Реферат по мрт позвоночника

Магнитно-резонансная томография – один из самых перспективных и быстро совершенствующихся методов современной диагностики. Опираясь на последние достижения электроники, криогенной техники и новейшие информационные технологии, МР томография позволяет за несколько минут получить изображения, сравнимые по качеству с гистологическими срезами, а для получения высококачественных диагностических изображений время обследования пациента можно снизить до нескольких секунд. При этом врач получает возможность не только исследовать структурные и патологические изменения, но и оценить физико-химические, патофизиологические процессы всего обследуемого органа или его отдельной структуры, проводить функциональные исследования и т.д.[3]

МР томография позволяет получить серию тонких срезов, построить трехмерную реконструкцию исследуемой области, выделить сосудистую сеть и даже отдельные нервные стволы. Такая реконструкция оказывает неоценимую помощь врачу. Ранняя постановка диагноза позволяет своевременно начать лечение заболевания[1].

Но каждый администратор, занимающийся проблемами рентгенологии и диагностики, должен четко понимать, сможет ли диагностическая значимость МР томографии оправдать высокую стоимость некоторых МР приборов (особенно сверхпроводящих) и те затраты, которые требуются на их эксплуатацию в повседневной медицинской практике.

1 Медико-биологическое обоснование

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – метод получения изображения внутренних структур тела человека при помощи магнитно-резонансного томографа. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности строения[4].

Д ля проведения ЯМР исследования необходимо поместить объект в мощное, статическое и однородное в пространстве (в идеальном случае) магнитное поле, создающее внутри тканей изображаемого объекта макроскопическую ядерную намагниченность.

В ЯМР томографии регистрация сигнала происходит от резонирующих ядер, имеющих как спин, так и магнитный момент. Такими ядрами являются водород 1 Н, 2 Н, углерод 13 С, азот 14 N, фтор 19 F, натрий 23 Na, фосфор 31 Р. Чаще всего в МРТ используются протоны водорода 1 Н по двум причинам: высокой чувствительности к МР сигналу и их высокому естественному со­держанию в биологических тканях[2].

Рисунок 1.1 – Распределение ядер при отсутствии (а) и наличии (б)

внешнего магнитного поля

Установлено, что если индукция будет равна 0,12 Тл, то частота ЯМР для протонов составит 5 МГц. Эти частоты лежат в диапазоне коротких радиоволн, которые считаются безвредными. И только в очень сильных магнитных полях (до 3 Тл) частота ЯМР может быть достаточно большой – 120 МГц. Это нужно учитывать при разработке современных МРТ.

Для примера рассмотрим таблицу 1.1, по которой можно проследить какая нужна напряженность магнитного поля для построения изображения некоторых тканей головного и спинного мозга.

Таблица 1.1 – Значения индукции магнитного поля[1]

Рассмотрим некоторые подострые опасности при проведении МРТ.

В экспериментах было установлено, что с порога напряженности в 4 Тл у лиц наблюдалась некоторая задержка нервной проводимости, теоретически было предсказано, что с уровня в 6 Тл растет кровяное давление. У людей, помещенных в однородное постоя­нное магнитное поле, был отмечен рост амплитуды ЭКГ в зависимости от вели­чины поля. Этот рост становился заметным при 0.3 Тл; при 2.0 Тл амплитуда возрастала в среднем на 400%. Полагают, что изменения ЭКГ не могут быть ассоциированы с каким-либо биологическим риском. Основным результатом взаимодействия РЧ полей с тканями является нагрев последних. Но пока даже в сильных магнитных полях не было достигнуто локального увеличения температуры более, чем на 1 градус[5].Несмотря на то, что пока не было выявлено никаких чрезмерно опасных воздействий на живой объект МР исследования, необходимо и дальше проводить исследования в этой области, и предельно аккуратно подходить к повышению напряжённости поля в современных томографах.

Таким образом, рассмотрев принципы проведения МРТ и возможные опасности, есть достаточно данных для последующей разработки магнитно-резонансного томографа.

Системы МРТ в основном отличаются типами главных магнитов. В выпускаемых МРТ используются три типа магнитов: резистивные, сверхпроводящие (криогенные) и постоянные.

