Принципы магнитно резонансной томографии. Противопоказания к компьютерной томографии. Результаты магнитно резонансного исследования

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – один из методов инструментальной диагностики. Он позволяет без инвазивного вмешательства визуально наблюдать органы и ткани человеческого организма в нескольких проекциях. Различные виды МРТ исследований используются в медицине для постановки точного комплексного диагноза.

Данный метод стал поистине прорывом в медицинской диагностике. До изобретения МР томографии людям не удавалось без хирургического вмешательства так наглядно увидеть внутренние органы человека, в том числе – головной и спинной мозг. С помощью магнитно-резонансной томографии можно делать обследования функций органов, скорости кровотока, активности коры головного мозга. Преимущества данного метода диагностики очевидны.

Аппарат МРТ

Какие органы и ткани можно обследовать при проведении МРТ (комплексного и дифференцированного):

головной мозг;
сердце;
кровеносные сосуды;
отделы позвоночного столба (костные образования, сосуды, нервные окончания);
органы брюшной полости;
желудок;
молочные железы;

Магнитно-резонансная томография молочных желез занимает от 30 до 60 минут

почки и надпочечники;
суставы;
органы малого таза;
легкие;
носовые пазухи;
зубы и челюстные суставы.

Об истории изобретения

Принцип, положивший начало эре МРТ исследований, впервые описан в 1973 году профессором химии Полом Лотербур. В основе принципа лежит физическое явление ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), электромагнитный отклик ядер водорода (отсюда в названии «ядерный») на воздействие комбинации электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности.

В 1986 году, после катастрофы на Чернобыльской АЭС, у обывателей возникли стойкие негативные ассоциации со всем, что касается ядерных технологий. В результате чего термин ЯМР заменили на МРТ. Принцип действия аппарата от этого не поменялся, но название прочно укрепилось.

В 2003 году за изобретение метода МРТ ученым П. Лотербур и П. Мэнсфилд присудили Нобелевскую премию в области медицины, что показывает исключительное значение МРТ диагностики.

Как это работает?

Ткани человеческого организма насыщены водой. Молекула воды состоит из водорода и кислорода. Концентрация водорода в тканях организма неодинакова. Это означает, что наименьшее количество водорода содержится в костях и соединительной ткани, а наибольшее – в мышечной, жировой ткани, в головном мозге и органах человека. Таким образом, по разнице комплексного содержания водорода, на виртуальной панораме создаются образы того или иного органа, сосуда и т.д.

Цикл работы аппарата МР томографии:

индуцируется магнитное поле, под воздействием которого положительно заряженная частица водорода (протон) двигается;
по окончании воздействия частица заканчивает движение, выделяя при этом энергию;
показания фиксируются. Затем анализируются и визуализируются в виртуальном образе обследуемого объекта.

Этап подготовки к процедуре

Если врачом, который назначал магнитно-резонансную томографию, не было рекомендовано проведение подготовительных действий, то специальной подготовки к манипуляции не требуется, можно вести привычный образ жизни. Это преимущество данного метода диагностики (исключается возможность влияния случайных факторов на результат).

Перед исследованием необходимо снять с себя предметы, содержащие металлическую составляющую, электронные приборы и гаджеты:

ювелирные украшения;
часы;
мобильный телефон;

Перед исследованием необходимо выложить мобильный телефон

одежду с металлическими пуговицами и застежками;
зубной съемный металлический протез;
слуховой аппарат;
нужно убрать (смыть) косметику, т. к. в некоторых косметических образцах содержатся примеси металлов.

Все вышеперечисленные предметы могут исказить результаты и стать источником опасности для здоровья обследуемого.

Выполнение МРТ-исследования

Процедура безвредна для людей. Это очевидное преимущество перед методами диагностики, использующими рентгеновское излучение.

Пациента помещают внутрь туннелеобразного магнита, с помощью которого создается электромагнитное поле. Продолжительность процедуры зависит от вида обследования и объекта исследования и может продолжаться от нескольких минут до часа (это недостаток метода). Для некоторых видов процедуры может потребоваться введение в вену контрастного вещества. Это дает усиление контрастности визуального восприятия.

Существуют несколько моделей магнитно-резонансных томографов. Они бывают открытого и закрытого типа, с магнитным туннелем на длину тела и более короткие по размеру (разрешают делать обследование только части тела). К недостатку таких моделей относится не идеальное качество снимков, а к преимуществу – возможность обследования людей, страдающих клаустрофобией.

При проведении манипуляции врач наблюдает за пациентом с помощью видеокамеры или через окно, отделяющее зону работы аппарата. Расшифровку описания делают в течение получаса после завершения процедуры.

