wizyta

od 2020-09-20

Mikroobrazowanie rezonansem magnetycznym

Od czasu eksperymentów przeprowadzonych przez Laterbur'a obrazowanie rezonansem magnetycznym uległo wielkim przeobrażeniom. Rozwinięto wiele nowych technik obrazowania, głównie opartych na transformacji Fouriera. Postęp techniczny pozwolił na poprawę czułości oraz rozdzielczości tej techniki. W rezultacie powstało mikroobrazowanie rezonansem magnetycznym. Pomimo, iż rozdzielczość tej ostatniej techniki nie jest nadal tak jak np. tomografii rentgenowskiej to ma ona inne zalety.

Obecność gradientów pola magnetycznego podczas ewolucji spinów jądrowych pozwala na kodowanie przestrzenne ich sygnału precesji swobodnej. Analiza fourierowska takiego sygnału daje dwu- lub trójwymiarową mapę intensywności. Na intensywność elementu obrazu wpływ ma nie tylko gęstość spinowa, ale też inne parametry, bezpośrednio związane z właściwościami badanego obiektu: czasy relaksacji podłużnej T₁ i poprzecznej T₂ oraz dyfuzja. Ponadto unikatowa dla tej techniki jest obecność przesunięcia chemicznego. Ta niespotykana w innych metodach duża liczba parametrów może być wykorzystana do otrzymywania obrazów kontrastowanych, ważonych oraz będących mapa danego parametru. W ten sposób jesteśmy w stanie śledzić przestrzenny rozkład oraz zmienność wspomnianych parametrów w obrębie badanego obiektu. Pamiętając, że parametry te są związane z własnościami fizycznymi i chemicznymi materii, mikroobrazowanie jawi się nam jako przydatne narzędzie badania struktury różnych obiektów dostarczające więcej informacji niż metody o lepszej rozdzielczości.

Również ogromną zaletą obrazowania rezonansem magnetycznym jest jego niedestrukcyjność, tzn. w celu obserwacji struktury wewnętrznej obiektu nie musimy poddawać go obróbce mechanicznej. W ten sposób ten sam obiekt można poddawać wielokrotnemu badaniu. Pozwala to na dynamiczne śledzenie procesów zależnych od czasu. Dzięki opisanym powyżej zaletą mikroobrazowanie rezonansem magnetycznym stało się techniką wszechstronnie wykorzystywaną do badania różnorodnych zagadnień z zakresu medycyny, biologii oraz badań materiałowych. Obecnie w naszym zakładzie mikroobrazowanie wykorzystywane jest w dwóch obszarach badawczych: materiałowym i medycznym. Badania materiałowe dotyczą kompozytów polimerowych. Są to kompozyty polietylenu z napełniaczami organicznymi: skrobią i mleczanem wapnia. Z napełniaczami takimi wiąże się nadzieje na przyspieszenie procesu degradacji zawierających je materiałów polimerowych. Dlatego technika mikroobrazowania została użyta do śledzenie procesu wnikania wody do wnętrza kompozytów, obecność wody jest istotnym elementem procesu degradacji. Oraz badania samego procesu degradacji kompozytów w warunkach naturalnych.

Badania medyczne dotyczą możliwości uzupełniania ubytków chrząstki w stawie kolanowym. Wypełnienia takie mają następować na drodze wszczepienia w miejsce ubytku odpowiedniej matrycy organicznej. Do tej matrycy wprowadzane są zdrowe komórki chrząstki, które rozwijając się mają w sposób naturalny odbudować ubytek. Rolą mikroobrazowania ma być śledzenie prawidłowości lub nieprawidłowości w procesie odbudowy takiej chrząstki.

Rys. 1. Obraz rozkładu wody wewnątrz kompozytu polietylenu z dodatkiem 20% mleczanu wody po 20 dniach namaczania.		Rys. 2. Obraz przekroju poprzecznego chrząstki kolanowej królika uzyskany metodą mikroobrazowania rezonansem magnetycznym.