Именно такие томографы представляет собой наиболее сложную систему, состоящую из большого числа узлов различного назначения и размещенную на большой площади. Это связано со сложной энергетической установкой для питания главного магнита и с системой водяного охлаждения.

Структурная схема системы МРТ с резистивным магнитом представлена на рисунке 2.1.

В МРТ все субсистемы, участвующие в сборе и обработке информации, работают под управлением ЭВМ. Свои управляющие функции ЭВМ осуществляет через электронный блок управления – крейт 11. Отсюда идут аналоговые и цифровые управляющие сигналы и команды в РЧ передатчик 10 и источники питания градиентных катушек 8. В этих блоках генерируются сигналы большой мощности и выделяются значительные тепловые потери. Поэтому они оформлены в самостоятельные конструктивные узлы. Источники питания градиентной системы, по существу, представляют собой усилители мощности и размещены в шкафах в одном помещении с источником питания главного магнита. Там же находятся и основные узлы контроля системы охлаждения 1.

1 – система охлаждения, 2 – экранирующая камера, 3 – резистивный магнит, 4 – источник питания резистивного магнита, 5 – градиентная катушка, 6 – радиочастотная катушка, 7 – блок фильтрации, 8 – источник питания градиентной катушки, 9 – предварительный усилитель, 10 – радиочастотный передатчик, 11 – крейт, 12 – ПЭВМ

Рисунок 2.1 – Структурная схема МРТ с резистивным магнитом

Магнитная система МРТ, помещается в специальной комнате, пол, стены и потолок которой обтягиваются тонкой металлической сеткой 2. Она служит для защиты от помех. Тем не менее, помехи проникают и вносят искажения в МР-томограммы. И это объяснимо – РЧ сигналы, получаемые от тканей организма, сравнимы по величине с электромагнитными колебаниями, приходящими из эфира и составляют десятки микровольт. Помехи могут проникать также из электросети. Для их подавления все силовые токи – источников питания главного магнита, градиентной системы и передатчика – пропускаются через фильтры 7. Этой же цели служит применение предварительного усилителя РЧ сигнала 9, расположенного в непосредственной близости от РЧ катушки. Предварительно усиленный РЧ сигнал с минимальной примесью помех, поступает в крейт, где дополнительно усиливается.

Системе водяного охлаждения 1 в МРТ такого типа отводится важная роль. Вода используется для отвода тепла не только от катушек главного магнита, но и от нагруженных силовых элементов источников питания главного магнита и градиентных систем. [4].

При индукции основного поля свыше 0,5 Тл применение резистивного магнита технически и экономически становится невозможным. Здесь им на смену приходят сверхпроводящие магниты. Катушки такого магнита помещают в кожух, заполненный жидким гелием, имеющим температуру –269 о С.

Кожух с жидким гелием охвачен кожухом, заполняемым жидким азотом с температурой –196 о С. Проводники катушек из ниобия-титана, находящиеся в жидком гелии, становятся сверхпроводниками, т.е. их сопротивление становится равным нулю.

Структурная схема системы МРТ со сверхпроводящим магнитом представлена на рисунке 2.2.

1– экранирующая камера, 2 – кожух с жидким азотом, 3 – кожух с жидким гелием, 4 – сверхпроводящий магнит, 5 – источник первичного импульса, 6 – градиентная катушка, 7 – радиочастотная катушка, 8 – блок фильтрации, 9 – источник питания градиентной катушки, 10 – предварительный усилитель, 11 – радиочастотный передатчик, 12 – крейт, 13 – ПЭВМ

Рисунок 2.2 – Структурная схема МРТ со сверхпроводящим магнитом

Диагностические возможности МРТ с резистивным магнитом устроили бы вполне, если бы не его колоссальное энергопотребление и расход воды для охлаждения. Поэтому применяют постоянные магниты, имеющие сравнительно небольшую индукцию (0,2 – 0,35 Тл), но зато не потребляющих никакого тока (не считая ГКМ и РЧ катушек).