Процедура магнитно-резонансной томографии

Виды магнитно-резонансного обследования

Существуют несколько видов МРТ-исследования:

простой, без введения контрастного вещества. Применяется в основной части обследований, в том числе – в комплексном;
с внутривенным введением контраста. Этот метод можно использовать для выявления даже малых очагов патологии;
МРТ-ангиография. С помощью данного способа можно делать исследования сосудов, кровотока. Усиление сосудистого рисунка на границах новообразований показывает степень прорастания раковых клеток (при наличии) в здоровые ткани;
функциональная магнитно-резонансная томография. Назначают при обследовании головного мозга. Основана на принципе изменения активности мозга при работе того или иного органа.

Противопоказания к проведению МРТ-обследования

МРТ имеет ряд противопоказаний

С момента изобретения такого устройства, как магниторезонансный томограф, большинство серьезных заболеваний удалось сократить более чем в два раза. Это обусловлено тем, что томограф – это не просто аппарат для диагностики, а высокоточное устройство, позволяющее диагностировать патологические изменения и формирование новообразований в организме человека. С помощью процедуры МРТ, удается не просто диагностировать серьезные и даже смертельные патологии, а своевременно их устранять различными способами.

На чем основывается принцип работы устройства

Вопрос о том, как работает МРТ, популярен среди пациентов, так как это позволяет выяснить, насколько опасной для человека является диагностика внутренних органов и систем. Принцип действия томографа основывается на процессе ядерно-магнитного резонанса. ЯМР представляет собой явление, обуславливающееся в свойствах атомов. При подаче импульса высокой частоты наблюдается возникновение излучение энергии в магнитном поле. Для того чтобы зафиксировать эту энергию, используется компьютер.

Человеческий организм насыщен атомами водорода, которые играют ключевую роль в проведении диагностики. Атомами водорода насыщены ткани и органы, которые и подлежат процедуре исследования. Эти атомы начинают «откликаться» при возникновении электромагнитных волн. Электромагнитные волны создаются сканером, а считывание информации осуществляется специальным компьютером.

Атомами водорода насыщены все ткани и органы, но их численность неодинакова. За счет разницы состава водорода, виртуальная панорама позволяет воссоздать картину исследуемых органов и частей тела. Цикл функционирования томографа можно разделить на такие этапы:

Создается магнитное поле, в результате чего происходит зарядка частиц водорода.
Как только воздействие магнитного поля прекращается, то частицы прекращают двигаться, но при этом выделяется тепловая энергия.
На основании вышеописанной картины происходит фиксирование показаний. Анализ и визуализация осуществляется виртуально.

Итоговая информация позволяет диагностировать наличие патологий и прочих осложнений. Принцип работы МРТ не сложный, но благодаря такому физическому явлению, удается проводить высокоточные диагностические процедуры без внутреннего вмешательства в организм.

Виды МРТ

Зная принцип работы МРТ, необходимо перейти к выяснению того, на какие виды подразделяется магниторезонансная томография. Изначально стоит отметить, что процедура МРТ может проводиться на устройствах разного типа. Это могут быть как открытые, так и закрытые аппараты для проведения магниторезонансной томографии. Разберемся, чем отличаются открытые виды аппаратов от закрытых.

Открытые — это такие варианты устройств, которые состоят из двух основных частей: верхней и нижней. Пациент при этом располагается между двумя основаниями, который и являются магнитами. Данный вид томографов предназначается преимущественно для пациентов с признаками клаустрофобии, а также полным и с физическими отклонениями людям. Находясь в открытом виде томографа, пациент не ощущает дискомфорта, как в закрытом варианте.
Закрытые. Представляют собой большую капсулу, внутри которой имеется ложе. В это ложе укладывается пациент, после чего проводится диагностика. В закрытых аппаратах пациенты могут ощущать некий дискомфорт, но при этом, если у человека нет клаустрофобии, то диагностика проводится на таком оборудовании.

Важно знать! Большинство видов исследований выполняется только при помощи аппарата МРТ закрытого типа. Одним из таких видов диагностики является обследование головного мозга.

Отличаются аппараты МРТ и по такому существенному параметру, как мощность. По мощности устройства подразделяются на следующие виды:

Маломощные до 0,5 Тесла.
Средней мощности до 1 Тесла.
Высокой мощности до 1,5 Тесла.

На что влияет мощность магнито-резонансного томографа? Мощность влияет на такой параметр, как время проведения диагностики. Кроме того, мощность аппарата будет влиять на стоимость исследования, а также качественные показатели визуализации. Чем мощнее оборудование установлено в клинике, тем выше будет стоимость процедуры.

Важно знать! Магниторезонансная томография является одной из самых дорогостоящих методик, что можно отнести к существенным недостаткам.

