Магнитно резонансный томограф. Магнитно-резонансная томография. Лечение нарушения обмена веществ в тканях и других болезней

Буквально три-четыре столетия назад докторам приходилось ставить диагноз, не имея ничего точнее рентгенологического исследования. Даже тогда было диковинкой, о которой мало кто что-либо слышал. Сейчас столько точных исследований, которые помогают дать четкое представление о той или иной патологии, ее размерах, форме и опасности. Среди таких диагностических процедур . В чем же ее принцип?

За принцип этой диагностической процедуры взят феномен ЯМР (), при помощи которого можно получить послойное изображение органов и тканей организма.

Ядерно-магнитный резонанс – это физическое явление, которое заключается в особенных свойствах ядер атомов. При помощи импульса радиочастотной природы в электромагнитном поле в виде особого сигнала излучается энергия. Компьютер отображает и запечатлевает эту энергию.

ЯМР дает возможность все знать об организме человека из-за насыщенности последнего атомами водорода и магнитных свойств тканей организма. Установить, где находится тот или иной атом водорода, можно благодаря векторному направлению протонных параметров, которые делятся на две расположенные по разные стороны фазы, а также их зависимости от магнитного момента.

Принцип работы МРТ

При помещении ядра атома во внешнее магнитное поле, момент магнитной природы направится в противоположную сторону от магнитного момента поля. Когда на определенный участок организма воздействует с той или иной частотой, некоторые протоны изменяют свое направление, но затем все снова возвращается на круги своя. На этом этапе при помощи специальной системы в компьютере производится сбор данных, полученных с томографа, регистрируются несколько «расслабленных» ядер атома.

Что такое магнитно-резонансная томография?

МРТ — на сегодняшний день единственный метод лучевой диагностики, который может дать наиболее точные данные о состоянии организма человека, метаболизме, строении и физиологических процессах в тканях и органах.

Во время исследования создаются снимки отдельных участков организма. Органы и ткани отображаются в разных проекциях, что дает возможность увидеть их в разрезе. После врачебной оценки таких снимков можно сделать достаточно точные выводы об их состоянии.

Принято считать, что МРТ была основана в 1973 году. Но первые томографы существенно отличались от современных. Качество их изображения было низким, хотя они и были , чем томографы сегодняшнего дня. Прежде чем появились томографы, имеющие вид современных и работающие также качественно и точно, над их усовершенствованием трудились величайшие умы мира.

Современный магнитно-резонансный томограф – это высотехнологичное устройство, работающее благодаря взаимодействию магнитного поля и радиоволн. Прибор выглядит как тоннельная труба с выдвижным столом, на котором и размещают пациента. Работа этого стола устроена так, что может перемещаться в зависимости от томографического магнита.

Пример современного аппарата МРТ

Обследуемый участок окружают радиочастотные датчики, считывающие сигналы и передающие их на компьютер. Полученные данные обрабатываются на компьютере, вследствие чего и получается точное изображение. Эти снимки записывают на пленку либо на диск.

В результате получается не снимок , а точное изображение необходимого участка в нескольких плоскостях. Можно посмотреть мягкие ткани в различных разрезах, при этом костная ткань не отображается, а значит – и мешать не будет.

При помощи этой методики можно визуализировать сосудистое русло, органы, различные ткани тела, нервные волокна, связочный аппарата и мышцы. Можно оценить , измерить температуру любого органа.

МРТ бывает или без него. Контраст делает аппаратуру более чувствительной.

Сам совершенно безболезненен. в свой организм никак не ощущается. Зато ощущается множество различных специфических для данной процедуры звуков: различных сигналов, постукиваний, разных шумов. В некоторых клиниках выдают специальные беруши, чтобы пациента не раздражали эти звуки.

Нужно учесть один немаловажный нюанс. Во время процедуры пациента , который представляет собой тоннелеобразный магнит. Есть люди, которые боятся закрытых пространств. Страх этот может быть различной интенсивности – от небольшого беспокойства до паники. В некоторых лечебных учреждениях есть для таких категорий пациентов. Если же такого томографа нет, то нужно рассказать о своих проблемах доктору, он назначит успокоительное перед исследованием.

Для каких исследований больше всего подходит?

Без магнитно-резонансной томографии не обойтись при диагностике таких состояний:

многие недуги воспалительного характера, например, ;
нарушения головного и спинного мозга ( , );
опухоли, как доброкачественные, так и злокачественные. Этот единственный метод, который предоставляет самые точные данные о метастазах, позволяет видеть даже самые мелкие, которые при других исследованиях незаметны. Помогает выяснить, уменьшаются ли они после проведенной терапии или, наоборот, увеличиваются;
(сосудистые нарушения, пороки сердца);
травмы органов и ;
для определения эффективности проведенного оперативного лечения, химиотерапии и лучей;
инфекционные процессы в суставах и костях.

Преимущества и недостатки МРТ

У каждой методики есть свои положительные стороны и свои минусы. Среди плюсов этого исследования отмечают:

методика не вызывает боли или каких-нибудь неприятных ощущений, кроме звуков, которые издает аппарат при работе;
нет никакого вредного радиоактивного излучения, которое присутствует, к примеру, при рентгенологических методах;
после процедуры получаются изображения высокого качества, контрастные вещества не причиняют таких побочных эффектов, как при рентгеновском исследовании;
не нужна никакая ;
исследование является самым информативным и точным среди других, известных ныне.

Исследование дает возможность получить точные и достоверные данные о строении, размерах, форме тканей и органов. Иногда МРТ является единственной возможностью выявить серьезный недуг в начальной стадии, к сожалению, эффективность процедуры недостаточно высока при диагностике костной ткани и нарушениях функции суставов. Но светила медицины смогли и здесь найти выход: если (компьютерной томографии), можно получить вполне достоверные и информативные данные.

Как у каждой методики, у МРТ есть свои противопоказания. Они могут быть относительными и абсолютными. К абсолютным противопоказаниям относят:

если у пациента есть вживленный кардиостимулятор;
электромагнитные имплантанты в среднем ухе;
различные имплантанты металлического или ферромагнитного происхождения.

К относительным противопоказаниям относят:

заболевания сердца, печени и почек в стадии декомпенсации;
почечная недостаточность;
клаустрофобия, беспокойство в ;
в первом триместре.