1– экранирующая камера, 2 – постоянный магнит, 3 – градиентная катушка, 4 – источник питания градиентной катушки, 5 – радиочастотная катушка, 6 – блок фильтрации, 7 – предварительный усилитель, 8 – радиочастотный передатчик, 9 – крейт, 10 – ПЭВМ

Рисунок 2.3 – Структурная схема МРТ с постоянным магнитом

Технические характеристики представленных моделей приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Технические характеристики МР-томографов

Эффективные диагностические процедуры делают жизнь лучше — как медикам, так и пациентам. Первые получают больше информации, и потому поставить диагноз могут точнее, на процесс тратится меньше времени. Вторая сторона также выигрывает — как минимум сокращается путь, который человек преодолевает, посещая кабинеты врачей. Хотя над этим превалирует желание вовсе не посещать докторов, оставаясь всегда здоровым. Впрочем, это возможно лишь в идеальном мире, а мы живем в несовершенном.

Как-то мы разузнали, как работает капсульная эндоскопия, предназначенная для безболезненных диагностических процедур и исследований труднодоступных участков желудочно-кишечного тракта. На этот раз попробуем разобраться в том, как работает магнитно-резонансная томография — еще один безболезненный способ получения данных о состоянии внутренних органов и тканей человека.

Обращаем ваше внимание, что материал публикуется исключительно в познавательных целях и не является инструкцией, рекомендацией, а также официальным, научным или медицинским документом.

Содержание

• Простая теория
• Что делать нельзя
• Испытано на себе
• Как долго может длиться сканирование
• Есть ли откровенно сложные для томографа задачи?
• Почему нельзя двигаться?
• Зубы надо сжимать, чтобы пломбы не вылетели?
• ПО, катушки
• Красивая картинка

Простая теория

Вначале немного простой теории. МРТ (MRI в английском языке) представляет собой способ получения послойного изображения внутренней структуры того или иного объекта. Грубо говоря, МРТ помогает добыть виртуальные срезы тканей и органов живого человека без вторжения в его тело — это так называемый неинвазивный метод.

Если это как-то поможет понять лежащие в основе явления процессы, речь в данном случае идет об измерении электромагнитного отклика атомных ядер, возбуждаемых электромагнитными волнами разных сочетаний (поэтому, кстати, и слышен ритмичный звук разной тональности) в постоянном магнитном поле высокой напряженности, указанной в теслах.

Утверждать, что чем мощнее, тем лучше, не станем. Скажем так: чем мощнее, тем более универсальна и точна система. Но чем более она универсальна, тем выше ее цена, которая может исчисляться сотнями тысяч долларов и даже переваливать за миллион.

У низкопольных напряженность поля составляет до 0,5 Т. Считается, что такие томографы без контрастирования позволяют получить базовую информацию. Затем следуют среднепольные (1 Т), высокопольные (1,5 Т) и сверхвысокопольные (3 Т). Есть и более мощные, но обычным медучреждениям они не нужны.

Что делать нельзя

Попасть внутрь томографа можно, но не всем. Прежде всего туда нельзя обладателям имплантов разных типов: от кардиостимуляторов до слуховых аппаратов. Причин несколько: во-первых, магнитное поле может повредить и/или нарушить работу импланта, во-вторых, есть шанс нанести температурную или иную травму пациенту, в-третьих, наличие импланта негативно скажется на результатах сканирования.

В некоторых случаях при сканировании применяются контрастирующие препараты, которые дополнительно увеличивают четкость изображения. Их компоненты могут вызывать аллергию, они обычно противопоказаны беременным женщинам, а также в период лактации.

Испытано на себе

Обследуемого облачают в одноразовый безразмерный костюм, в котором отправляют в жерло томографа. Человека укладывают на стол (именно так называется конструкция, которая затем скрывается в туннеле). Чтобы как-то уберечь уши от громкого звука, на голову надевают наушники, из которых звучит легкая музыка. При желании можно вооружиться собственным трек-листом или аудиокнигой.

Выпрыгнуть из аппарата нельзя, поэтому на всякий случай в руку пациенту вкладывают грушу (правильно — сигнальное устройство). При приступах паники или по каким-либо другим причинам достаточно сжать ее, и у рентгенолаборанта, контролирующего процесс в помещении рядом (в так называемой пультовой), сработает чрезвычайно громкая сигнализация.