Основные преимущества МРТ-исследования

Сегодня существует огромное множество различных вариантов исследований, но процедура МРТ занимает одно из первых мест. Это обусловлено тем, что устройство позволяет получить результаты в мельчайших подробностях. Данный вид диагностики имеет существенные преимущества, например, если сравнивать КТ и МРТ, то первая процедура подразумевает воздействие на организм рентгеновскими лучами, которые несут в себе отрицательное воздействие. К основным преимуществам магниторезонансного метода исследования относятся:

Возможность получить качественные сведения в виде детального изображения исследуемого органа.
Безвредность и безопасность. Выше упоминалось, что принцип действия аппарата основывается на создании магнитного поля, под воздействием которого происходит перемещение атомов водорода. Магнитное излучение является полностью безвредным, поэтому от такого воздействия не наблюдается отрицательных реакций.
Возможность визуализации сложных структур таких органов, как спинной или головной мозг.
Возможность получения изображения в нескольких проекциях. Благодаря такому положительному свойству, диагностировать большинство заболеваний с помощью МРТ удается намного раньше, нежели с помощью компьютерной томографии.

Теперь сравним магнитно-резонансные исследования с наиболее популярными диагностическими методиками, и выясним, какой метод имеет больше преимуществ и меньше недостатков.

Компьютерная томография или КТ. Предусматривает воздействия на организм рентгеновского излучения. Несмотря на то, что процедура более опасна, чем МРТ, прибегают к ее проведению тогда, когда необходимо осуществить исследование костно-мышечной системы.
ЭЭГ или электроэнцефалография. Методика, позволяющая осуществлять детальное исследование головного мозга. Диагностировать наличие опухолей и новообразований с помощью ЭЭГ достаточно сложно, поэтому при подозрениях у врача, назначается проведение магниторезонансной томографии.
УЗИ. К проведению УЗИ любые противопоказания отсутствуют. Недостатком УЗИ является то, что с помощью оборудования нельзя диагностировать состояние костных тканей, желудка, легких и прочих органов. К тому же при УЗИ нельзя получить точные снимки, как при МРТ.

Исходя из этого, следует отметить, что схема функционирования магниторезонансного томографа является максимально эффективной и высокоточной.

Недостатки МРТ

У данного метода имеется множество преимуществ, но кроме положительных качеств, следует отметить и недостатки. Существенным недостатком данного метода диагностики является его высокая стоимость. Не каждый человек со средним доходом может позволить пройти диагностику даже один раз в год, так как самый простейший вид исследования обойдется от 5-7 тысяч рублей.

Кроме высокой стоимости, которая обуславливается дороговизной оборудования, необходимо отметить еще некоторые недостатки процедуры МРТ:

Необходимость нахождения продолжительное время в одном положении. Зачастую продолжительность диагностики составляет от получаса до 2 часов.
Запоздалое определение гематом.
Отсутствие возможности проведения диагностики, если у пациента имеются металлические или электронные протезы, которые нельзя на время процедуры удалить.
Негативное влияние на результаты исследования, если пациент в ходе процедуры будет шевелиться.

Важно знать! Существует возможность проведения процедуры МРТ бесплатно, если у пациента имеется полис ОМС. С его помощью и при наличии соответствующего назначения от доктора, пациент может пройти МРТ-обследование бесплатно.

Наличие показаний и противопоказаний

Показаний к проведению МРТ огромное количество, но в любом случае, решать о необходимости проведения процедуры должен лечащий врач. К основным показаниям по проведению магниторезонансной томографии относятся:

Головной мозг. Данный орган подлежит процедуре обследования при возникновении неврологической симптоматики, а также при возникновении травм и нарушениях.
Органы брюшной полости. Проводится исследование при возникновении соответствующей болевой симптоматики, при желтушности, болях и диспептических признаках.
Сердце и сосудистая система. МРТ проводится при ВПС, ИБС, болях и аритмии. Часто назначается магниторезонансная диагностика после инфарктов.
Мочеполовые органы. Возникновение признаков нарушения мочеиспускания, боли, а также появление крови в моче, свидетельствуют о потребности прохождения МРТ.

Более подробно о том, необходимо ли проводить диагностику МРТ, следует уточнить у врача. Если врач не видит потребности в исследовании, то пациент может самостоятельно пройти диагностику в частном кабинете томографии.

У кого в организме имеются электронные устройства, такие как кардиостимуляторы и слуховые аппараты.
Пациенты, у которых в организме имеются металлические имплантаты. В зависимости от их места расположения, процедура может быть проведена после индивидуального подхода к пациенту.
Люди с признаками клаустрофобии и нервными расстройствами. Такие пациенты не смогут длительное время спокойно лежать на кушетке, поэтому для них показано проведение диагностики под наркозом.
Первый триместр беременности. В первом триместре наблюдается формирование органов и систем у будущего ребенка. Чтобы не возникло аномалий, врачи рекомендуют воздержаться от МРТ в первом триместре до 12 недели.

Как проводится МРТ

Пациенту не стоит переживать и бояться, так как в ходе исследования он не будет ощущать боль. Единственным неприятным ощущением в ходе исследования может быть шумный звук работающего оборудования. Но и данная проблема решаема, для этого необходимо надеть наушники и погрузиться в сон.

