ПОДРОБНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ТЕРАПИИ MBST
Ниже мы хотели бы более подробно описать техническую сторону терапевтической технологии ядерно-магнитного резонанса MBST, которая является усовершенствованием технологии МРТ, и показать их сходство и различия.
Прежде всего следует упомянуть, что как при МРТ (ядерно-магнитная резонансная томография), так и во время ядерно-магнитной резонансной терапии MBST человеческое тело не подвергается вредному облучению. Вместо этого магнитно-резонансные томографы и терапевтические аппараты MBST используют магниты и радиосигналы, чтобы повлиять на атомы водорода в теле и предоставить кратковременную возможность измерения. Эти изменения позволяют компьютеру сделать снимки внутренней части тела человека и показать измененные ткани. В терапии MBST клетки и группы клеток определенного вида ткани подвергаются молекулярно-биологической стимуляции, что помимо естественных регенеративных процессов должно запустить механизмы самовосстановления.
Оба метода не причиняют боли, и, как на сегодняшний день известно, не подвергают организм нагрузкам. Пациент не замечает процессов, происходящих внутри него.
Ядерно-магнитная резонансная томография или магнитно-резонансная томография (МРТ)
Физический феномен ЯМР (ядерно-магнитного резонанса) впервые был описан в 1946 году Феликсом Блохом и Эдвардом Парселлом (Блох —1946 г.; Парселл и др. — 1946 г.): ядра атомов, возбуждаемых электромагнитными полями, являются измеряемыми источниками энергии. За это в 1952 году они были награждены Нобелевской премией по физике. <20 лет спустя Лотербур смог показать, что ядерно-магнитный резонанс можно использовать для визуализации пространственных структур (Лотербур — 1973 г.). Методы визуализации начали применяться в медицинской диагностике только в начале 1980-х годов. Магнитно-резонансная томография (МРТ) сделала революцию в радиологической диагностике.
Принцип работы МРТ
Ядра с нечетным числом нуклонов обладают свойством спина, т. е. они имеют собственный момент импульса (англ.: «spin»). С электрическим зарядом, выполняющим это вращательное движение, связан магнитный момент (µ), потому что движущийся электрический заряд создает магнитное поле. Используются ядра водорода, так как, имея только один протон, они являются самыми простыми атомными ядрами с нечетным числом нуклонов. Тело человека состоит почти на 70 % из атомов водорода, т. е. это самый распространенный атом.
Магнитное поле в МРТ
В естественной среде магнитные моменты атомных ядер ориентированы хаотически. При этом векторы намагниченности отдельных атомов взаимно компенсируют друг друга, поэтому измеряемая намагниченность не возникает. Это также применимо для атомов водорода в человеческом теле.
Если поместить человека в магнитное поле, магнитные моменты будут выстраиваться параллельно или антипараллельно в соответствии с силовыми линиями поля. При этом в поле преобладает параллельная ориентация с меньшей энергией, что приводит к результирующей намагниченности вдоль приложенного внешнего магнитного поля. Однако, это состояние невозможно измерить, поскольку обнаружить можно только изменения поперек приложенного магнитного поля.
Вектор намагниченности в МРТ
Вектор намагниченности — это сумма параллельно ориентированных магнитных моментов отдельных атомов водорода. Он имеет момент импульса, состоящий из «спинов» отдельных атомов. Этот момент импульса соответствует движению гироскопа и определяется как ларморовская прецессия. Отдельные атомы отличаются частотой ларморовской прецессии. Для водорода ω составляет прим. 65 МГц при 1,5 Тл и поэтому находится в диапазоне радиоволн. Эта частота прецессии также называется ларморовской частотой или резонансной частотой и пропорциональна силе приложенного магнитного поля (B0). Если прецессирующий вектор (суммарной) намагниченности отклоняется под воздействием внешних факторов, изменяется ориентация вектора, который можно измерить только снаружи
Уравнение Лармора описывает взаимозависимость этих параметров следующим образом: ωo = γ B0 (где γ — это гиромагнитное отношение, специфический для каждого атома, постоянный коэффициент пропорциональности)
Феномен ядерно-магнитного резонанса
Ядра водорода получают дополнительную энергию, их оси прецессии отклоняются от силовых линий постоянного магнитного поля. Этого отклонения можно достичь только при подаче энергии извне. В МРТ это осуществляется с помощью кратковременного высокочастотного импульса (импульсный ядерно-магнитный резонанс) с частотой прецессии атомов водорода.