Насколько эффективно пройдет та или иная процедура зависит от многих обстоятельств. Не стоит при малейших подозрениях на наличие той или иной патологии незамедлительно бежать на МРТ. Не смотря на всю точность этого метода, могут быть некоторые нюансы, которые способен выявить только специалист. Например, проводить исследование с контрастом или без него, или делать МРТ параллельно с КТ, или другим исследованием, лабораторными анализами.

Интернет, безусловно, очень полезная и нужная вещь, как, впрочем, и советы знакомых. Но все это не может заменить объективного врачебного исследования и опроса. Только специалист может правильно подойти к вопросу . Поэтому перед тем как идти на эту процедуру нужно зайти к своему терапевту и взять направление, где будет указан предположительный диагноз и какой именно орган или участок нужно исследовать.

После исследования, с полученными данными также лучше пойти к специалисту. Возможно, он решит назначить еще какие-то дополнительные исследования, чтобы прояснить ситуацию и назначить, если нужно, лечение.

В Боткинской больнице МРТ-обследование проводят в отделе лучевой диагностики. Здесь работают 17 врачей, из которых один профессор, 2 доктора медицинских наук, 5 кандидатов медицинских наук, 11 врачей высшей квалификационной категории, 3 врача первой категории, 14 рентгенлаборантов высшей категории, один – первой и два – второй категории. Ряд сотрудников проходили стажировки в Германии, Австрии, Израиле. Заведующий отделом - специалист года по лучевой диагностике, лауреат конкурса «Формула жизни», доктор медицинских наук, профессор Андрей Владимирович Араблинский, врач высшей квалификационной категории с 32-летним стажем.

В распоряжении Отдела лучевой диагностики – два современных высокопольных МРТ-томографа фирм Philips и GE.Важный показатель – напряженность магнитного поля, которая измеряется в Тесла. Чем выше этот показатель, тем точнее данные исследования. Мощность нашего томографа закрытого типа – 1,5 тесла, максимальный вес пациента – до 120 килограмм. В Боткинской есть также и открытый МР-томограф «Philips-панорама» мощностью 1 Тесла. Он позволяет обследовать пациентов, страдающих клаустрофобией. В таком томографе клиент не помещается во время процедуры в трубу, над ним – открытое пространство.

Магнитно-резонансная томография в некоторых случаях может проводиться с использованием контрастного усиления. Чаще всего это нужно в случаях подозрения на опухоль или уточнения ее структуры и размеров. При МРТ используются контрастные вещества на основе металла гадолиния. Они вводятся внутривенно, и на них гораздо реже отмечается аллергия, чем на препараты на основе йода, которые используются для контрастирования при компьютерной томографии. Контраст усиливает «резонанс» от органов, тем самым позволяя увидеть все изменения и очертания более четко. Контрастирование позволяет заметить метастазы. МРТ-ангиография (контрастирование сосудов) также востребована при обследовании сосудов в любой части тела, особенно шеи и мозга.

К МРТ-обследованию с контрастом нужна более тщательная подготовка. Рекомендуется не пить и не есть за пару часов до обследования. Также пациенту понадобится биохимический анализ крови (креатинин, мочевина, глюкоза) сроком давности не более 1-2 месяцев.
Впрочем, в большинстве случаев обычное МРТ показывает картину изменений в теле достаточно наглядно. О том, стоит ли применять контраст, лучше проконсультироваться со специалистом.

МРТ головного мозга (или МРТ головы) выявит раннюю ишемию, причем очаги можно будет заметить в стволе, височной доле, мозжечке. Обследование покажет состояние сосудистой системы мозга, слухового и зрительного нервов, поможет в диагностике инсульта, аневризмов, инфекционных воспалений, отеков.
МРТ позвоночника поможет выяснить причину неясных болей. На снимках врач увидит подробную картину состояния как мягких тканей, так и позвонков. Изображения, полученные во время МРТ, можно рассмотреть сразу в трех плоскостях. Это большое преимущество перед рентгеном. Лучевой диагност детально изучит состояние и структуру позвонков, связок, межпозвонковых дисков, места сдавления спинного мозга и нервных корешков, выявит сужение (стеноз) спинномозгового канала.
МРТ-обследование суставов стоит сделать при болях неясного происхождения, если есть подозрения на разрыв мениска, при выраженных отеках в области сустава.
Стоит знать, что МРТ хорошо отображает состояние т.н. паренхиматозных органов тела, то есть состоящих из некой ткани и покрытых оболочкой). К ним, например, относятся печень, селезенка, надпочечники, головной мозг, предстательная железа, мочевой пузырь и другие. А вот для исследования органов грудной клетки и полых органов – кишечника, пищевода, желудка – МРТ малоэффективна, здесь больше подойдет компьютерная томография.

Процедура в основном не требует какой-то особой подготовки. Поскольку пациент не подвергается никакой лучевой нагрузке, обследование можно проводить и детям, и беременным. По частоте повторений МРТ также нет ограничений.

Пациент должен принести лучевому диагносту направление от лечащего врача с указанием цели исследования, а также данные предыдущих исследований, отражающие выявленные изменения. Информация от лечащего врача поможет специалисту лучевой диагностики более точно оценить характер выявленных изменений и подробно ответить на все вопросы пациента.

В зависимости от зоны МРТ-исследование может потребовать от пациента специальной подготовки. Так, за два часа до МРТ-обследования малого таза нужно сделать очистительную клизму, при этом на время воздержаться от мочеиспускания – необходимо, чтобы мочевой пузырь был наполнен. Женщинам стоит делать МРТ малого таза на 6-12 день цикла.

Все съемные металлические протезы и украшения перед процедурой МРТ нужно снять. С врачом нужно посоветоваться также, если у вас есть татуировки, которые могут содержать металлические соединения в веществе красителя.

Для исследования с контрастным веществом нужен биохимический анализ крови (креатинин, мочевина, глюкоза) сроком давности не более 1-2 месяцев.

Если в теле пациента есть какие-либо импланты, врач лучевой диагностики должен получить сертификат на вживленный материал. Только тогда будет понятно, допускает ли состав импланта проведение мрт-обследования.

Обследование занимает от нескольких до 40-60 минут – в зависимости обследуемого органа и мощности томографа. Сканирование головы может занять около 10 минут, позвоночника, брюшной полости будет длиться дольше. Высокопольные аппараты напряженностью 1,5 Тесла сокращают время исследования, низкопольные ниже 1 Тесла – увеличивают. Все время процедуры нужно лежать максимально неподвижно. Иначе не удастся получить качественное изображение.