Достаточно часто встречаются и люди с клаустрофобией, паническими расстройствами. В этом случае рекомендуют узнать у специалиста обо всех этапах исследования и посмотреть сам аппарат.

К слову, звучание томографа зависит от задействованных типов катушек и текущей программы.

После всего пережитого появилось желание сделать как в кино — подойти к томографу с пистолетом (в боевиках такое показывают регулярно). Но оружия под рукой не оказалось, поэтому эксперимент остался мечтой — проверить, примагнитится ли пистолет, не получилось.

Как долго может длиться сканирование?

Меньше всего времени тратится на исследование обычных суставов, например коленных. В стандартной ситуации [без патологий] оно длится не больше 15 минут для одного сустава. Но это время непосредственного нахождения пациента в томографе без учета анализа данных.

Компания Siemens постоянно разрабатывает новое ПО. Оно позволяет сократить время для некоторых видов диагностики. Например, можно ускорить сканирование суставов — до 8 минут, а головного мозга — до 6—10. Однако новые опции в ПО требуют тщательного изучения, проработки и оптимизации существующих протоколов исследования перед внедрением.

Есть ли откровенно сложные для томографа задачи?

— При исследовании брюшной полости, например, и если мы работаем в автоматическом режиме, аппарат подстраивается под движение диафрагмы, считывая данные при определенном ее положении. Это заметно увеличивает время исследования. Процесс можно ускорить, однако пациенту придется задерживать дыхание на 20 секунд много раз. Физически это непросто.

Какие-то ограничения для аппарата при его полной укомплектованности катушками отсутствуют. Мы, к примеру, пока не смотрим сердце и не проводим исследования молочных желез. Но в этом году будут закуплены необходимые компоненты.

Почему нельзя двигаться?

— Когда человек двигается, картинка получается размытой. В некоторых случаях, чтобы получить качественное изображение, необходимо подстраивать программу работы томографа. Нам необходимо четко видеть стенки тех же позвонков, структуру — это позволяет определить наличие патологии. Когда человек двигается, теряются даже контуры, диагностика серьезно затрудняется.

При некоторых типах сканирования мелкие и редкие движения не станут проблемой, однако в определенных случаях — когда размытые сканы попали на место с грыжей или иными изменениями — мы вынуждены повторять ту или иную серию для получения четких снимков.

Зубы надо сжимать, чтобы пломбы не вылетели?

— Что касается стоматологических вопросов, то никаких противопоказаний нет. Скорее возникают технические нюансы. Если это исследование головного мозга, артефакт [пломба, штифт] может попасть в зону исследования. Мы тогда выстраиваем программу так, чтобы обойти такие места и получить изображение нужной области.

У пациентов с татуировками, сделанными около 20 лет назад, когда в чернилах было высокое содержание металлов, возможен едва заметный нагрев. Встречаются крайне чувствительные пациенты, они обычно и рассказывают о подобных вещах.

Опасения, как правило, возникают у тех, кто проходит подобную процедуру в первый раз, а также у возрастных пациентов.

ПО, катушки

Помимо технической части, непосредственное влияние на процесс диагностики оказывает набор программ для исследований и анализа данных.

Аппарат снимает картинку в трех плоскостях: корональной (вдоль тела спереди назад), сагиттальной (справа налево) и аксиальной (сверху вниз). При необходимости изображение можно визуализировать в 3D-режиме.

Вначале в дело вступает набор программ (или комплекс последовательностей), обеспечивающий получение информации, — собственно, сканирование. Выбор происходит исходя из того, какая область будет изучаться: для головного мозга — свой набор, для суставов — свой и так далее. Кроме того, алгоритмы отличаются и в зависимости от возраста пациента.

Существуют узкоспециализированные наборы программ, к которым относится, например, алгоритм перфузии. Чаще он используется при возникновении опухолей, в частности, головного мозга, предоставляя информацию, которая позволяет определить степень злокачественности.

Красивая картинка

Магнитно-резонансная томография в неврологии.

