emric/basics.html
3. Felix Rоland, Heshiki Atsuko, Hricak Hedving, Chang
Kee-Hyun Chang, Hosten Norbert, Lemke Arne-Jörn:
Magnevist. Monograph.Blackwell Science Berlin.
Vienna. 2001.
4. Sudimac D. Dijana: Magnetna rezonanca. Master rad.
Prirodno-matematički fakultet. Department za fiziku.
Univerzitet u Nišu. Niš. 2013. http://www.pmf.ni.ac.rs
5. Smiljanić Ljubica. Difuzni tenzorski imidžing (TDI)
kod bolesnika sa vaskularnom demencijom. Master
rad. Departemnt za fiziku. Prirodno-matematički fa -
kultet u Novom Sadu. Univerzitet u Novom Sadu.
Novi Sad. 2011.
6. Zhukov L, Barr A: Oriented Tensor Reconstruction:
Tracing Neural Pathways from Diffusion Tensor MRI.
IEEE Visualization 2002, Proceedings of Vis 2002, pp
387-394, 2002.
7. Cekić Sonja, Risimić Dijana, Stanković-Babić
Gordana, Babić Rade, Jakšić Vesna, Jovanović Ivan,
Djordjević-Jocić Jasmina: Papilledema as a diagnostic
challenge – report of three cases. Central European
Journal of Medicine 2012; 7 (1). 103-107.
8. Babić Strahinja. Zdravstveni informacioni sistem.
Seminarski rad. Medicinski fakultet. Univerzitet u
Nišu. Niš. 2012.
9. Babić Strahinja, Ivanković Nemanja: Tehnike snimanja
u magnetnoj rezonanci. Seminarski rad. Medicinski
fakultet. Univerzitet Niš. 2013.
10. Babić R Rade, Milošević Zoran, Djindjić Boris,
Stanković Babić Gordana: Radiološki informacioni
sistem. Acta Medica Medianae 2012; 51 (4): 39-46.
11. Babić R Rade, Milošević Zoran, Stanković Babić
Gordana: Web technology in health information sys-
tem Acta Facultatis Medicinae Naissensis 2012; 29
(2): 81-87..
12. Babić R Rade, Milošević Zoran, Stanković Babić
Gordana: Teleradiology – radiology at distance Acta
Facultatis Medicinae Naissensis 2012; 29 (3): 145-
151.
13. Strahinjić Spira, Babić R. Rade: Prevencija bubrežnih
bolesti. Udžbenik. Medicinski fakultet Niš. Univerz i -
tet u Nišu. Sven – Niš. Niš. 2012.
14. Edward Mills Purcell. http://en.wikipedia.org/wiki/
Edward_Mills_Purcell
15. Felix Bloch http://sr.wikipedia.org/sr/
16. Paul Christian Lauterbur. http://en.wikipedia.org/
wiki/Paul_Lauterbur
17. Sir Peter Mansfield. http://en.wikipedia.org/wiki/
Peter_Mansfield
18. Babić Radomir: Kompjuterizovana medicinska slika.
Naučni podmladak 1982; 14 (3-4): 123-130.
19. Babić Radomir: Nuklearno magnetska rezonancija.
Acta medica Medianae 1983; 22(1): 121-124.
20. Babić Radomir: Mogućnosti primene NMR u medici-
ni. Naučni podmladak 1983; 14 (1-2): 111-115
21. Dušan Mitrović: In memoriam Radomir M Babić
(1932-2006). Acta medica Medianae 2006; 44 (4): 67.
22. Tesla (jedinica): http://sr.wikipedia.org/sr
23. Babić RR, Stanković-Babić Gordana: Medicina u
notafiliji – III deo. Medicinski pregled 2013; 66 (5-6):
268-272.
24. Babić RR: Tesla o X-zracima. Vojnosanitetski pregled.
2006; 11: 979-982.
25. Babić RR: Nikola Tesla i X-zraci. Acta Medica
Medianae 2004; 4: 81-82.
26. Babić RR: Nikola Tesla i osnove rendgenografiranja.
Acta Medica Medianae 2005; 1: 85-87.
27. Babić RR: Nikola Tesla o štetnom dejstvu X-zraka.
Acta Medica Medianae 2005; 3: 67-69.
januar-mart/2014.
Vol. 12 - Broj 1
51
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM
Definicija časopisa
APOLLINEM MEDICUM ET AESCULAPIUM je
ča sopis Podružnice SLD u Leskovcu. Objavljuje ori -
gi nalne radove iz svih grana medicine, stomatologije
i srodnih medicinskih grana, stručne radove, pre
t -
hod na saopštenja, prikaze slučajeva, metode le če -
nja i hirurških tehnika, radove iz eksperimentalne
me dicine, istorije medicine i zdravstva, revijske ra do -
ve po pozivu, radove sa kongresa i sastanaka od r ža -
nih u zemlji i inostranstvu, preglede stručne literatu -
re, pisma glavnom uredniku i sve informacije od zna -
ča ja za razvoj medicine i zdravstva. Radovi i ab
-
strakti sa stručnih sastanaka, simpozijuma i kongre-
sa publikuju se kao supplementum.
Dostları ilə paylaş: |