При некоторых заболеваниях пациентам трудно долго находиться неподвижными. В этих случаях прибегают к медикаментозному сну, решение принимается совместно с анестезиологом.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это технология диагностического исследования человеческого организма при помощи магнитного ядерного резонанса.

При использовании магнитно-резонансной томографии мы можем наблюдать за состоянием мягких тканей, суставов, хрящей, межпозвоночных дисков. Также мы имеем возможность наблюдать трехмерную визуальную трансляцию функционирования сердца, активности в различных участках головного мозга в онлайн-режиме, следить за циркуляцией жидкостей в спинном мозге, кровеносной системе.

Эта уникальная технология позволяет оценить последствия травм, на ранних стадиях диагностировать заболевания онкологического характера, нарушения работы локомоторной системы, заболевания ЦНС, мочеполовой системы и многое другое.

В данное время МРТ – это единственный способ трехмерной визуализации сердечной мышцы, головного и спинного мозга, всех остальных органов с высокой степенью разрешения.

Что показывает МРТ

Механизм действия магнитно-резонансного томографа базируется на анализе электромагнитных колебаний, производимых протонами водорода в клетках человеческого организма. Аппарат делает снимки срезов человеческого тела, толщиной в несколько миллиметров. Это позволяет пофрагментно анализировать состояние организма. Чем мощнее магнит томографа, тем тоньше срез можно получить с его помощью, и тем детальней будет изображение органов. Также при помощи компьютера срезы комбинируется в трехмерную картинку. При высокой скорости съемки мы получаем движущуюся картинку, наподобие видеозаписи высокого разрешения.

МРТ и компьютерная томография (КТ)

При магнитно-резонансной томографии используются те же принципы пространственного кодирования информации, что и в компьютерной томографии. Основными отличиями МРТ от КТ являются:

возможность воспроизведения органов в трех проекциях: сагиттальной, фронтальной, аксиальной;
отсутствие ионизирующего излучения, которое провоцирует возникновение свободных радикалов с последующим разрушением клеток человеческого организма;
возможность выявления ишемической болезни мозга на довольно ранних стадиях по сравнению с КТ;
способность демонстрировать участки, заслоняемые близлежащими костными образованиями;
способность отображать серое и белое вещество мозга, различия в плотности мозговой ткани, поражения тканей мозга при различных заболеваниях.

Ход процедуры

Процедура МРТ совершенно безболезненна. В силу безопасности данного метода исследования, частота его использования ограничивается только потребностями пациента.

Перед исследованием пациент переодевается в халат, снимает с себя все металлосодержащие вещи и аксессуары – украшения, заколки, часы и другие. Все эти вещи способны взаимодействовать с магнитным полем томографа, искажая полученные данные, создавая возможность повреждения тонкой аппаратуры.

Пациенту предлагается лечь на скамью, которая автоматически втягивается в тоннелеобразный рабочий элемент томографа. Работа прибора сопровождается ритмичным пощелкиванием, иногда довольно громким. В таких случаях диагностируемому предлагают специальные наушники. Крайне важно сохранять полную неподвижность для обеспечения четкости изображения.

Во время исследования доступ в помещение с томографом закрыт, а врач в специальном изолированном помещении наблюдает за показаниями монитора и пациентом. С пациентом он общается при помощи радиосвязи. Если пациента одолевают приступы паники во время исследования, либо возникают проблемы другого рода, он может нажать тревожную кнопку. Исследование одной области тела занимает примерно 15-20 минут.

Поскольку МРТ имеет определенные границы возможностей, рекомендуется брать с собой результаты прошлых исследований. Это позволит врачу восполнить возможные пробелы в исследовании.

Если результаты МРТ-исследования неоднозначны, врач может назначить исследование с введением контраста, который повышает точность диагностирования. Процедура совершенно безболезненна.

Контраст вводится внутривенно, исходя из расчета массы тела пациента. В качестве контраста используются препараты на основе редкоземельного элемента гадолиния (магневист, омнискан, гадовист), что значительно повышает цену процедуры.

Результаты МРТ

Спустя полчаса после завершения исследования врач передает вам заключение по его результатам и снимки. Заключение распечатывается на бумажном носителе, также выдается DVD-диск с итогами диагностики и специальной программой, позволяющей просматривать результаты на компьютере.

Показания

Для головного мозга это:

травмы головного мозга;
воспаления оболочек мозга;
деменция неизвестного происхождения;
врожденные дефекты мозга;
патология сосудов головного мозга и другие.

Для позвоночника это:

остеохондроз различных отделов;
подозрение на грыжу межпозвоночного диска;
сосудистые заболевания позвоночника различной этиологии;
врожденные аномалии позвоночника;
послеоперационный контроль;
рассеянный склероз и другие подобные болезни;
подозрение на опухоли ;
травмы позвоночника;
воспалительные заболевания спинного мозга (острый миелит).

Магнитно-резонансная ангиография головного мозга

МРТ исследование сосудов головного мозга бывает 3 видов:

времяпролетное – динамика кровотока определяется по интенсивности прохождения крови через определенный срез сосуда;
фазово-контрастное – реализуется с применением контраста;
4-мерное – позволяет разделить артериальную и венозную кровь.

Показаниями к МРА являются болезни сосудов головного мозга: аневризма и ее расслоение, васкулит, атеросклероз, стеноз и другие.

Противопоказания к проведению МРТ

К их числу относятся: наличие металлического суставного протеза, сердечного клапана искусственного происхождения, кардиостимулятора, электронных имплантов, зубных имплантов, осколков металла в теле.

Также противопоказана процедура женщинам в положении (в первые 18 недель), людям с татуировками, выполненными краской с содержанием соединений металла, пациентам, подверженным приступам боязни замкнутого пространства.

Подготовка к МРТ

Нельзя сказать, что для этого исследования необходима особая подготовка. В случае исследования малого таза необходимо заблаговременно выпить специальный раствор, чтобы наполнить мочевой пузырь.

Перед исследованием следует потреблять пищу и жидкости в обычном для себя режиме. Если вы принимаете лекарства, можно не прерывать курс.

