12.1. ФЕНОМЕН ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА И УСТРОЙСТВО ТОМОГРАФОВ
Магнитно-резонансная томография - метод получения послойного изображения внутренних органов и тканей организма человека и животных с помощью феномена ядерно-магнитного резонанса, открытого в 1946 г. физиками Ф. Блохом и Э. Перселлом (Нобелевская премия по физике присуждена в 1952 г.). Ядерно-магнитный резонанс - физическое явление, основанное на свойствах ядер некоторых атомов (например, протонов водорода), помещенных в электромагнитное поле, под воздействием радиочастотных импульсов вначале поглощать, а затем излучать энергию. Эта энергия в виде сигналов регистрируется и преобразуется мощной компьютерной системой.
В 1973 г. американский ученый П. Лотербур предложил дополнить феномен ядерно-магнитного резонанса
наложением градиентных магнитных полей для пространственной локализации сигнала. С помощью протокола реконструкции изображений, использовавшегося в то время при проведении компьютерной томографии, ему удалось получить первую магнитно-резонансную томограмму. Для исследования человеческого организма МРТ стали использовать с 70-х гг. Метод постоянно совершенствуется, и сферы его применения расширяются. В настоящее время МРТ используют для диагностики заболеваний головного и спинного мозга, опорнодвигательного аппарата, лор-органов, сердечно-сосудистой системы, органов брюшной полости, мочевыводящей и женской половой системы, а также патологии со стороны желез внутренней секреции.
Магнитно-резонансное исследование основано на способности ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи. Этим свойством обладают ядра, содержащие нечетное число нуклонов, в частности атомов 2Н, 2С, F и Р. Эти ядра отличаются ненулевым спином и соответствующим ему магнитным моментом. Каждое ядро атома водорода содержит один протон, ведущий себя как маленький магнит благодаря тому, что обладает положительным зарядом и спином - способностью вращаться вокруг своей оси. Из всех природных изотопов наиболее восприимчивым к действию магнитного поля является ядро атома протия (водорода 1H), состоящее из одного протона. Поэтому молекулы, содержащие атомы водорода (например, вода, органические соединения), вызывают особый интерес у исследователей ядерно-магнитного резонанса.