V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
NMR spektroskopie analýza
NMR spektroskopie probíhá tak, zvyšuje frekvence budícího signálu, tento signál přerušovaně napájí cívky
ve vysílacím režimu, nastane vždy přepnutí přijímacího režimu měří intenzita signálu vysílaného
vzorkem umístěným magnetickém poli při zpětné relaxaci magnetických momentů jader. Moderní NMR spektrometry jsou řízeny počítačem, přičemž indukovaný
NMR signál analyzován použitím Fourierovy transformace. Relaxační časy jsou výsledkem vzájemného působení rezonujících jader jejich okolí charakterizují
chemické vlastnosti strukturu vyšetřované tkáně. Relaxační doba T1,
nazývaná někdy spin-mřížková, představuje základní časovou konstantu relaxace magnetických momentů jader
z vychýlené polohy rovnovážné polohy, určené směrem permanentního magnetického pole. vypnutí tohoto pole budou vychýlená
jádra během své precesní rotace vysílat elektromag. Relaxační doba T2, zvaná někdy spin-
spinová, vyjadřuje časovou konstantu, kterou důsledku vzájemné interakce spinů magnetických
momentů sousedních jader, vedoucí defázování precesního pohybu magnetických momentů, klesá magnetizace
v příčném směru x-y: MXY =MXYo e-t/T2. Tato změna
efektivního magnetického pole způsobuje spektru NMR signálu tzv.4.4.
d) Zjednodušené principiální schéma zařízení pro NMR zobrazení. Všechna jádra jednoho isotopu,
vložená téhož magnetického pole, sama sobě měla rezonovat při stejné frekvenci. signál.
Detailní analýzou frekvencí, intenzit multiplicit NMR spektru lze tedy získat informace chemickém složení a
struktuře organických anorganických látek. signálu NMR je
tak zakódována informace okolních atomech molekulách informace chemickém složení struktuře látky.
NMR zobrazení
Metoda MNR sloužila původně jako analytická metoda složení struktury vzorků. Jsou-li však atomy těchto
jader součástí chemických sloučenin, liší rozložení elektronů jejich okolí tyto elektrony způsobují
elektromagnetické stínění jader. chemický posun frekvence.(1-σ), kde
stínící faktor popisující intenzitu stínění, jemně závisí chemickém složení analyzované látky.
Dalším efektem, ovlivňujícím jemnou strukturu NMR spektra, vzájemná interakce jader sousedních
atomů zprostředkovaná valenčními elektrony.4. momenty jader zorientují směru vektoru B.
b) Působením silného magnetického pole mag. definuje jako čas, který poklesne transverzální magnetizace MXY e-
krát. Zachycuje rychlost, s
jakou vychýlené jádro při relaxaci odevzdává energii okolnímu prostředí, přičemž podélná magnetizace směru osy se
k původní hodnotě vrací podle exponenciálního zákona: Mo(1 e-t/T1) Definuje jako doba, kterou
podélná magnetizace při relaxaci dosáhne (1-e)-násobku původní hodnoty Mo, přičemž signál poklesne 63%
(pokud byla provedena excitace magnetického momentu jádra 90°). Efektivní magnetické pole působící jádro pak již není Bo, ale Bo. Rychlost této relaxace (tj.cz/JadRadMetody.4c.3. Vznikla tak metoda NMR zobrazení (NMRI Nuclear Magnetic Resonance Imaging; slovo
"nuclear" často vypouští používá zkratka MRI) obr. Pokrok elektronice a
počítačové technice 70.3.
Relaxační časy
Po vypnutí vysokofrekvenčního budícího pole vychýlená jádra magnetickém poli relaxují vracejí spirálové
dráze zpět původního rovnovážného stavu směru (který zde označíme jako osu "z"), což přijímací
cívce pozoruje jako volné doznívání indukovaného signálu.
Aby bylo možné detekovat NMR signály separátně lokálně jednotlivých míst vyšetřovaného objektu (organismu
či tkáně) pomocí něho vytvořit zobrazení, třeba zajistit prostorově-geometrické kódování souřadnic ve
vyšetřovaném objektu.
a) Magnetické momenty jader analyzované látce mají normálních okolností chaoticky rozházené směry. Frekvence, při níž
nastává rezonanční maximum, určuje druh jádra (nejvyšší pro vodík zmíněných 42,6MHz pro 1Tesla),
intenzita rezonančního maxima určuje koncentraci příslušných atomů vzorku.htm (27 49) [15.2008 12:14:48]
. důsledku těchto interakcí pozoruje rozštěpení rezonančních
maxim studovaných jader 2-4 linie vzdálené cca 20Hz dochází multiplicitě signálu. Nukleární magnetická rezonance.letech umožnil použití signálu NMR pro vytvoření obrazu hustoty protonů ve
vyšetřovaném objektu. doba doznívání) je
ovlivněna interakcí jaderných spinů okolními atomy vzájemnou interakcí mezi jadernými spiny. Toho lze dosáhnout tím, hlavní konstantní homogenní pole superponujeme
http://astronuklfyzika.10. 80. 90°. Jsou často výrazně odlišné pro zdravou nádorovou tkáň.
Doba doznívání rezonančního signálu charakterizuje dvěma relaxačními časy T2.RNDr. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
Obr.
c) Vysláním elektromagnetického pole tato zorientovaná jádra vychýlí směru např