Важно также настроить себя в психологическом плане и не впадать в панику от замкнутого пространства.

МРТ при беременности и для детей

Поскольку воздействие данного вида исследования на здоровье матери и плода в должной мере не изучено, при беременности МРТ применяется только в крайних случаях и только с 18 недели беременности. Использование контрастного МРТ для женщин в "интересном" положении запрещается.

Основной трудностью при проведении МРТ-исследования детского организма является неусидчивость малышей. Обычно эту процедуру назначают с 5 лет, когда ребенка можно уговорить полежать неподвижно. В случае экстренной необходимости процедура проводится для детей младше 5 лет с использованием легкого снотворного (или наркоза).

Альтернатива МРТ

К ним относятся:

тепловидение;
дуплексный скан;
спектроскопия;
эхоэнцефалография;
ультразвуковая допплерография;
электроэнцефалография;
компьютерная томография.

Каждый из приведенных методов исследования позволяет проанализировать определенные аспекты функционирования головного мозга. Решение о том, какой вид исследования необходим, принимает врач после общения с вами.

Стоимость МРТ в клиниках Москвы

На видео - подробный рассказ о том, что такое МРТ:

Современная медицинская диагностика базируется на двух видах исследований: прикладных (биологических, химических и т.п.) и визуализационных. Если первый вид исследований появился с незапамятных времен, когда человек определял наличие болезни, как говорится, «по запаху и на язык», то визуализация внутренних органов без повреждения организма стала возможной только с открытием свойства радиоактивных материалов производить проникающее излучение, известное сейчас как «рентгеновское».

Открытия физиков в мире элементарных частиц подарили медицине еще один способ получения изображений всех тканей и органов человеческого тела без прямого внедрения. Магнитно-резонансная томография (МРТ) является одним из самых передовых и продолжающих развиваться видов получения информации о состоянии живых организмов.

В диагностике заболеваний позвоночника МРТ является ведущим типом визуализации, т.к. конструкция позвоночного столба включает множество элементов из мягких тканей (межпозвоночные диски, связки, сумки фасеточных суставов), для которых магнитно-резонансная томография является наилучшим способом «неразрушающего контроля».

Что такое МРТ?

В основе визуализационного метода исследований, названного «Магнитно-резонансная томография», лежит одно из открытий квантовой физики и физики элементарных частиц, что ядра определенных элементов способны излучать излишки энергии, поглощенной под воздействием ориентированных магнитных полей и радиочастотных излучений.

Явление «ядерного магнитного резонанса», на котором базируется магнитно-резонансное исследование предметов (живых и неодушевленных), было открыто в 1922 году в ходе эксперимента по определению «спиновой квантизации» в электронах. Именно тогда ученые-физики поняли, что понятие квантовой физики «спин» (момент импульса частицы) имеет физическое выражение.

В ходе исследований по воздействию радиочастотных (РЧ) излучений на частицы, находящиеся в сильном магнитном поле, в 1937 году было выявлено, что ядра образцов поглощают РЧ-энергию определенной частоты и излучают после отключения внешнего импульса. Такое действие могут производить только частицы, ядра которых обладают электрическим зарядом и спином. Такие свойства присущи элементам, в ядре которых присутствует один «лишний» протон (т.е. количество протонов превышает количество электронов). Современная МР томография использует в исследованиях свойства нескольких «органических» элементов, самым популярным из которых является водород Н(1).

Находясь в сильном однородном магнитном поле ядро водорода, состоящее из одного протона, под воздействием радиоимпульса, излученного на определенной частоте (Ларморовская частота резонанса), способно «возбудиться»: энергия поглощенного РЧ-импульса переводит атом водорода на более высокий энергетический уровень. Но это нестабильное состояние неспособно сохраняться без внешнего воздействия, и когда импульсы прекращаются, происходит возврат к стабильному состоянию (релаксация). В процессе этого «остывания» ядро излучает электромагнитную волну, которую можно зафиксировать. Дальнейшее – дело сложных математических пространственных вычислений, в ходе которых сигнал определенного атома превращается в «пиксель» с определенными координатами.

Что заставляет ядро водорода поглощать энергию РЧ-импульса? Именно взаимодействие собственного магнитного поля ядра и наведенного вокруг «объекта исследований», большого, постоянного и ориентированного в определенном направлении магнитного поля, созданного сильными электромагнитами. Каждое ядро атома водорода является единичной магнитной системой, обладающей уникальной направленностью магнитного момента. Магнитные моменты всех протонов принудительно ориентируются в том направлении, в каком направлен вектор магнитной индукции внешнего поля. Энергия РЧ-импульса, излученного на частоте, совпадающей с частотой вращения протонов, поглощается, изменяя положение оси, ориентированной вдоль общего направления магнитного поля (поворачивается на 90 (Т1) и 180 градусов (Т2)). Возврат в нормальное, т.е. «невозбужденное», состояние с разворотом оси вращения в первоначальном направлении сопровождается излучением электромагнитной волны с той же частотой, на которой произошло поглощение энергии. В положениях Т1 и Т2 ядра водорода «запасают» разное количество энергии, и соответственно мощность излучения различается (первое состояние дает меньший импульс, нежели второе).

Это самое простое объяснение сути ядерно-магнитного резонанса в единичной системе, какой является атом водорода, но в плотном веществе для получения результатов требуется более сложное приложение магнитных полей. Для этого введены дополнительные магнитные поля, названные «градиентные». С их помощью можно менять направленность общего магнитного поля в трех измерениях, что позволяет получать изображения в любой проекции (плоскости) и формировать трехмерные изображения с помощью компьютерной обработки (как в компьютерной рентгеновской томографии).

По справедливости томографию следовало бы называть «ядерно-магнитной», т.к. используется именно излучение ядер атомов. Но после аварии, повлекшей разрушение атомного реактора на Чернобыльской АЭС и заражение прилежащих территорий радиоактивными выбросами, любое название, содержащее слово «ядерный», воспринимается со значительной долей нездорового скептицизма. Сокращение было принято для сохранения спокойствия населения, не знакомого с квантовой физикой.