Важно знать! Наушники запрещены, если проводится МРТ головного мозга.

Алгоритм проведения процедуры исследования следующий:

Пациент снимает с себя все металлические предметы и украшения. Проводится диагностика в нижнем белье или специальном халате.
Обследуемый укладывается на стол, где специалист осуществляет фиксирование его тела в трех/четырех точках.
Когда все готово к процедуре, пациент на кушетке заезжает в тоннель, где и начинается процедура.
Длительность исследования занимает от 20 до 120 минут. Все зависит от органа или части тела, которые подлежат диагностике.

После окончания пациент может отправляться домой. Если диагностика проводилась под наркозом, то отправляться домой пациент может через час после выхода из сна. При этом его должен сопровождать кто-либо из родственников. Если возникает потребность провести исследование с контрастированием, то в вену вводится специальный препарат – соли гадолиния. Они абсолютно безвредны, если у пациента нет гиперчувствительности к веществу. После этого места, которые требуют детального изучения, окрашиваются в цвет, что повышает точность сканирования.

Подводя итог, важно отметить, что процедура МРТ является самой эффективной, несмотря на незначительный спрос в диагностике. Если у пациента недостаточно финансов для прохождения такого вида обследования, то врач подберет другой вид, который максимально поможет определить развивающиеся патологии.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — метод получения изображений внутренних органов человека, основанный на явлении ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).

Физика метода

Человеческое тело содержит большое количество протонов — ядер атома водорода: в составе воды, в каждой молекуле органического вещества — белках, жирах, углеводах, мелких молекулах... Протон же - один из немногих атомов, у которого есть собственный магнитный момент или вектор направления. При отсутствии внешнего мощного магнитного поля магнитные моменты протонов ориентированы случайным образом, то есть стрелки векторов направлены в разные стороны.

Если же поместить атом в сильное постоянное магнитном поле все меняется. Магнитный момент ядер водорода ориентируется либо сонаправленно направлению магнитного поля, либо в противоположном направлении. Во втором случае энергия состояния будет чуть выше. Если же теперь воздействовать на этим атомы электромагнитым излучением резонансной частоте (к счастью для нас, это частота радиоволн, абсолютно безопасная для человека), то часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный. А после отключения внешнего магнитного поля они вернутся в исходное положение, выделяя энергию в виде электромагнитного излучения, которое и регистрируется томографом.

Ориентация магнитных моментов ядер а ) в отсутствии б ) при наличии внешнего магнитного поля

Эффект ЯМР можно представить не только на протонах, но и на любых изотопах, имеющих ненулевой спин (то есть вращающихся в определенном направлении), чья встречаемость в природе (или в организме человека) достаточно велика. К таким изотопам можно отнести 2 Н, 31 Р, 23 Na, 14 N, 13 C, 19 F и некоторые другие.

История МРТ

В 1937 году Изидор Раби , профессор Колумбийского университета изучил интересное явление, при котором атомные ядра образцов, помещённые в сильное магнитное поле, поглощали радиочастотную энергию. За это открытие он получил Нобелевскую премию по физике в 1944 году.

Позже две группы физиков из США, одна под руководством Феликса Блоха , другая — Эдварда М. Парселла , впервые получили сигналы ядерного магнитного резонанса от твёрдых тел. За это оба в 1952 также удостоились Нобелевской премии физике.

В 1989 Норман Фостер Рамсей получил Нобелевскую премию по химии за теорию химического сдвига, которую сформулировал в 1949 году. Суть теории в том, что ядро атома можно опознать по изменению резонансной частоты, а любую молекулярную систему может описать её спектр поглощения. Эта теория стала основой магнитно-резонансной спектроскопии. В период с 1950 по 1970 годы ЯМР использовался для химического и физического молекулярного анализа в спектроскопии.

В 1971 году физик Раймонд Дамадьян (США) открыл возможность применения ЯМР для обнаружение опухолей. Он продемонстрировал на крысах, что сигнал водорода от злокачественных тканей сильнее, чем от здоровых. Дамадьян и его команда потратили 7 лет на разработку и создание первого МР-сканера для медицинского отображения человеческого тела.

Доктор Дамадьян при попытке получить собственное МРТ изображение

В 1972 году химик Пол Кристиан Лотербур (США) сформулировал принципы отображения ядерного магнитного резонанса, предложив использовать переменные градиенты магнитного поля для получения двумерного изображения.

В 1975 г. Ричард Эрнст (Швейцария) предложил использовать в магнитно-резонансной томографии фазовое и частотное кодирование и Фурье-преобразования, метод, который используется в МРТ и в настоящее время. В 1991 году Ричард Эрнст удостоился Нобелевской премии по химии за достижения в области импульсной томографии.