Время релаксации
Вектор намагниченности в своей ориентации восполняет прецессию атомов. Угол его отклонения зависит от длительности импульса. После выключения импульса вращающийся вектор намагниченности проявляет тенденцию к возврату в исходное, низкоэнергетическое состояние с параллельной внешнему магнитному полю ориентацией. Однако, спиновая система может отдать полученную от высокочастотного импульса энергию только путем ее передачи в свое окружение, т. е. в кристаллическую решетку или смежным атомам. Так называемое время релаксации Т1 — это величина взаимодействия магнитных моментов ядер с кристаллической решеткой (син.: время спин-решеточной релаксации или время продольной релаксации). Время релаксации Т2 (син.: время спин-спиновой релаксации, время поперечной релаксации) характеризирует интенсивность взаимодействия магнитных моментов ядер между собой.
Различные ткани обладают разным временем релаксации Т1 и Т2 и различной плотностью протонов. Чтобы получить максимально контрастное изображение и отобразить на снимке различные ткани, ядерно-магнитный резонансный томограф должен делать снимки с разными настройками. В зависимости от изображения снимки обозначаются как Т1-, Т2-взвешенные изображения и изображения, взвешенные по протонной плотности. Таким образом различные ткани четко выделяются за счет разного содержания жира и воды. На Т1-взвешенных изображениях жир и костный мозг — светлые, внутренние органы, жидкости в организме и кости — темные. На Т2-взвешенных изображениях жидкости — светлые, жир и кости — темные. На изображениях, взвешенных по протонной плотности, жир — светлый, а жидкости — темные.
Таким образом, продольная релаксация (Т1) описывает процесс возобновления ориентации или размещения магнитных моментов вдоль силовых линий внешних магнитных полей в течение определенного времени. Поперечная релаксация (Т2) наоборот обозначает процесс расфазировки ядер, синхронно прецессирующих после получения высокочастотного импульса, за счет взаимодействия отдельных магнитных моментов между собой.
Оба процесса релаксации (T1 + T2) происходят параллельно, вызваны взаимодействиями спина с его окружением, позволяют отобразить биофизические характеристики исследуемого материала и могут измеряться с помощью приемной катушки ядерно-магнитного резонансного томографа.
Последовательности в МРТ
На интенсивность сигнала ЯМР в определенный момент времени влияет напряженность приложенного магнитного поля и другие параметры. Значимость влияния отдельных параметров на сигнал можно установить по-разному путем создания импульсной последовательности. Различия тканей при релаксации могут сглаживаться либо выделяться. Специальное кодирование позволяет соотнести сигнал с местом его возникновения и определить его расположение в пространстве. Интенсивность измеренного сигнала воспроизводится как значение яркости элемента изображения (воксель).
Мощность магнитов в МРТ · Тесла
Ядерно-магнитный резонансный томограф — это очень большой аппарат, который содержит очень мощные, цилиндрические магниты. На сегодняшний день в клиниках используются ядерно-магнитные резонансные томографы с магнитами, индукция магнитного поля которых составляет 1,5 или 3 Тл, реже 7 Тл и больше (сверхвысокопольный МРТ). Более высокие значения индукции магнитного поля увеличивают точность аппаратов и улучшают разрешение, так как регистрируется больше протонов водорода.
В этой связи для получения четкого, контрастного изображения очень важно, чтобы во время МРТ реагировали все протоны водорода во всех видах тканей. Терапия MBST наоборот заставляет реагировать только один вид ткани и не требует магнитов такой большой мощности. В ней используется подходящая напряженность магнитного поля, требуемая для возбуждения протонов водорода в нужной ткани.
РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ МРТ И ТЕРАПИЕЙ MBST!
Как получить хороший МР-снимок, и какое влияние это имеет на терапию MBST?
На снимке стопы можно четко увидеть разные детали, например, голеностопный сустав, большеберцовую кость, икроножные мышцы, ахиллесовые сухожилия или кожу. Такая точность деталей достигается разными последовательностями и точным взвешиванием снимков, чтобы выделить специфические для определенного вида ткани особенности/различия для диагностических целей.
В терапии MBST применяется последовательность импульсов, чтобы целенаправленно воздействовать на специфическую ткань, например, хрящ. С помощью технологии ядерно-магнитного резонанса MBST подлежащая лечению ткань, в данном случае клетки хряща, получает энергию, которая должна запустить регенеративные процессы и механизмы самовосстановления.
Напряженность магнитного поля, градиенты и сопутствующие стучащие звуки
МРТ — это очень большой аппарат, устанавливаемый в специально экранированном помещении. Чтобы сохранить надлежащее качество снимка, никакие другие радиоволны или электроприборы не должны нарушать ход обследования.