История изобретения, устройство и принцип действия

Современные магнитно-резонансные томографы выпускаются в нескольких технически продвинутых странах, из которых на долю США приходится до 40% общего объема производства. Это не случайно, т.к. большинство основных технологических открытий, касающихся МР томографии, было сделано в американских научных центрах:

1937 год – профессор Колумбийского университета (Нью-Йорк, США) Исидор Раби провел первый эксперимент по исследованию ядерно-магнитного резонанса в молекулярных лучах;
1945 год – в двух университетах (Стэнфорде и Гарварде) проводились фундаментальные исследования ЯМР в твердых объектах (Ф. Блох и Э. Парселл);
1949 год – Э.Ф. Рамсей (Колумбийский университет) сформулировал теорию химического сдвига, легшую в основание МР спектроскопии, обеспечившей химические лаборатории самой точной аналитической аппаратурой;
1971-1977 годы – физик Раймонд Ваган Дамадиан с группой коллег (Бруклинский медицинский центр) создал первый МР-сканер и получил изображение внутренних органов живых объектов (и в том числе человека). В ходе исследований медики выявили, что изображения опухолей сильно отличаются от здоровых тканей. На проектирование и проведение работ потребовалось около 7 лет;
1972 год – химик Пол Лаутербур (Госуниверситет г. Нью-Йорк) получил первое двумерное изображение, используя собственные разработки по применению переменных градиентных магнитных полей.

В 1975 году швейцарский физикохимик Рихард Эрнст предложил методы увеличения чувствительности МРТ (использование преобразований Фурье, фазовое и частотное кодирование), значительно увеличившие качество двумерных изображений.

В 1977 году Р. Дамадиан представил научному миру первое изображение среза грудной клетки человека, сделанное на первом МР-сканере. В дальнейшем техника только совершенствовалась. Особенно большой вклад в развитие МРТ внесло развитие компьютерной техники и программирования, позволившее программно управлять сложным комплексом электромагнитного оборудования и обрабатывать полученное излучение для получения пространственного изображения или двумерных «срезов» в любой плоскости.

На текущий момент существует 4 типа МР-томографов:

На постоянных магнитах (небольшие, переносные, со слабым магнитным полем до 0,35 Тл). Позволяют производить «полевые» исследования во время операций. Наибольшее применение получают постоянные неодимовые магниты.
На резистивных электромагнитах (до 0,6 Тл). Достаточно громоздкие стационарные аппараты с мощной системой охлаждения.
Гибридные системы (на постоянных и резистивных магнитах);
На сверхпроводящих электромагнитах (мощные стационарные системы с криогенной системой охлаждения).

Самое высокое качество изображения, четкое и контрастное, ученые получают на криогенных МР-томографах с сильными магнитными полями до 9,4 Тл (в среднем – 1,5 -3 Тл). Но практика показывает, что для получения качественного изображения требуется не столько мощное поле, но в большей мере быстрая обработка сигналов и хорошая контрастность. С развитием программного обеспечения мощность магнитов стандартных медицинских МР-сканеров снижена до 1-1,5 Тл. Самые мощные томографы изготавливаются для научных медицинских исследований.

Стандартный МР-томограф состоит из нескольких блоков:

Система из нескольких магнитов:

большой торовидный магнит, создающий постоянное поле;
градиентные магнитные катушки, с помощью которых производится изменение направления вектора магнитной индукции («смещаются полюсы») в трех измерениях. Для смещения градиента изобретены катушки разных форм и размеров (8-образные, седловидные, парные (Гельмготца), Максвелла, Голея). Контролируемая компьютером работа одиночных и парных катушек способна направить моменты ядер в любую сторону или даже развернуть относительно первоначально заданного большим магнитом направления;
шиммирующие катушки, необходимые для стабилизации общего поля. Малые магнитные поля этих катушек компенсируют посторонние наводки или возможную неоднородность поля, созданного большим и градиентными магнитами;
РЧ-катушка. Радиочастотные катушки создают магнитное поле, пульсирующее с частотой резонанса. Разработаны и применяются три вида катушек: передающие, принимающие и комбинированные (передающе-принимающие). РЧ-излучатель одновременно является и детектором, т.к. при наведении на катушку внешнего излучения, созданного «релаксирующими» протонами, в ее контуре возникают индукционные токи, фиксируемые как РЧ-сигналы. Конструкции детекторов – катушек делятся на два типа: поверхностные и объемные, т.е. окружающие объект. Формы зависят от способов улавливания сигналов, при которых учитываются мощность и направленность излучений. Например, объемная катушка «птичья клетка» служит для получения более качественных изображений головы и конечностей. На томографе установлено несколько парных и одиночных РЧ-катушек для всех видов и направлений РЧ-сигналов.

Самое мощное поле создается сверхпроводящими магнитами. Большой кольцевой магнит, создающий постоянное поле, погружен в герметичный сосуд, наполненный сжиженным гелием (t= -269 о С). Этот сосуд замкнут в другом, большем герметичном сосуде. В пространстве между двумя стенками создан вакуум, что не позволяет гелию нагреться ни на долю градуса (количество вложенных вакуумных сосудов может быть больше двух). Чем меньше сопротивление в проводе катушки, тем выше мощность магнитного поля. Именно этим свойством обосновано применение сверхпроводников, сопротивление в которых близко к 0 Ом.

Система управления томографом состоит из устройств:

компьютер;
программатор градиентных импульсов (формирует направление магнитного поля с помощью изменения амплитуды и вида градиентных полей);
градиентный усилитель (управляет мощностью градиентных импульсов через изменение выходной мощности катушек);
источник и программатор РЧ-импульсов формируют амплитуду резонансного излучения;
РЧ-усилитель изменяет мощность импульсов до необходимого уровня.

Компьютер управляет блоками формирования полей и импульсов, принимает данные из детекторов и обрабатывает, трансформируя поток аналоговых сигналов в цифровую «картину», которую выводят на монитор и печать.

МР-сканер (т.е. магнитная система) в обязательном порядке окружается системой экранирования от внешних «наводок» электромагнитного и радиоизлучения, которые могут исходить от источников радиосигналов и любых металлических предметов, попавших в сильное магнитное поле. Металлическая сетка или сплошное листовое покрытие стен комнаты создают электрически проводящий экран типа «клетка Фарадея».

МРТ в медицинской диагностике

Магнитно-резонансная томография полностью отличается от рентгеновского просвечивания, т.к. это буквально не «аналоговый» (т.е. фотографический) способ получения изображения, а построение образа с помощью оцифрованных данных. То есть картинка, которую человек видит на экране, является продуктом дешифровки множества микроскопически малых сигналов, которые улавливает детектор томографа (РЧ-катушка). Каждый из этих электромагнитных импульсов обладает определенной мощностью и пространственными координатами внутри тела. Обработка и построение изображения на основании полученных импульсов «релаксации протонов» производится мощным компьютером по специальным программам.