В 1976 Питер Мэнсфилд (Великобритания) предложил эхо-планарное отображение (EPI) — самую скоростную методику, основанную на сверхбыстром переключении градиентов магнитного поля. Благодаря этому время получения изображения уменьшилось с нескольких часов до нескольких десятков минут. Именно Питер Мэнсфилд вместе с Полом Лотенбуром в 2003 году получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине за изобретение метода магнитно-резонансной томографии. Кстати, любопытно, что с Лотенбуром над созданием метода МРТ работал правнук Альфреда Нобеля, Микаэль Нобель.

Итак, 3 июля 1977 , спустя почти 5 часов после начала первого теста, наконец, получили первое изображение среза человеческого тела на первом прототипе магнитного резонансного сканера.

Первое МРТ-изображение среза человеческого тела. Получено 3 июля 1977 года

Устройство томографа

МР-томограф состоит из следующих блоков: магнит, градиентные, шиммирующие и радиочастотные катушки, охлаждающая система, система приема, передачи и обработки данных, система экранирования (см. рис.)

Схема МР - томографа

Магнит — самая, собственно, важная и дорогая часть томографа, создающая сильное устойчивое магнитное поле. Магниты в МР-томографе бывают самые разные: постоянные, резистивные, сверхпроводящие и гибридные.

В томографе с постоянным магнитом поле создается между двумя полюсами, сделанными из ферромагнитных материалов (ферромагнетик — вещество, обладающее магнитными свойствами в отсутствии внешнего магнитного поля). Плюс такого томографа в том, что он не требует дополнительной электроэнергии или охлаждения. Однако создаваемое таким типом томографов поле не превышает по своей индукции 0,35 Тл (Тесла, Тл — единица измерения силы магнитного поля. Надо сказать, что и 0,35 Тл — это мощное магнитное поле, в 10000 раз мощнее магнитного поля Земли). Недостатки постоянных томографов — высокая стоимость непосредственно самого магнита и поддерживающих структур, а также проблемы с однородностью магнитного поля.

В резистивных магнитах поле создается пропусканием сильного электрического тока по проводу, намотанному на железный сердечник. Сила поля таких МРТ примерно чуть больше — 0,6 Тл. Но эти томографы нуждаются в хорошем охлаждении и в постоянном электропитании для поддержания однородности магнитного поля.

В гибридных системах для создания магнитного поля используются и проводящие ток катушки, и постоянно намагниченный материал.

Для создания полей свыше 0,5 Тл обычно необходимы сверхпроводящие магниты, которые очень надежны и дают однородные и стабильные во времени поля. В таком магните поле создается током в проводе из сверхпроводящего материала, не имеющего электрического сопротивления при температурах вблизи абсолютного нуля (-273,15°C). Сверхпроводник пропускает электрический ток без потерь. В МРТ обычно используется провод из ниобий-титанового сплава длиной в несколько километров, вложенный в медную матрицу. Охлаждается эта система жидким гелием. Более 90% производящихся сегодня МР-томографов составляют модели со сверхпроводящими магнитами.

Внутри магнита расположены градиентные катушки, предназначенные для создания небольших изменений главного магнитного поля. Приложенные в трех взаимно перпендикулярных направлениях, градиентные поля позволяют точно локализовать зону интереса в трехмерном пространстве.

Шиммирующая катушка — это катушка с малым током, создающая вспомогательные магнитные поля для компенсации неоднородности главного магнитного поля томографа из-за дефектов основного магнита или присутствия намагниченных объектов в поле исследований.

Радиочастотная (РЧ ) катушка представляет собой одну или несколько петель проводника, создающих магнитное поле, необходимое для поворота спинов на 90° или 180° и регистрирующих сигнал от спинов внутри тела.

Еще недавно клинической практике верхний предел напряженности магнитного поля составляет 2 Тл, однако сегодня на рынок выходят уже семитесловые томографы.

Типы МРТ

По виду конструкции МР-томографы могут быть открытые и закрытые. Первые МРТ-сканеры конструировались как длинные и узкие туннели. МРТ открытой конструкции имеют горизонтальные или вертикальные противостоящие магниты и имеют больше пространства вокруг пациента. Существуют системы для исследования пациентов в вертикальном положении.

МРТ-сканер с вертикальным положением пациента

МРТ-сканер открытого типа

МРТ -сканер закрытого типа

Диффузионно-тензорная МРТ. Этот метод определяет направление и тензор (силу) диффузии молекул воды в тканях: клетках, сосудах, нервных волокнах. Метод не требует использования контрастного вещества и поэтому абсолютно безопасен. На основе полученных в ходе томографии данных строят карты диффузии. Данный метод хорошо подходит для исследования ЦНС, позволяет хорошо визуализировать проводящие структуры мозга. Тензорную МРТ иногда называют трактографией.