Впервые метод магнитно-резонансной томографии (МРТ), открывший новые горизонты в диагностике неврологических заболеваний, был применен для исследования головного мозга.

Сегодня уже невозможно представить диагностику патологических образований центральной нервной системы без лучевых методов визуализации, из которых магнитно-резонансная томография дает картину в наибольшей степени приближенную к анатомической. Основными преимуществами МРТ являются: высокая контрастность, позволяющая распознавать различные структуры центральной нервной системы; отсутствие лучевой нагрузки (ионизирующего излучения) и неинвазивность (без оперативного вмешательства) исследования. Метод основан на магнитных свойствах атомов, из которых состоит человеческое тело. Под воздействием сильного магнитного поля, которое используется в МР-томографе, ядра атомов излучают электромагнитные сигналы, которые обрабатывает компьютер, и объединяет в послойные изображения. Различия в интенсивности сигнала в зависимости от типа ткани - жир, жидкость, мягкие ткани, определяют высокую диагностическую ценность метода.

В настоящее время достигнут значительный прогресс в изучении причин развития, такого тяжелого по своим последствиям сосудистого заболевания, как инсульт. Это обусловлено в первую очередь широким внедрением новейших методов нейро- и ангиовизуализации, позволяющих изучать изменения структуры нервной ткани и сосудов. Данные методы дают возможность раскрыть и понять механизмы мозгового кровообращения. При использовании современных высокопольных томографов можно получить полную информацию:

о кровотоке на капиллярном (мельчайшем) уровне при перфузионной МРТ,

о количественной оценке движения молекул воды через мембраны клеток при диффузионной МРТ,

о химическом составе ткани мозга при МР-спектроскопии.

Применение магнитно-резонансной ангиографии позволяет за короткое время, без использования контрастных веществ увидеть сосуды мозга в любой плоскости. Метод МРТ различает ишемические (разрушение мозговой ткани вследствие прекращения кровоснабжения части головного мозга из-за закупорки сосуда) и геморрагические (разрыв стенки кровеносного сосуда с пропитыванием ткани мозга и разрушением его) поражения головного мозга на ранних стадиях.

Появилась возможность динамического наблюдения за изменением величины, формы и характера самого очага поражения, а также выявлять ранние осложнения, приводящие к ухудшению состояния больных.

Эта информация является основой для последующей комплексной терапии:

нейропротекции – лечение и профилактика вторичного повреждения головного мозга после инсульта,

тромболизиса - восстановление кровотока за счет медикаментозного растворения тромба.

МРТ является методом выбора в диагностике рассеянного склероза, т.к. позволяет оценить активность процесса и динамику очагов на фоне проводимого лечения. При использовании новых возможностей МРТ выявляет различные опухоли головного мозга, минимальным размером до 1 мм. Это способствует неинвазивному моделированию и планированию хирургической операции с сохранением жизненно важных структур головного мозга. Метод МРТ выявляет микроаденомы гипофиза и интраканаликулярные невриномы вестибулокохлеарного нерва на ранней стадии развития, задолго до появления КТ-признаков.

Даже в тех немногих случаях, где клиническая симптоматика типична, метод вносит дополнительную информацию об обширности поражения, и в подавляющем большинстве случаев, имеет решающее значение для постановки диагноза и, соответственно, для правильного выбора лечения.

Если десять лет назад доступность МРТ была ограничена в основном финансовыми факторами из-за дороговизны оборудования, то сегодня она ограничена, прежде всего, временем сбора данных из-за применения дополнительных методик сканирования и в еще большей степени удлинением процесса анализа полученных данных в зависимости от каждой клинической ситуации. Эта ситуация требует дифференцированного отбора больных в назначении данной диагностической процедуры на этапе первичного медицинского звена.

