Презентация Магнитно-резонансная томография и спектроскопия ЯМР. Биомедицинские приложения онлайн

Содержание слайда: Магнитно-резонансная томография и спектроскопия ЯМР. Биомедицинские приложения Весенний семестр 2015-го года Лекции для биофизиков биофака МГУ Проф. Пирогов Юрий Андреевич Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Физический факультет Учебно-научный межфакультетский и междисциплинарный центр магнитной томографии и спектроскопии (ЦМТС МГУ)

Содержание слайда: Содержание Медицинская физика – что это такое? Томография и радиоспектроскопия как методы диагностики и изучения живых объектов и систем. Томографические методы. МРТ – новые методики и кросс-дисциплинарные проекты Радиоспектроскопия. Перспективы

Содержание слайда: Медицинская физика – что это такое? Радиационная медицина Лазерная медицина Микроволновая терапия Акустические методы Воздействие физических полей на живые организмы Психофизиология Медицинская биофизика Медицинская диагностика Терагностика Молекулярная визуализация Медицинская физхимия

Содержание слайда: Радиационная медицина Ускорители заряженных частиц (прицельное облучение патологий электронными и протонными пучками, распад новообразований) Потоки нейтронов Γ-кванты (Г-скальпель) Кибер-нож (Х-лучи) Ассоциация медицинских физиков и журнал «Медицинская физика»

Содержание слайда: Лазерная медицина Лазерная хирургия (эффекты коагуляции, перфорация сердечной мышцы, разрушение патологических тканей, оптоволоконный скальпель нейрохирурга) Облучение Эндоскопия Лазерная экстракция фармпрепаратов из нанокапсул Лазерная гипертермия Технология искусственных костных тканей Восстановление межпозвоночных хрящевых тканей Офтальмология (лазерная коррекция зрения, приваривание отслоившейся сетчатки)

Содержание слайда: Микроволновая терапия Физиотерапия (УКВ и более короткие волны) СВЧ гипертермия (аппликаторы) Хирургия (СВЧ ланцет с коагуляцией) Терапевтическое действие микроволн миллиметрового диапазона

Содержание слайда: Медицинская акустика Литотрипсия УЗ гипертермия УЗ кавитация Бескровная хирургия (коагуляция)

Содержание слайда: Воздействие физических полей Микроволновая терапия Магнитные поля (постоянные, переменные, высокочастотные, гипертермия, магнитная «нанотерапия») Электрические поля + в комбинации с магнитным полем Акустические (вибрационные) эффекты, метод Илизарова + акустика Полевая акупунктура (СВЧ, УЗИ, лазер)

Содержание слайда: Психофизиология Биотоки, биопотенциалы, биоритмы головного мозга Физика возбуждения нейронов, электрический диполь Электроэнцефалография биопотенциалов коры головного мозга Магнитоэнцефалография биотоков Обратные и прямые задачи диагностики функций головного мозга

Содержание слайда: Медицинская биофизика Связь биомолекулярных (элементарных) процессов с нормой и патологией Расшифровка и «прошивка» (в будущем) программы формирования живых организмов, связь микро- и макропроявлений, ДНК и геном Генная терапия

Содержание слайда: Медицинская диагностика Томография Биолокация (УЗИ, СВЧ, оптоакустика) Метаболомика и метабономика Метод электропроводности Тепловидение и термометрия (ИК и СВЧ) Кардиография (электро- и магнито-кардиография) Полиграф («детектор лжи»), компьютерный face-control

Содержание слайда: Терагностика Хирургия + (МРТ, УЗИ, КТ, оптоволоконный и лазерно-томографический контроль) Гипертермия + интертермометрия (МРТ) Лекарственная терапия + метаболомика, молекулярная визуализация, фармакокинетика

Содержание слайда: Молекулярная визуализация Контрастеры и молекулярные маркеры Лазерное зондирование МРТ визуализация Биоспектроскопия Фармакокинетика стволовых клеток Онкоангиогенез

Содержание слайда: Медицинская физхимия Определение структуры биомолекул Протеомика, взаимодействие белковых молекул Биомолекулярные патологии (болезни Паркинсона, Альцгеймера, рассеянный склероз, коровье бешенство и др.) Наноструктурные лекарства