Изображение проводящих путей мозга, получено с помощью диффузионно-тензорной МРТ

МР-ангиография. Метод визуализации кровеносных сосудов, основан на отличии сигнала движущихся протонов в крови от сигнала протонов окружающих неподвижных тканей.

МР-ангиография сосудов головы

Функциональная МРТ. Метод основан на регистрации кровообращения активно работающих участков мозга. Этому методу на портале будет посвящен отдельный материал.

МР-спектроскопия. Метод позволяет определить наличие определённых метаболитов (лактата, креатинина, N-ацетиласпартата и многих других) в тканях, органах и полостях, что позволяет делать выводы о наличии заболевания, его динамике.

Применение МРТ

МРТ позволяет увидеть любые внутренние органы человека, не нанося ему вреда. Высокая разрешающая способность, безопасность делают МРТ весьма популярным и перспективным методом исследования в клинической практике, несмотря на довольно высокую стоимость.

Помимо исследования больших объектов — человека, животных, для исследователей есть и другие способы использования магнитного резонанса. Например, МР-микроскопия. Для химиков, физиков и биологов МР-микроскопия возможно самый мощный инструмент изучения веществ на молекулярном уровне. Можно локализовать в 3D объеме магнитные ядра, позволяющие получать изображения и наблюдать объекты с разрешением, достигающим 10 -6 м.

ЯМР-микроскопия сегодня уже применяется для обнаружения микродефектов в различных объектах. Для химиков метод позволяет идентифицировать составы сложных смесей.

Источники:

1. Хорнак Дж. П. Основы МРТ. 2005

2. Марусина М.Я., Казначеева А.О. Современные виды томографии. Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. - 132 с.

3. McRobbie D. W. et al. MRI from Picture to Proton. - Cambridge university press, 2006.

4. http://www.fonar.com/nobel.htm

5. Александр Грек. Мозги на просвет: Цветные мысли. Популярная механика // 2008 — № 2(64) — стр. 54-58

6. http://www.bakuprightmri.com

7. http://mri-center.ru/mrt-otkritogo-tipa

8. Окользин А. В. Магнитно-резонансная спектроскопия по водороду в характеристике опухолей головного мозга //Онкология. - 2007. - Т. 8.

Дарья Прокудина

Магнитно резонансная томография или сокращенно МРТ – это современный безопасный и эффективный метод диагностики, позволяющий специалистам точно определить заболевание, патологию, травму или другие нарушения в работе органов человеческого тела. Проще говоря, МРТ это сканирование, но с другим принципом действия в отличие от рентгенографии и КТ.

Магнитно резонансная томография имеет ряд преимуществ перед другими методами диагностики, а также показания и противопоказания к проведению. Предварительная расшифровка результатов исследования проводится специалистом-радиологом после процедуры. Более точное и конкретизированное объяснение результатов МРТ делается врачом с учетом данных анамнеза и клинической картины.

Принцип действия и преимущества перед другими методами диагностики

Принцип действия МРТ сканера основывается на особенностях действия магнитного поля и магнитных свойствах тканей тела. Благодаря взаимодействию ядерно-магнитного резонанса и ядер атомов водорода, во время обследования на экран компьютера выводится послойное изображение органов человеческого тела. Таким образом удается не только дифференцировать одни органы и ткани от других, но и зафиксировать наличие даже незначительных нарушений, опухолевых и воспалительных процессов.

Принцип работы МРТ позволяет точно оценить состояние мягких тканей, хрящей, мозга, органов, дисков позвоночника, связок – тех структур, которые в значительной степени состоят из жидкости. В то же время, МРТ в медицине меньше используется, если необходимо исследование костей или тканей легких, кишечника, желудка – структур, содержание воды в которых минимально.

Аппарат томографии закрытого типа

Благодаря тому, как работает МРТ, можно выделить ряд преимуществ данного вида исследования перед другими:

В результате обследования удается получить детализированное изображение. Поэтому данная методика считается наиболее эффективной для раннего обнаружения опухолей и очагов воспаления, исследования нарушений ЦНС, опорно-двигательной системы, органов брюшной полости и малого таза, мозга, позвоночника, суставов, кровеносных сосудов.
Магнитная томография позволяет провести диагностику в тех местах, где КТ не эффективно из-за перекрытия обследуемого участка костными тканями или вследствие нечувствительности КТ к изменениям плотности тканей.
Во время процедуры не происходит ионизирующее облучение пациента.
Можно получить не только изображение структуры тканей, но и МРТ показания их функционривания. Например, скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости и мозговой активности фиксируются при помощи функциональной магнитно резонансной томографии.
Возможность проведения контрастного МРТ. Контрастное вещество повышает диагностический потенциал процедуры.
МРТ открытого типа позволяют проходить обследования пациентам с боязнью замкнутого пространства.