Светлана Анатольевна Абунагимова,

Окружного кардиологического диспансера

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агенство по образованию

Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации

Федеральное агенство по атомной энергии

Национальный Исследовательский Ядерный университет

Кафедра №6 Общей Физики

Подготовила Студентка 2 курса

Ввведение. 3 Магнитный Резонанс. 4

◦ Ядерный Магнитный Резонанс. 4

История открытия Ядерного Магнитного резонанса. 6 ЯМР томография (Определение). 8

◦ Достоинства и недостатки ЯМР томографии. 8

Визуализация внутренних органов посредством ЯМР. 9 Работа тамогрофа. 11 Заключение. 12 Список литературы. 14

История показывает, что каждое новое физическое явление или метод проходит трудный путь, начинающийся с момента открытия и проходящий через несколько фаз. Сначала почти никому не приходит мысль о возможности применения этого явления в повседневной жизни. Затем наступает фаза развития, во время которой данные исследований убеждают всех в его большой практической значимости. Затем следует фаза стремительного взлета. Так произошло и с явлением ЯМР, открытым в 1944 г. в форме парамагнитного резонанса и независимо открытого Блохом и Парселлом в 1946 г. в виде резонансного явления магнитных моментов атомных ядер.

Данное открытие позволило сделать огромный прорыв в развитии медицины, биологии и химии. Например, в неврологии МРТ не связанна с риском для здоровья пациента и абсолютно безболезненна.

Широкое применение МРТ в неврологии обусловлено высокой информативностью, относительной доступностью и безопасностью данного метода обследования. Использование ядерно-магнитного резонанса в МР-томографах позволяет получать картинки слоев или срезов головного мозга, позвоночника и спинного мозга без рентгеновского облучения пациента. Благодаря способности отображать мягко-тканные структуры магнитно-резонансная томография в неврологии часто применяется для визуализации мозгового вещества, связок позвоночника, межпозвонковых дисков и нервных волокон.

На данный момент, благодаря развитию ЯМР, врачи могут проводить Магнитно-резонансная томография головного мозга агнитно-резонансная томография околоносовых пазух, томография гипофиза, всего позвоночника, головного мозга и др.

Магнитный резонансное (избирательное)- это поглощение радиочастотного излучения некоторыми атомными частицами, помещенными в постоянное магнитное поле. Большинство элементарных частиц, подобно волчкам, вращаются вокруг собственной оси. Если частица обладает электрическим зарядом, то при ее вращении возникает магнитное поле, т. е. она ведет себя подобно крошечному магниту. При взаимодействии этого магнитика с внешним магнитным полем происходят явления, позволяющие получить информацию о ядрах, атомах или молекулах, в состав которых входит данная элементарная частица. Различают магнитные резонансы двух основных видов: электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс.

Перейдём от отдельного протона к макроскопическому образцу водорода, содержащему большое число протонов. Ситуация будет выглядеть так. В образце из-за усреднения случайных ориентаций спинов примерно равные количества протонов при наложении постоянного внешнего магнитного поля окажутся относительно этого поля со спинами, направленными “вверх” и “вниз”. Облучение образца электромагнитными волнами с частотой = (- )/, вызовет “массовый” переворот спинов (магнитных моментов) протонов, в результате которого все протоны образца окажутся в состоянии со спинами, направленными против поля. Такой массовое изменение ориентации протонов будет сопровождаться резким (резонансным) поглощением квантов (и энергии) облучающего электромагнитного поля. Это и есть ЯМР. ЯМР можно наблюдать лишь в образцах с большим числом ядер, используя специальные методики и высокочувствительные приборы.

Началось все с того, что в 1944 году советский физик из Казанского университета в лабораторных условиях впервые в истории наблюдал явление электронного парамагнитного резонанса. К сожалению, у ученого в то сложное время не было возможности опубликовать полученные результаты. В 1946 году двое ученых из США: Феликс Блох из Станфордского университета и Пёрселл из Гарварда независимо друг от друга повторили это великое открытие уже в отношении атомных ядер, за что в 1952 году оба получили Нобелевскую премию по физике. Было доказано, что ядра некоторых элементов периодической системы, помещенные в магнитное поле, способны поглощать энергию в радиочастотном диапазоне с последующим ее излучением. Это явление получило название ядерного магнитного резонанса. Слово "ядерный", означавшее, что взаимодействие происходит с магнитными моментами ядер, после того как метод перешел в распоряжение медицины, перестало использоваться из-за негативного отношения пациентов.