В МРТ используется набор последовательностей РЧ-импульсов, которые создают определенные режимы «возбуждения» протонов водорода в тканях организма с уникальной интенсивностью поглощения и соответствующего возврата энергии. Фактически последовательности являются компьютерными программами, согласно которым производится излучение РЧ-сигналов с определенной амплитудой и мощностью и управление градиентами магнитных полей.

Водород является самым распространенным элементом в теле, т.к. не только присутствует во всех органических молекулах, но и, как компонент воды, содержится в большинстве тканей. Именно поэтому (а также потому, что в ядре только один протон, что позволяет легче вызвать резонанс) томография лучше отображает мягкие ткани, в которых концентрация воды значительно выше. На МРТ-изображении кости, содержащие крайне мало свободных молекул воды, выглядят как непроглядно черные области.

Многочисленные эксперименты показали, насколько различным может быть время релаксации протона, если атом, в котором находится эта элементарная частица, находится в определенном виде ткани. Причем если эта ткань здорова, время «отклика» будет значительно отличаться. Именно по времени релаксации, т.е. скорости возврата РЧ-импульса, компьютером определяется яркость объекта.

В медицинской диагностике с помощью МРТ обследуют не только плотные ткани, но и жидкости: МР-ангиография позволяет определять места образования тромбов, выявлять турбулентности и направление тока крови, измерять просвет сосудов. В исследованиях жидкой среды помогают специальные вещества, изменяющие время отклика протонов в составе жидкости. Контрастные вещества содержат соединения элемента «гадолиний», у которого имеются уникальные магнитные свойства ядер атомов, за которые его называют «парамагнетик».

Также с помощью МРТ измеряется внутренняя температура в любой точке тела. Бесконтактная термометрия основана на измерении резонансных частот тканей (температура измеряется на основании отклонений частоты релаксации в ядах водорода в атомах воды).

В основе построения изображений лежит фиксация трех базовых параметров, которыми обладают протоны:

время релаксации Т1 (спин-решеточная, поворот оси вращения протона на 90 о);
время релаксации Т2 (спин-спиновая, поворот оси вращения протона на 180 о);
протонная плотность (концентрация атомов в ткани).

Другими двумя условиями, влияющими на контрастность и яркость изображения, являются время повторения последовательности и время появления эхо-сигнала.

Используя в последовательностях РЧ-импульсы с определенной мощностью и амплитудой и измеряя время отклика Т1 и Т2, исследователи получают изображения одних и тех же точек тела (тканей) с разной контрастностью и яркостью. Например, короткое время Т1 дает мощный РЧ-сигнал релаксации, что при построении образа выглядит ярким пятном. По комбинации световых характеристик ткани в разных последовательностях выявляются увеличение концентрации воды, жира или конкретное изменение характеристик ткани, говорящее о наличии опухоли или уплотнения.

Для полноты информации о магнитно-резонансной томографии нужно сказать, что управление магнитными полями и радиочастотными импульсами не обходится без «казусов», необычно выглядящих изображений. Их называют «артефактами». Это любая точка, область или черта, присутствующие на изображении, но отсутствующие в организме в виде изменения ткани. Причиной появления таких артефактов могут быть:

случайные наводки от неизвестных металлических предметов, попавших в магнитное поле;
неисправности аппаратуры;
физиологические особенности организма («фантомы», пятна, вызванные движением внутренних органов при дыхании или сердцебиении);
неверные действия оператора.

Для устранения «артефактов» проводится внеочередная калибровка и тестирование аппаратуры, пациент и помещение проверяются на наличие инородных предметов, производится повторное обследование в нескольких режимах.

Использование МРТ в диагностике заболеваний позвоночника

Позвоночник – самая подвижная часть опорно-двигательного аппарата. Именно мягкие ткани обеспечивают и подвижность, и целостность позвоночной системы. Если подсчитать все известные и распространенные заболевания позвоночника, на долю повреждений мягких тканей придется до 90% от всех учтенных болезней. А если включить неврологические болезни спинного мозга и спинномозговых нервов и различные виды опухолей, то статистика возрастет до 95-97%. Иначе говоря, болезни, повреждающие костные ткани позвонков, встречаются более чем редко по сравнению с болезнями мягких тканей: межпозвоночных дисков, суставных сумок, связок и мышц спины.

Если сравнивать симптомы различных нарушений целостности мягких тканей, сходство будет исключительным:

боли (локальные и распространенные в определенной области);
«корешковый синдром» (нарушения целостности спинномозговых нервов и связанные с ними искажения сенсорных сигналов и ответных реакций);
различные по силе параличи (плегии), парезы и потери чувствительности.

Именно поэтому результаты магнитно-резонансной томографии имеют высокий статус «решающего слова» в визуализационной диагностике заболеваний позвоночника. Иной раз качественный снимок пораженного участка – это единственный способ окончательно утвердить диагноз, сделанный на основании предварительного осмотра, неврологических тестов и анализов.

Показанием для проведения обследования в МРТ считается наличие воспалительных процессов в области позвоночного столба, сопровождающихся активной иммунной реакцией (повышение температуры тела, отекание тканей, покраснение кожного покрова). Анализы подтверждают наличие иммунной реакции, но не способны указать точное положение места инфицирования и воспаления. МР томограмма с точностью до 1 мм устанавливает координаты очага, ареал распространения воспалительного процесса. МР ангиограммы укажут границы тромбирования сосудов и отека тканей. В исследовании хронических заболеваний (остеохондроз во всех стадиях, спондилоартроз и т.п.) МРТ показывает исключительную полезность.

Также прямым показанием для применения МРТ являются симптомы, указывающие на возможное образование абсцессов в эпидуральной области: сильные локализованные боли, «корешковый синдром», прогрессирующая потеря чувствительности и парализация конечностей и внутренних органов.

Инфекционные заболевания, способные повредить все типы тканей (туберкулез, остеомиелит), требуют комплексного исследования с помощью МРТ и компьютерной томографии (КТ). На МР томограммах выявляются поражения нервных тканей, хрящевых межпозвоночных дисков, суставных сумок. КТ дополняет общую картину данными о разрушениях костных тканей тел позвонков и отростков.

