Az NMR képalkotás alapjai. Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az NMR képalkotás alapjai. Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK"

Lóránd Halász
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Az NMR képalkotás alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK

2 Az NMR alapjai alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK

3 A mágnesség A mágneses erı: F = pp 1 2 r pp 1 2 C ( F C ) C áll 2 2 r r = r = A mágneses dipólus momentum: m = pl ( m= pl) Ahol p a póluserısség [Wb] vag [Vs] A mágneses térerısség: a p elemi mágneses töltésre ható erı mágneses térben arános annak nagságával: F = Hp ahol H a mágneses tér erıssége M = mh A mágneses dipólust az M forgatónomaték f H iránába forgatja φ=0

a p elemi mágneses töltésre ható erı mágneses térben arános annak nagságával: F = Hp ahol H

4 Mágnesség 2 B M= m V A térfogategségre esı mágneses momentum: mágnesezettség vektor v. mágneses polarizáció M=κ H A H mágneses tér képes polarizálni az anagokat κ = szuszceptibilitás Az áram mágneses tere: a keret kifordul a mágneses indukcióvonalak sikjából B=µ H B a mágneses indukció vektor µ = mágneses permeábilitás

mágneses polarizáció M=κ H A H mágneses tér képes polarizálni az anagokat κ =

5 Kvantummechanikai alapok Az atommag mint mozgó objektum impulzusmomentummal rendelkezhet (a nukleonok pálamomentumaiból adódóan) Az nagsága nem lehet tetszıleges 2I+1 irána lehet (azonos energia, degenerált) A vektor értéke nem lehet egenlı a z komponensével P= ħ I( I+ 1) p = ħm z I M = I, I 1, I + 1, I I Ha a neutronok és protonok száma páros I=0 12 C, 16 O, 32 S páratlan I egész szám 2 D, 10 B, 17 O egik páratlan I feles érték 1 H, 13 C, 19 F, 31 P

értéke nem lehet egenlı a z komponensével P= ħ I( I+ 1) p = ħm z I M = I, I 1,...0.

6 Az atommag mágneses momentuma Az impulzusmomentum és töltés mágneses momentum Irána megegezik az impulzusmomentummal eħ µ = gn I( I + 1) = gnµ N I( I + 1) 4πm µ = g µ M M = I, I 1, I + 1, I z N N I I µ = γħ I( I + 1) = γ P µ = γħm z I p γ a giromágneses hánados Miért nevezzük íg?

gnµ N I( I + 1) 4πm µ = g µ M M = I, I 1,...0.

7 A Larmor jelenség

8 Larmor precession Farada (1821) ω = γ B 0 Larmor precession 1890

9 Nature of magnetic force

10 Az atommag mint pörgettő ω= γb0 a körfrekvencia (energia) a külső mágneses tértől függ z M 0 M B 0 x B 0 A parallel és anti-parallel összegzıdik

11 Molekuláris és klasszikus kép kémikusok szeretik z egensúli állapot M 0 =M z x gerjesztett állapot M 0 =M x z populáció inverzió M 0 =M -z spin phsics z x

12 A gerjesztés B 1 B pulse 1. Mivel lehet gerjeszteni? (csak mágnes) 2. A Larmor precesszió és rezonanciferkvencia

13 A kémiai eltolódás (amit a szerveskémikus még jobban szeret) x x x off dwell time receiver on

14 Transzverzális relaxáció (T 2 ) x x x z z z off dwell time 1 receiver on

15 Longitudinális relaxáció (T 1 ) A kvantitatív NMR léneges eleme Lassúbb mint a transzverzális relaxáció x z z z Impulzus szekvenciák várakozási idık!!!!

x z z z 1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0-0. 2-0. 4-0. 6-0.

16 FID és spektrum Lineáris egenletrendszerként LW= 1 π T 2 - Fourier-transzformáció f = iωt ( ω) f ( t) e dt - fázis korrekció

17 What is the gain for chemistr

18 A spin-echo A transzverzális relaxáció legfıbb forrása a tér inhomogenitása Ez kiküszöbölhetı: spin echóval x x x x

19 A történet 1946 Bloch és Purcell (1952 fizikai Nobel díj) 1971 Damadian: a daganatos sejtek relaxációja 1973 Lauterbur: paprika Mansfield: NMR diffrakció 1976 Moor és Hinshaw: emberi test 1993 R. Ernst Nobel díj 1992 Bánai I.: minta lettem