6 октября 2003 года британскому и американскому ученым Полу Лотербуру и Питеру Мэнсфилду была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие, связанное с получением изображения с помощью магнитного резонанса. Лотербур открыл возможность создания изображения в двух измерениях, изменяя магнитное поле. Мэнсфилд развил использование методов изменения магнитного поля и показал, как сигналы могут быть математически проанализированы, что позволило усовершенствовать технику изображения. "Открытие Лотербура и Мэнсфилда стало прорывом в медицине,

диагностике и лечении", - заявил официальный представитель Нобелевского комитета Ханс Йорнвалл. Метод получения изображения с помощью магнитного резонанса используется сейчас для диагностики десятков миллионов пациентов во всем мире. Магнитно-резонансная томография является одним из ведущих методов исследования при различных заболеваниях и состояниях. Традиционно МРТ получила широкое применение в неврологии и онкологии.

Магнитно-резонансная томография (ядерно-магнитная резонансная томография, МРТ, ЯМРТ, NMR, MRI) — нерентгенологический метод исследования внутренних органов и тканей человека. Здесь не используются Х-лучи, что делает данный метод безопасным для большинства людей.

Открытие ЯМР томографии дало ход новому витку в развитии медицины, но каждое открытие имеет свои плюсы и минусы. Дальше яих перечислю.

· Первое преимущество – замена рентгеновских лучей радиоволнами. Это позволяет устранить ограничения на контингент обследуемых (детей, беременных), т. к. снимается понятие лучевой нагрузки на пациента и врача. Кроме того, отпадает необходимость в проведении специальных мероприятий по защите персонала и окружающей среды от рентгеновского излучения.

· Второе преимущество – чувствительность метода к отдельным жизненно важным изотопам и особенно к водороду, одному из самых распространенных элементов мягких тканей. При этом контрастность изображения на томограмме обеспечивается за счет разности в концентрациях водорода в различных участках органов и тканей. При этом исследованию не мешает фон от костных тканей, ведь концентрация водорода в них даже ниже, чем в окружающих тканях.

· Третье преимущество заключается в чувствительности к различным химическим связям у различных молекул, что повышает контрастность картинки.

· Четвертое преимущество кроется в изображении сосудистого русла без дополнительного контрастирования и даже с определением параметров кровотока.

· Пятое преимущество заключается в большей на сегодня разрешающей способности исследования – можно увидеть объекты размером в до миллиметра.

· И, наконец, шестое – МРТ позволяет легко получать не только изображения поперечных срезов, но и продольных.

· Необходимость создания магнитного поля большой напряженности, что требует огромных энергозатрат при работе оборудования и/или использования дорогих технологий для обеспечения сверхпроводимости. Радует то, что в научной литературе нет данных об отрицательной влиянии на здоровье магнитов большой мощности.

· Низкая, особенно в сравнении с рентгенологическими, чувствительность метода ЯМР-томографии, что требует увеличения времени просвечивания. Это приводит к появлению искажений картинки от дыхательных движений (что особенно снижает эффективность исследования легких, исследовании сердца).

· Невозможность надежного выявления камней, кальцификатов, некоторых видов патологии костных структур.

· Невозможность обследования некоторых больных, например с клаустрофобией (боязнью закрытых пространств), искусственными водителями ритма, крупными металлическими имплантатами. Не следует забывать и о том, что относительное противопоказание для ЯМР-томографии - беременность. Ну а кардиостимуляторы – строгое противопоказание к исследованию.

До сих пор мы неявно предполагали, что, в пренебрежении влиянием слабых электронных токов в катушках, магнитное поле, в которое помещаются ядра, однородно, т. е. имеет одну и ту же величину во всех точках. В 1973 году Пол Латербур предложил проводить ЯМР-исследования, помещая образец в магнитное поле, меняющееся от точки к точке. Понятно, что в этом случае и резонансная частота для исследуемых ядер изменяется от точки к точке, что позволяет судить об их пространственном расположении. А поскольку интенсивность сигнала от определенной области пространства пропорциональна числу атомов водорода в этой области, мы получаем информацию о распределении плотности вещества по пространству. Собственно, в этом и заключается принцип техники ЯМР-исследования. Как видите, принцип прост, хотя для получения реальных изображений внутренних органов на практике следовало получить в распоряжение мощные компьютеры для управления радиочастотными импульсами и еще долго совершенствовать методологию создания необходимых профилей магнитного поля и обработки сигналов ЯМР, получаемых с катушек.