Содержание слайда: Вход в ЦМТС МГУ в лабораторном корпусе Б

Содержание слайда:

Содержание слайда: ЯМР спектрометр Bruker Ultra Shield 600 MHz (Super-resolution - 0.03 Hz)

Содержание слайда: Рабочая станция спектрометра ADVANCE 600 MHz

Содержание слайда: Препараторская лаборатория

Содержание слайда: Био-спектро-томограф Bruker BioSpec 70/30 URS

Содержание слайда: Научный семинар «Магнитный резонанс в биологии, физике, химии и медицине» Профессор В.И.Польшаков со студентами

Содержание слайда: Томограф ЦМТС МГУ Bruker Tomikon S50 0.5 T

Содержание слайда: История Нобелевских открытий в области томографии и спектроскопии магнитного резонанса В 1979 г. премия по медицине была присуждена Г.Н.Хаунсфилду и А.М.Кормаку за разработку компьютерного рентгеновского томографа; в 1991 г. премию по химии получил Р.Эрнс за развитие методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса, а в 2002 г. - К.Вютрих за разработку ЯМР-спектроскопии для определения третичной структуры макромолекул в растворе. В 1946 г. американские физики Ф.Блох и Р.Парселл независимо друг от друга открыли явление ядерного магнитного резонанса для жидкостей и твердых тел. В.Л.Гинзбург и А.А.Абрикосов получили Нобелевскую премию 2003 г. за работы в области теории сверхпроводимости. В том же году в области физиологии и медицины Нобелевская премия присуждена П.Лаутербуру и П.Мэнсфилду. ЭПР открыт Е. К. Завойским в 1944. Начиная с 1922 в ряде работ высказывались соображения о возможности существования ЭПР. Попытка экспериментально обнаружить ЭПР была предпринята в середине 30-х гг. нидерландским физиком К. Гортером с сотрудниками. Однако ЭПР удалось наблюдать только благодаря радиоспектроскопическим методам, разработанным Завойским. ЭПР — частный случай магнитного резонанса. Из статьи Ю.А.Владимирова в журнале «Природа»

Содержание слайда: Магнитно-резонансная томография Регистрация радиоизлучения возбужденных ядер на частоте ларморовой прецессии магнитных моментов Достоинства - Многообразие параметризации сигнала и формирования контраста изображений (по временам релаксации Т1-, Т2-, плотности резонансных ядер, скорости флюидов и др.) - Отображение вариаций плотности мягких тканей - Высокое разрешение Недостатки - Недостаточно высокое быстродействие (зависит от величины магнитных полей) - Гелиевая криогеника магнитов - Радиационная (радиочастотная) нагрузка

Содержание слайда: Лауреаты Нобелевской премии 2003 года Нобелевская премия в области физиологии и медицины за 2003 г. присуждена П. Лаутербуру и П. Мэнсфилду за решающий вклад в изобретение и развитие метода магнитной резонансной томографии

Содержание слайда: Магнетизм протона

Содержание слайда: Протоны в магнитном поле – формирование макроскопической намагниченности

Содержание слайда: Магнитный момент в поле В0

Содержание слайда: Квазиклассическая модель протона в магнитном поле

Содержание слайда: Суммарная намагниченность протонов в магнитном и ЭМ полях

Содержание слайда: Радиочастотный импульс

Содержание слайда: Уравнение Блоха

Содержание слайда: Движение вектора намагниченности под действием РЧ импульса

Содержание слайда: Процесс продольной релаксации

Содержание слайда: Поперечная релаксация

Содержание слайда: Т1,2 в различных тканях

Содержание слайда: Спиновое эхо

Содержание слайда: Мультиэхо

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Заключение Сегодня мы познакомились с основами МРТ и ЯМР спектроскопии и рядом новых перспективных методов медицинских МРТ исследований На следующей лекции рассмотрим, как проводятся преклинические МРТ и ЯМР исследования на малых животных с применением высокопольных (7 Тл и более) биоспектротомографов типа BioSpec (ниже даны 3 информационных слайда)

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Glioma С6, в/в липосомы with Gd

Содержание слайда: Спасибо за внимание