Еще одно преимущество — при постановке диагноза практически исключены ошибки. Если пациента волнует вопрос: «Может ли МРТ ошибаться?», то ответ получается немного неоднозначным. С одной стороны данная процедура является одним из самых точных методов диагностики. С другой стороны ошибки могут произойти на этапе расшифровки результатов и постановки диагноза врачом.

Классификация современных магнитных томографов

Большинство пациентов настороженно относятся к аппаратам магнитной томографии, так как не знают чего ожидать во время процедуры и боятся, что им станет плохо в замкнутом пространстве. Для других людей стандартное исследование недоступно из-за их веса (более 150 кг.), наличия психологических расстройств или детского возраста.

Однако, не все знают, что современные ученые-технологи уже давно решили и эти проблемы, разработав разные виды томографов:

Сканер закрытого типа;
Сканер МРТ открытого типа.

В большинстве медицинских учреждений установлены стандартные аппараты МРТ закрытого типа, то есть те, где пациент во время исследования находится в «туннеле». Такое оборудование считается наиболее надежным, так как напряженность магнитного поля в них достаточно высокая.

Но в некоторых клиниках устанавливают МРТ открытого типа. Такие аппараты считаются не такими надежными из-за низкой напряженности магнитного поля. Но с каждым годом технологии совершенствуются, и томограф открытого типа уже нельзя отнести к менее информативным или недостаточно мощным. Тем более, что такой аппарат имеет следующие преимущества:

Конструкция томографа не предполагает наличия задвижного стола, что позволяет обследовать пациентов со значительной массой тела.
Во время исследования пациент находится не в замкнутом пространстве. Это позволяет значительно снизить психологический дискомфорт, исключить приступы паники и клаустрофобии.
При некоторых травмах специфическая фиксация конечностей делает невозможным помещение пациента в томограф закрытого типа. Поэтому открытые типы МРТ – единственный способ провести диагностику возможных травм внутренних органов, мозга.

Допустимость обследования пациента на открытом или закрытом томографе значительно расширяет возможности врачей в сложных или нестандартных случаях.

Показания к проведению процедуры

Для чего делают МРТ, и в каких ситуациях такой метод исследования будет эффективным? Как уже отмечалось, магнитная томография позволяет провести диагностику широкого ряда заболеваний и состояний. Все виды МРТ исследований и показания к их проведению можно классифицировать в зависимости от обследуемых органов/систем:

: нарушение кровообращения в мозгу, подозрения на опухолевые поражения, наблюдение за состоянием мозга после хирургического вмешательства, мониторинг возможных рецидивов опухолевых процессов, подозрения на наличие очагов воспаления, эпилепсия, поражения вследствие артериальной гипертензии, травма головы.
Височно-нижнечелюстные суставы: диагностика состояния дисков суставов, оценка эффективности хирургического лечения, неправильный прикус, подготовка к проведению ортодонтического лечения.
Глаза: подозрения на наличие опухоли, травмы, воспалительные процессы, диагностика состояния слезных желез после травм.
Область носа, рта: гайморит, подготовительные манипуляции перед проведением пластических операций.
: различные дегенеративные изменения в структуре позвоночника (например, остеохондроз), защемление корешков нервов, врожденные патологии, травмы и оценка эффективности лечения после травм, подозрения на опухолевые процессы, остеопороз.
Кости и суставы: кости, мягкие ткани, суставы – травмы (в том числе спортивные), возрастные изменения, воспалительные процессы, подозрения на наличие опухоли, травмы мышц, сухожилий, ревматоидный артрит.
: патология внутренних органов.
: аденома, рак простаты, оценка распространения опухолевых поражений, предоперационная подготовка, оценка состояния мочевого пузыря, мочеточников, прямой кишки, яичников, мошонки, миома матки, аномалии развития органов малого таза.

Также в случае надобности проводят обследование сосудов головного мозга, шеи, грудной области; артерий, вен, щитовидной железы. При подозрении на наличие опухолевых поражений или метастазов может быть обследовано все тело пациента.

Также показаниями к проведению МРТ могут стать инфаркт, порок или ишемическая болезнь сердца.

Противопоказания к проведению процедуры

Многих пациентов волнует, есть ли противопоказания к МРТ. Конечно же, такие ограничения для томографии существуют, как и для любой другой медицинской манипуляции.

Весь перечень противопоказаний к проведению МРТ можно разделить на абсолютные и относительные. К абсолютным относятся наличие металлического инородного тела, протеза или электромагнитного импланта, кардиостимулятора. Если проводится МРТ с контрастированием — почечная недостаточность и аллергия на контрастное вещество.

Наличие этих факторов делает проведение процедуры абсолютно невозможным. Под относительными противопоказаниями подразумеваются состояния или обстоятельства, которые со временем могут пройти/измениться, и проведение обследования становится возможным.