Магнитно-резонансный томограф не подвергает пациентов воздействию однородного магнитного поля. С одной стороны тела оно сильнее, с другой — слабее. Так возникает градиент магнитного поля, т. е. регистрируется только тонкий слой протонов. Если этот слой облучается радиоволной соответствующей ларморовской частоты, возбуждаются только эти протоны, и приемная катушка регистрирует только сигналы от них.
Технология МРТ создает другие градиенты поперек и перпендикулярно плоскости изображения. Они разбиваются на столбцы и строки, и их можно считать как таблицу. Каждый раз, когда эти градиентные поля включаются и выключаются, так называемые «силы Лоренца» воздействуют на катушки, что приводит к появлению типичных для МРТ стучащих звуков.
Терапия MBST не нуждается в таких мощных магнитах и таком большом количестве электрической энергии, как МРТ. Поэтому терапевтический аппарат MBST работает почти бесшумно.
Технология ядерно-магнитного резонанса MBST использует адиабатическое быстрое прохождение (англ. adiabatic fast passage, сокр. AFP). Это — метод инверсии ориентации ядерных спинов и условие для ядерно-магнитного резонанса. WIKIPEDIA » Создание повторяющихся последовательностей спинового резонанса по принципу адиабатического быстрого прохождения позволяет создать условия ядерно-магнитного резонанса в слабых магнитных полях. Таким образом условие ядерно-магнитного резонанса можно использовать в системах малых и средних размеров. Этот метод применяется в ядерно-магнитной резонансной терапии. Для ядерно-магнитной резонансной терапии требуются три взаимодействующих магнитных поля. Во-первых, статичное главное магнитное поле, во-вторых, параллельное ему модулированное магнитное поле, в-третьих, переменное магнитное поле, удовлетворяющее условие резонанса и перпендикулярное к двум другим полям. При этом напряженность модулированного магнитного поля проходит вокруг статического поля, в то время как частота остается неизменной. При падении напряженности дополнительно активируется переменное магнитное поле. Целью является соотнести частоту модулированного магнитного поля со временем спин-решеточной релаксации. Типичное магнитное поле создается катушкой Гельмгольца.
МРТ · Клаустрофобия и длительное нахождение в лежачем положении
В большинстве случаев во время МРТ пациенты помещаются в длинные трубы и должны лежать в них максимально неподвижно на протяжении всего обследования. При движениях снимки могут получиться нечеткими, и нужно будет повторить обследование. Это увеличивает время пребывания пациента в аппарате. Поэтому пациенты с клаустрофобией или ввиду других обстоятельств часто принимают успокоительное для проведения обследования.
Терапевтические аппараты MBST имеют открытую конструкцию, что позволяет пациентам свободно двигаться во время лечения. Поскольку четкое изображение не является целью, неподвижное лежачее положение не требуется. Во время лечения пациент может расслабиться и читать книгу, слушать музыку или даже спать.
Ниже можно ознакомиться еще с некоторыми техническими деталями: выдержка из патентного описания
АКТИВИЗАЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
В основе изобретения лежит весьма неожиданное познание, что положительный терапевтический эффект лечения магнитными полями сводится к имитации движения посредством сигналов спинового резонанса. В человеческом, животном или другом биологическом теле магнитные моменты, например, импульсы электронов или ядерные спиновые моменты, выстраиваются под воздействием магнитного поля земли и создают таким образом макроскопическую намагниченность. Каждое движение части тела приводит к незначительному изменению направления этой намагниченности. Пока направление намагниченности не параллельно направлению магнитного поля земли, намагниченность прецессирует с частотой ок. 2000 Гц в магнитном поле земли и наводит в окружении переменное напряжение с той же частотой. Это наведённое напряжение можно измерить наружной катушкой, оно находится в мВ-диапазоне. Однако, наведенное напряжение в теле значительно больше ввиду маленьких расстояний. Нервная система человека регистрирует это напряжение и распознает таким образом движение. Как следствие активируется обмен веществ, так как для работы мышц требуется энергия.
Разные болезни ограничивают движение пациентов и его обмен веществ. Изобретенное устройство и метод вызывают предопределенное и направленное вращение спинов или создаваемой спинами макроскопической намагниченности в ткани. Таким образом в отношении спинового резонанса, создаваемого в теле магнитным полем земли, организм вводится в заблуждение относительно движения, которое в реальности не происходит. Для этого изобретенное устройство создает подходящие магнитные поля, которые изменяют ориентацию спинов и/или намагниченности так, что имитируется движение части тела, расположенной в зоне терапии.
ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
Ядра атомов в тканях пациента определяют частоту спинового резонанса в магнитных полях или обладают ею. При этом частота резонанса взаимосвязана с напряженностью магнитного поля. Например, для атомов водорода применимо уравнение F[кГц] = 4,225 Н [Гс], где F — частота ядерно-магнитного резонанса в килогерцах, Н — напряженность магнитного поля в гауссах.