Lauterbur: paprika Mansfield: NMR diffrakció 1976 Moor és

20 Seth Perlman/Associated Press Paul C. Lauterbur shows off his photo of the first magnetic resonance imaging esterda after winning the 2003 Nobel Prize for Phsiolog or Medicine for his discoveries leading to the development

resonance imaging esterda after winning the 2003 Nobel

21 A történet 1946 Bloch és Purcell (1952 fizikai Nobel díj) 1971 Damadian: a daganatos sejtek relaxációja 1973 Lauterbur: paprika 1976 Moor és Hinshaw: emberi test 1992 Bánai I.: minta lettem

22 Bánai István május

23 CT és MRI Nincs akkora sugárterhelés: X RF Kontraszt: elektronsőrőség protonsőrőség Felbontás: növekevı dózis több más

24 Röntgen és MR képek

25 CT és MRI Nincs akkor sugárterhelés: X RF Kontraszt: elektronsőrőság protonsőrőség Felbontás: növekevı dózis több más Axiális sík három ortogonális sík Értelmezés: jól kialakult, orvosi diploma elég egéb szakember segítsége fontos

26 Röntgennel el nem érhetı kép szagittárius axiális koronáris

27 A spin-echó TR x x x x TE

28 T 1 szerinti súlozás (valódi kontraszt) T 2 szerinti eltérések elmosása T 1 szerinti eltérések kiemelése Cerebro-spinális foladék

29 T 2 szerinti súlozás (fordított kontraszt) T 1 szerinti eltérések elmosása T 2 szerinti eltérések kiemelése

30 Protonsőrőség szerinti súlozás hosszú TR, rövid TE T 1 szerinti kontraszt elmosása T 2 szerinti kontraszt elmosása (C protonban gazdag)

31 Tomográfiás egenlet SE ( TR T ) = ρ / 1 TE / T2 1 e e f ( v) f ( v) : áramlási ténező A kép: a függıleges tengelen a protonok intenzitása: szürkeségi skálán (a relaxációs sebesség szerint kontrasztosítva) Avizszintes tengelen a helkoordináta (kettı!) Honnan tudjuk mi hol van? x

32 A kép kialakítása az impulzus csak meghatározott frekvenciá-jú protonokat gerjeszt (B 0 függvéne)

33 Ha nincs gradiens

34 X-riánú gradiens

35 A szeletsík kiválasztása (a minta szeletelése (z gradiens)) Z Z A z iránú gradiens jelöli ki mel réteg kerül a szeletsíkba (kémiai eltolódás)

36 A kép kialakítása Adott a szelet ϕ 1 ϕ 2 ϕ 3 ω 2 ϕ 2 ω 3 ω 2 ϕ 3 ϕ 1 ϕ 2 ϕ 3 ω 2 ϕ 1 ϕ 1 ω 2 ω 2 ϕ 2 ϕ 3 ϕ 1 ϕ 2 ϕ 3 ω 1 ϕ 1 ω 1 ϕ 2 ω 1 ϕ 3 X-iránú grad impulzus Y-iránú gradiens tér

37 Bánai István T 1 súlozott (SA-zsírszerő)

38 Bánai István T 2 súlozott (vízszerő világosak)

39 képek T2 T2/sűrűség sűrűség

40 színes

41 MRS N-acetil-aszpartat, creatin, cholin multiple sclerosis korai diagnózisához

42 MR-termográfia (paracest-kontraszt) Temperature maps of a phantom containing 1 ml of 10 mm Eu(2)- in water at ph 7.0. The temperatures of the air flowing over the sample are indicated in each figure while those reported b imaging are shown b the color bar (in units of C).

43 Veszél ténezık Mágneses tér biológiai hatása(?) Implantátumok (ferromágneses anagok ) Szívritmus-szabálozó Klausztrofóbia Mérgezés

44 Gépek

45 Veszél ténezık Mágneses tér biológiai hatása Implantátumok (ferromágneses ) Szívritmus-szabálozó Klausztrofóbia Mérgezés

46 Ha nincs veszél csinálunk Kontraszt anagok

47 Kontraszt anagok 2 Lejárt a GdDTPA szabadalma (NSF) Gd a természetben

48 Agi felvételek normál és kémiailag kontrasztosított felvételek Gd 3+ (7/2) komplexek alkalmazása

49 Képek (angiográfia)

50 kép Tumor felvétel

Hasonló dokumentumok

palkotás alapjai Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

palkotás alapjai Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK Az NMR képalkotk palkotás alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK Az NMR alapjai alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK Kvantummechanikai alapok Az atommag