1. Исследования магнитного резонанса наночастиц оксида железа

2. 1. Обзор и теоретические вопросы мр наночастиц оксида железа

3. 1.1 Классификация контрастирующих веществ

Огромное значение для точности диагностических исследований имеет контраст МР-изображений, который определяется, прежде всего, интенсивностью сигнала. Вещества, способствующие изменению интенсивности сигнала, называются МР-контрастными агентами.

На контраст изображений в МРТ влияют в первую очередь такие параметры, как магнитная восприимчивость, протонная плотность, а также времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации. Учитывая большую сложность изменения содержания воды в тканях, основой для разработки веществ, способных улучшить контраст МР-изображений, являются их магнитные свойства и их влияние на магнитную восприимчивость и изменение времен релаксации.

Под влиянием внешнего магнитного поля различные вещества обладают способностью намагничиваться. Эта способность и называется магнитной восприимчивостью. В зависимости от значения магнитной восприимчивости все вещества можно разделить на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Диамагнетики обладают отрицательной магнитной восприимчивостью, χ < 0. Парамагнетики − слабой положительной магнитной восприимчивостью, χ > 0. Для суперпарамагнетиков характерна магнитная восприимчивость на 2 – 3 порядка большая, чем у парамагнетиков. Ферромагнетики обладают сильной положительной магнитной восприимчивостью, χ >> 0.

Большинство разрабатываемых в настоящее время МР-контрастных веществ [9] либо парамагнетики, либо суперпарамагнетики.

Все контрастные вещества делятся на позитивные и негативные.

Позитивные контрастные вещества оказывают одинаковое влияние на времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации (T₁ и T₂). Вследствие того, что спин-решеточное время релаксации оказывается намного больше времени спин-спиновой релаксации тканей, при малых дозах позитивного контрастного агента преобладает эффект сокращения времени T₁ релаксации. В результате этого на T₁-взвешенных томограммах ткани, накопившие контрастное вещество, оказываются более яркими. Большинство парамагнитных контрастных веществ позитивны.

Из позитивных контрастных веществ наибольшее применение в клинической МРТ получили парамагнитные низкомолекулярные комплексы гадолиния (Gd) − неспецифичные внеклеточные контрастные вещества, которые не проникают через неповрежденный гематоэнцефалический барьер. Усиление контраста при исследовании здорового головного мозга наблюдают только в тех местах, где гематоэнцефалический барьер отсутствует. При этом увеличение интенсивности сигнала в норме встречают, например, в сосудистых сплетениях, в области гипофиза и воронки, твердой оболочки головного мозга, а также от кровеносных сосудов, особенно после первого прохождения болюса контрастирующего агента. Патологическое нарушение приводит к исчезновению гематоэнцефалического барьера и проникновению контрастного вещества в межклеточное пространство, в результате чего происходит локальное изменение времени спин-решеточной релаксации T₁. Это имеет большое диагностическое значение для определения морфологической структуры областей, в которых отмечается высокая проницаемость гематоэнцефалического барьера или признаки его отсутствия, как правило, сопровождающиеся нарушениями перфузии или увеличением объема внеклеточной жидкости. Это зачастую наблюдается при первичных и вторичных опухолях, воспалительных и демиелинизирующих заболеваниях. Негативные контрастные вещества снижают интенсивность сигнала в области их накопления, сокращая или T₂. К ним относятся суперпарамагнетики и ферромагнетики. Ферромагнитные вещества состоят из постоянно намагниченных мелких частиц. При уменьшении размера последних их постоянные магнитные свойства исчезают, и такие частицы называют суперпарамагнитными [58]. В зависимости от размера и покрытия они также могут стать веществами, воздействующими на T₁.

Ферромагнетики и суперпарамагнетики создают локальные градиентные магнитные поля, которые нарушают однородность магнитного поля. Время спин-спиновой релаксации T₂ уменьшается благодаря диффузии воды в этих градиентных полях. Однако основной эффект этого процесса − сокращение , поэтому влияние таких контрастных веществ наиболее заметно при использовании градиентных последовательностей, когда -эффекты наиболее выражены.

Влияние ферромагнетиков и суперпарамагнетиков на T₂ и называют эффектом восприимчивости, который увеличивается пропорционально квадрату напряженности магнитного поля.

Негативные контрастные агенты применяются в тех случаях, когда необходимо снизить сигнал от нормальной ткани для выделения патологических очагов. Так, накапливаясь в ткани печени, негативный МР-контрастный агент снижает интенсивность сигнала от ткани печени, на фоне чего инородные образования остаются светлыми (рисунке 6) [9].

Рисунок 6 − T₂-взвешенные томограммы без контрастирования (a) и после контрастного усиления (b)

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к разработке контрастных агентов, являются их безопасность для пациента, а также распределение по тканям, переносимость и элиминация из организма.

Контрастные вещества разрабатывают не только для протонной МР-томографии. Можно воспользоваться магнитными свойствами ядер, отличных от ¹H(например,¹⁹F). Возможность применения перфторированных соединенийinvivoбыла продемонстрирована при исследовании вентиляции и перфузии легких [59].