Например, частота ядерно-магнитного резонанса составляет 16,9 кГц при магнитном поле 4 Гс. Предпочтительно, создано второе устройство для создания переменного магнитного поля. Оба устройства для создания первого и второго магнитного поля образуют классическую установку для создания ядерно-магнитного резонанса.
При этом второе магнитное поле колеблется, предпочтительно, с частотой спинового резонанса, которая в основном определяется типом частиц, элементов или химических соединений в теле и напряженностью первого магнитного поля. Возникшая частота спинового резонанса, предпочтительно, находится в диапазоне от 1 кГц до 1 МГц, в частности, предпочтительно, от 2 кГц до 200 кГц и в большинстве случаев, предпочтительно, на уровне прим. 100 кГц.
Согласно одной из форм осуществления изобретения поле облучения можно изменять по времени так, что с помощью временного изменения поля облучения можно изменить ориентацию спинов и/или создаваемой спинами макроскопической намагниченности так, что в магнитном поле земли можно имитировать движение части тела, расположенной в зоне терапии.
Предпочтительно, первое магнитное поле включает в основном параллельное или антипараллельное наложение предпочтительно постоянного третьего магнитного поля, которое, предпочтительно, создается фиксированными магнитами или ферритами, и, предпочтительно, изменяющегося по времени четвертого магнитного поля, которое, предпочтительно, создается фиксированными магнитами вспомогательных катушек. При этом напряженность третьего магнитного поля, предпочтительно, составляет от 0,5 Гс до 500 Гс, предпочтительно, от 10 Гс до 50 Гс и предпочтительнее от 23 Гс до 24 Гс.
Четвертое магнитное поле, которое также можно обозначить как модулирующее поле, колеблется периодически и предпочтительно регулярно в диапазоне, предпочтительно, от −10 Гс до +10 Гс, предпочтительно от −1 Гс до +1 Гс и предпочтительнее от −0,5 Гс до +0,5 Гс, последний диапазон примерно соответствует напряженности магнитного поля земли.
Специалисту очевидно, что третье магнитное поле представляет постоянное основное поле, а четвертое магнитное поле — амплитудную модуляцию первого магнитного поля. Предпочтительно, четвертое магнитное поле описывает симметрическое треугольное или пилообразное колебание прим. 0 Гс, так что первое магнитное поле колеблется со значением третьего магнитного поля или постоянного магнитного поля. Следовательно, амплитуда электромагнитных волн первого магнитного поля, предпочтительно, модулирована сигналом треугольной форме. При этом математическое условие резонанса удовлетворяется, только если четвертое поле исчезает.
При этом напряженность третьего магнитного поля как минимум в 4 раза, 10 раз или 20 раз больше максимальной напряженности четвертого магнитного поля. Если второе магнитное поле как переменное поле излучается с частотой, которая соответствует частоте спинового резонанса частиц в ткани в третьем магнитном поле, перпендикулярно к первому магнитному полю, такое размещение приводит к созданию так называемого адиабатического быстрого прохождения.
Предпочтительно второе магнитное поле или переменное поле обладает различной напряженностью во время увеличения или уменьшения фронта импульса первого магнитного поля. Предпочтительнее второе магнитное поле излучается во время уменьшения фронта импульса первого магнитного поля и выключается во время уменьшения фронта импульса или наоборот. Таким образом спины или макроскопическая намагниченность адиабатически изменяет ориентацию от направления основного поля в течение «времени включенного состояния» второго магнитного поля и расслабляются в течение «времени выключенного состояния» второго магнитного поля.
Поэтому предпочтительно частота четвертого магнитного поля или амплитудная модуляция первого магнитного поля согласована со временем спин-решеточной релаксации частиц ткани. Это приводит к предпочтительной длительности периода модуляции первого магнитного поля от 1 мс до 10 с, предпочтительно от 10 мс до 1 с и предпочтительнее на уровне 200 мс. В качестве альтернативы расположению для адиабатического быстрого прохождения второе магнитное поле или переменное поле излучается коротким импульсом, так называемым 90-градусным или 180-градусным импульсом.
(1) Источник · Robert Koch-Institut (Hrsg) (2012) Daten und Fakten: Ergebnisse der Studie »Gesundheit in Deutschland aktuell 2010«. Beiträge zur Gesundheitsberichterstattung des Bundes. RKI, Berlin (Институт имени Роберта Коха (авт.) (2012) «Данные и факты: результаты исследования „Здоровье в Германии сегодня (2010 год)“. Доклады о состоянии здоровья граждан Федерации». Институт имени Роберта Коха, Берлин).