Повреждения спинного мозга и близких к ним тканей (кровеносных сосудов, оболочек мозга, внутренней надкостницы спинномозгового канала) требуют многосторонних и кропотливых исследований на МРТ, т.к. большая часть нарушений нервных тканей связана с образованием опухолей (доброкачественных и раковых), изредка – абсцессов (эпидуральных и субдуральных). Исследования магнитно-резонансной томографии первоначально были нацелены на выявление именно опухолевых образований в ЦНС. Многолетние наблюдения и систематизация накопленного опыта позволяют исследователям определять появляющиеся новообразования на первой стадии, «в зачаточном состоянии».

Развитие сканерной техники направлено на повышение детализации, контрастности и яркости изображения объектов любого размера, а также на максимально быстрое получение данных после излучения РЧ-импульса. Современный МР-томограф способен «показывать» происходящие процессы в реальном времени: сердцебиение, движение жидкостей, дыхание, сокращение мышц, образование тромба. Малые открытые МР-сканеры на постоянных магнитах позволяют производить операции с минимальным уровнем повреждений поверхностных тканей (интервенционная МРТ).

Компьютерное программирование позволяет построить по данным, полученным со сканера, объемное изображение на экране монитора или с помощью лазерной техники.

Развивается направление МРТ исследований позвоночника в вертикальном положении. Подвижная установка оборудована столом, меняющим положение на 90 о, что позволяет снять в реальном времени изменения в позвоночном столбе при увеличении вертикальных нагрузок. Особенно ценны такие данные при изучении травм (переломов разных типов) и спондилолистеза.

По отзывам проходивших обследование, они не испытывают никаких болезненных ощущений. Самое большое впечатление на них производит шум, который создает аппаратура: «сильный стук в стенках тоннеля, как будто поблизости работает перфоратор». Это вращается подвижная деталь постоянного магнита.

Противопоказания

Однозначным препятствием проведению МРТ обследования является наличие в теле пациента имплантатов и устройств, содержащих металлы, в любой степени обладающие свойствами ферромагнетиков. Для информации: только чистый титан, применяющийся для создания вертебральных систем фиксации, не обладает магнитными свойствами.

Наличие в теле пациента кардиостимулятора, кохлеарного имплантата с электронным оборудованием и металлическими деталями сразу вызовет в магнитном поле возмущения, которые на томограмме создадут «артефакт». Кроме того, электронный аппарат выйдет из строя, причинив владельцу максимальный ущерб. К такому же результату приведет наличие в теле искусственных суставов, штифтов, скоб или даже осколков металла, оставшихся после ранения. Некоторые химические соединения, входящие в состав красок для татуажа, также обладают ферромагнитными свойствами (в частности, микроскопические частицы способны нагреваться в сильном магнитном поле, что приводит к ожогам глубоких слоев эпидермиса).

Во время обследования от пациента требуется максимальная неподвижность во время достаточно продолжительного времени. Препятствием к проведению МРТ может быть психическая нестабильность, определенные фобии (клаустрофобия, например), которые вызовут у обследуемого шоковое состояние, истерику, непроизвольную подвижность.

Для повышения качества изображения могут применяться контрастные вещества (соединения гадолиния), свойства которых еще не до конца изучены. Например, как они могут подействовать на развитие плода во время первых трех месяцев беременности. Поэтому не рекомендуется проводить обследования беременных женщин, требующие применения контрастных веществ. Кроме того, у людей, имеющих индивидуальную физиологическую непереносимость, эти препараты могут вызвать непредвиденную анафилактическую реакцию.

Совершенствование техники, использующей явление ядерно-магнитного резонанса, дает медикам, химикам и биологам мощный инструмент для исследования текущих процессов в живом организме и поиска патологий на самых ранних стадиях развития.

Статьи по теме

Такое исследование как магнитно-резонансная томография, хотя и является относительно молодым методом исследования, сегодня позволяет решать многие диагностические задачи, которые не под силу другим инструментальным диагностическим методам.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это метод исследования топографо-анатомического строения тела без инвазивного вмешательства при помощи явлений ядерно-магнитного резонанса. Резонанс возникает в результате электромагнитного отклика атомов водорода в ответ на раздражение определенным сочетанием электромагнитных волн и электрического поля, создаваемых аппаратом.

Принцип работы и рентгенологических методов исследования в целом. Он не основывается на излучении каких-либо частиц – метод заключается в создании вокруг тела мощного магнитного поля. По этой причине изображение не зависит от лучей или волн, следовательно, является очень чётким.

Аппарат МРТ состоит из:

Выдвижного стола для размещения пациента
Сканера
Магнита
Градиентной катушки
Радиочастотной катушки

После помещения пациента в томограф вокруг него создаётся магнитное поле. На это магнитное поле откликаются атомы водорода, имеющие один электрон. В свою очередь, электроны выстраиваются соответственно положению магнита из своего первоначального состояния. Такое состояние для них является вынужденным, поэтому после окончания действия внешних сил электроны выстраиваются в своё «привычное» положение (положение – условная характеристика, так как электрон постоянно находится в движении вокруг ядра), обусловленное действием внешних сил при отсутствии созданного магнитного поля.

Однако время, за которое атомы водорода принимают своё начальное положение, отличается в зависимости от структуры ткани. Это время (время релаксации) и фиксируется датчиками, так как сами атомы, будучи в вынужденном положении, сохраняют преданную им потенциальную энергию, которая и высвобождается за время возвращения атома в исходное состояние. Таким образом аппарат и дифференцирует различные ткани, конвертируя сигналы в изображение.

Поскольку МРТ является самым четким методом исследования, его часто применяют при невозможности увидеть и рассмотреть патологию на УЗИ и при рентгенографии. Изображения получают послойными сегментами в поперечном разрезе сверху вниз.

Многие люди считают МРТ чем-то очень новым и неизвестным, поэтому полного доверия метод пока не получил. Однако, если разобраться в его возникновении и вообще появления такого явления как магнитный резонанс, получается, что концепция метода весьма древняя. Впервые явление электромагнитного резонанса открыл Демокрит в 19 веке.