магнитное поле не зависит от х, то возникает одиночный сигнал (см. рис. а). Далее предположим, что посредством дополнительных катушек (по отношению к той, которая создает основное, направленное по оси z, магнитное поле) мы создаем дополнительное, меняющееся вдоль оси х, магнитное поле B0, причем его величина возрастает слева направо. При этом понятно, что для сфер с различными координатами сигнал ЯМР теперь будет соответствовать различным частотам и измеряемый спектр будет содержать в себе пять характерных пиков (см. рис. б). Высота этих пиков будет пропорциональна количеству сфер (т. е. массе воды), имеющих соответствующую координату, и, таким образом, в рассматриваемом случае интенсивности пиков будут относиться как 3:1:3:1:1. Зная величину градиента магнитного поля (т. е. скорость его изменения вдоль оси х), можно представить измеряемый частотный спектр в виде зависимости плотности атомов водорода от координаты х. При этом можно будет сказать, что там где пики выше, число атомов водорода больше: в нашем примере числа атомов водорода, соответствующих положениям сфер, действительно соотносятся как 3:1:3:1:1.

Расположим теперь в постоянном магнитном поле B0 некоторую более сложную конфигурацию маленьких заполненных водой сфер и наложим дополнительное магнитное поле, изменяющееся вдоль всех трех осей координат. Измеряя радиочастотные спектры ЯМР и зная величины градиентов магнитного поля вдоль координат, можно создать трехмерную карту распределения сфер (а следовательно, и плотности водорода) в исследуемой конфигурации. Сделать это гораздо сложнее, чем в рассмотренном выше одномерном случае, однако интуитивно понятно, в чем этот процесс заключается.

Технология МРТ достаточно сложна: используется эффект резонансного поглощения атомами электро-магнитных волн. Человека помещают в магнитное поле, которое создает аппарат. Молекулы в организме при этом разворачиваются согласно направлению магнитного поля. После этого радиоволной проводят сканирование. Изменение состояния молекул фиксируется на специальной матрице и передается в компьютер, где проводится обработка полученных данных. В отличие от компьютерной томографии МРТ позволяет получить изображение патологического процесса в разных плоскостях. Магнитно-резонансный томограф по своему внешнему виду похож на компьютерный. Исследование проходит так же, как и компьютерная томография. Стол постепенно продвигается вдоль сканера. МРТ требует больше времени, чем КТ, и обычно занимает не менее 1 часа (диагностика одного раздела позвоночника занимает 20–40 минут).

МРТ получила начало как метод томографического отображения, дающий изображения ЯМР-сигнала из тонких срезов, проходящих через человеческое тело. МРТ развивалась от метода томографического отображения к методу объемного отображения.

Метод особенно эффективен для изучения динамических процессов (например, состояния кровотока и результатов его нарушения) в органах и тканях.

Во время магнитно-резонансной томографии в неврологии может возникнуть необходимость более точно и детально изучить отдельные области головного мозга или позвоночного столба. Тогда в вену пациента вводят контрастный препарат. В основе большинства контрастных средств для МРТ используется гадолиний. Как правило, введение контраста не вызывает у пациента никакого дискомфорта и не сопровождается осложнениями.

С давних пор врачи пытались изобрести методы оценки функционального состояния внутренних органов человека наиболее информативным способом. Последние несколько десятилетий отмечается бурное развитие диагностического направления медицины. Одним из самых ярких событий прошлого века без преувеличения можно назвать открытие явления ядерного магнитного резонанса и возникновение диагностических методик, основанных на этом явлении. Достаточно сказать, что шведская королевская академия наук присудила как минимум шесть Нобелевских премий, непосредственно связанных с данным открытием.

Сегодня самый информативный и безвредный для здоровья метод диагностики производится с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).