Ученый Остед в ходе случайного эксперимента заметил, что электричество способно создавать магнитное поле. Фарадей в свою очередь решил создать масштабное магнитное поле, пропустив электрический ток по прутьям, изобретение получило название «клетка Фарадея».

Основателями МРТ являются двое ученых: Ф. Блох и Э. Парсел. Они изучали ответную реакцию атомов на бомбардировку их радиочастотами и намагничиванием. Намагниченными атомы отвечали атомным звучанием (тоном). За такое открытие в 1952 году ученые получили Нобелевскую премию.

После открытия этих явлений перед учеными стояло две главные проблемы: придание аппарату мобильности и, не менее важное, обнаружение отрасли, где нужен этот аппарат. Придание МРТ аппарату мобильности оказалось весьма сложной задачей. Если думать, что сейчас он огромен, то это глубокое заблуждение. Современный аппарат МРТ 0,6*2 метра, тогда как еще в начале и ближе к середине двадцатого века его размер составлял 14*20 метров.

Схожий к современному МРТ аппарату его более-менее мобильный вид придал ученый Раймонд Дамадьян в 1978 году. В своем усовершенствованном томографе он начел изучать крыс и лягушек и обнаружил, что изображения получаются очень чёткими в совокупности с тем, что метод является неинвазивным.

Тогда Раймонд Дамадьян и предложил использовать МРТ в медицинских целях, а именно – он предлагал использовать такое исследование в онкологии для обнаружения локализации опухолей и опухолевых клеток. Он утверждал, что МРТ можно довести до такого совершенства, что возможно будет изучить каждую клетку, и тогда станет возможно предотвращение заболевания на клеточном этапе.

Сильные стороны МРТ

Позволяет четко и точно рассмотреть структуру и патологию сосудов, тканей, суставов, органов и т.д.
Является неинвазивным методом диагностики, поэтому безболезненно и безопасно, в отличие от биопсии, хирургических диагностических вмешательств, инъекций, позволяет получать необходимые данные.
Магнитный резонанс не вреден для человека в отличие от излучения (рентгеновского), хотя чтобы вызвать магнитное поле и создать резонанс требуется рентгеновское излучение. Но в отличие от самого рентгена в магнитно-резонансной томографии лучи не проходят через тело человека, поэтому излучение в данном методе минимальное. В однократном использовании в полгода является совершенно безвредным.
В отличие от УЗИ возможно досконально и широко рассмотреть все органы грудной и брюшной полостей.
Позволяет точно определить локализацию опухоли и других патологических процессов в мозге, как в наиболее защищённом от внешних воздействий (в том числе и диагностических) органе.
В проведении процедуры максимально исключается человеческий фактор.
Контрастирование в МРТ является относительно безопасным – контрастное вещество (гадолиний) практически не вызывает аллергических реакций.

Слабые стороны МРТ

В исследованиях головного мозга может указать только локализацию и структуру образование, и никак не покажет нарушение функции мозговой активности, то есть метод, по большей части, позволяет выявлять только органические патологии.
Имеет множество противопоказаний, хоть и является максимально безвредным методом исследования.
Чаще всего используются МРТ аппараты закрытого типа. В связи с этим открывается такой человеческий фактор как боязнь замкнутого помещения. Даже человек, не страдающий данным недугом, чувствует дискомфорт от получасового сеанса в «ящике».
МРТ хотя и не оказывает никакого вреда на тело человека, однако может повредить имплантированные металлические аппараты, нагревать их, что может привести к ожогу рядом расположенных тканей. Также магнитное поле может вывести из строя кардиостимулятор, что приведет к нарушению сердечного ритма, который устанавливал или поддерживал аппарат. Может привести к смещению металлических скоб с сосудов головного мозга, что может закончиться весьма плачевно.

Сферы применения

Магнитно-резонансная томография стала весомым открытием для медицины и быстро получила свое признание. Аппарат отлично рассматривает любые ткани организма с высокой точностью, качеством и показательностью. Благодаря этому магнитно-резонансная томография может использоваться в любой отрасли медицины.

Самое незаменимое значение все же аппарат получил в таких сферах как:

МРТ головы и головного мозга

При внешних признаках и инструментальных подтверждениях инсульта
Поиск и определение локализации опухолей головного мозга
При врожденных патологиях развития мозга, гидроцефалии. Проводится постоянный мониторинг состояния органа.
Аневризмы сосудов головного мозга
Нарушение функции органов чувств (потеря зрения, слуха и т.д.)
Нарушение эндокринной функции и структурной целостности гипофиза и гипоталамуса.
Приступы мигрени
Рассеянный склероз и другие неврологические заболевания

МРТ всех отделов позвоночника

МРТ Костей и суставов

При разрыве внутрисуставного связочного аппарата коленного сустава, разрыв мениска
Ревматоидный артрит
Остеомиелит
Ишемические некрозы кости
Остеосаркома и другие онкологические образования костей и суставо

Сосуды

Опухоли

До сих пор, каким и задумывалось предназначение магнитно-резонансной томографии, аппарат так и остался идеальным для нахождения и определения локализации опухоли в любом органе или системе. Поэтому важнейшей сферой использования МРТ аппарат является онкология.

Показания к МРТ

Как уже было сказано, магнитно-резонансная томография является очень надёжным методом диагностики состояния человека, однако же прибегают к нему не всегда. Большинство заболеваний как хирургического, так и терапевтического профиля не требуют такого уровня дифференцировки, которое может давать магнитно-резонансная томография, и её можно заменить на ультразвуковое исследование, рентгенографию, даже неинструментальные методы диагностики иногда дают необходимые данные для, как минимум, начала лечения и ведения пациента. Поэтому магнитно-резонансная томография чаще всего используется в неясных ситуациях или для уточнения локализации процесса.

Выяснение наличия и уточнение локализации опухолей.
Патологии суставов, позвоночника, других костей.
Патологии центральной нервной системы, в том числе и черепно-мозговые травмы (хотя преимущество отдаётся в случае травмы компьютерной томографии, которая лучше визуализирует костную ткань на фоне мягких тканей).
Состояние органов средостения.
Патологии глаз, внутреннего уха

В других случаях МРТ проводится в совокупности с КТ, УЗИ и другими инструментальными методами, часто после них.

Заключение

Магнитно-резонансная томография занимает всё более важное место в современном диагностическом процессе. Метод совершенствуется, создаются условия для максимального исключения противопоказаний.