Относительные противопоказания:

Первые 3 месяца .
Психические проблемы, шизофрения, клаустрофобия, панические состояния.
Тяжелые заболевания в стадии декомпенсации.
Наличие у пациента татуировок, которые были выполнены с применением красителей на основе металлических соединений.
Сильная боль, вследствие чего человек не может соблюдать полную неподвижность.
Состояние опьянения – алкогольного или наркотического.

Является ли детский возраст пациента противопоказанием и можно ли делать МРТ детям, если да – с какого возраста? Специалисты на эти вопросы отвечают, что детский возраст не является помехой для проведения исследования. То есть делается МРТ даже новорожденным младенцам. Однако, с маленькими детьми существует другая проблема – их очень трудно заставить пребывать в неподвижном состоянии. Особенно долгое время, тем более в замкнутом пространстве. Есть несколько решений данной проблемы, например, предварительная беседа с ребенком или применение наркоза. МРТ исследование под наркозом делается и взрослым в тех случаях, когда процедуру провести крайне необходимо, но человек страдает клаустрофобией или приступами паники.

Подготовительные мероприятия

Общая подготовка к МРТ – важный этап исследования, который нельзя игнорировать. От того, насколько точно пациент будет следовать рекомендациям специалистов, зависит успешность процедуры и точность результатов.

Подготовка к исследованию начинается с обязательной консультации у терапевта. Врач уточнит данные анамнеза, проведет внешний осмотр, прояснит вопрос с противопоказаниями, подробно расскажет, как делают МРТ, даст направление на исследование конкретных проблемных зон.

Подготовка к МРТ также включает оценку собственного состояния. Пациент должен быть готов к тому, что будет находиться в замкнутом, шумном пространстве некоторое время. Если человек предполагает, что у него может начаться паника, он должен заранее заручиться поддержкой близкого человека. Родственник или супруг/а также помогут доехать домой после процедуры, если перед обследованием пациенту дадут седативные препараты для успокоения. МРТ под наркозом также требует присутствия близкого человека, который доставит пациента домой после исследования.

МРТ подготовка включает снятие (с себя и с одежды) всех металлических предметов – булавок, пирсинга, сережек и других украшений, съемных имплантов и протезов, шпилек, белья с металлическими вставками и т.д.

Перед процедурой нужно сходить в туалет, нельзя употреблять спиртное и наркотические вещества. Можно ли есть перед МРТ, принимать обычные лекарства? Да, если предстоит исследование головного мозга, суставов, глаз, носоглотки или позвоночника.

Некоторые виды томографического исследования требуют, чтобы была произведена специальная подготовка к МРТ.

Например, перед исследованием органов малого таза нужно помочиться за 3 часа до процедуры и больше этого не делать. За 60 минут перед сеансом выпить пол литра простой воды, так мочевой пузырь будет наполнен наполовину, что и требуется для правильной диагностики. Накануне вечером нужно полностью очистить кишечник с помощью клизмы или слабительного.

МРТ органов брюшной полости делается только натощак, поэтому вопрос о том, можно ли кушать перед процедурой, в данном случае не уместен. Исключения составляют ситуации, когда сеанс нельзя провести в утренние часы. В таком случае допустимо очень легко позавтракать. Очищение кишечника накануне, прием спазмолитиков за 30 минут перед сеансом – очень желательно.

Подготовка детей к исследованию на магнитном томографе

Физически детей к проведению процедуры готовят так же, как и взрослых. Если ребенок уже в таком возрасте, когда понимает, что от него хотят, и слушается родителей (6-7 лет), нужно рассказать ему, как подготовиться к МРТ самостоятельно. В случае необходимости – помочь.

Подготовка ребенка к МРТ головного мозга на аппарате открытого типа

Психологическая подготовка ребенка – необходимый предварительный этап. Нужно рассказать малышу, зачем делать МРТ, что его ждет во время этой процедуры, какие ощущения могут возникнуть, как подавить негативные мысли и страхи. Также нужно предупредить ребенка о том, сколько по времени делают МРТ и о том, что все это время он должен быть максимально неподвижным.

Если родители видят, что ребенок психологически не готов, ощущает сильный страх или есть другие сопутствующие факторы (сильная боль, эпилепсия, судорожные приступы), вероятно, придется применить глубокую седацию или поверхностный наркоз.

Как проходит сеанс магнитно резонансной томографии

Для того, чтобы во время сеанса обследования не произошло никаких неожиданностей и неприятных сюрпризов, пациенту нужно приблизительно представлять себе как делают МРТ. Стандартная процедура включает следующие этапы:

Пациента просят раздеться и снять с тела все посторонние предметы, включая парик, съемные протезы и слуховой аппарат, украшения и т.д. На смену врач выдаст одноразовую накидку.
Пациент принимает горизонтальное положение на специальном задвижном столе. Затем стол задвигается в тоннель аппарата. С современными томографами возможны вариации этого этапа. Например, в случае использования томографа открытого типа или аппарата предполагающего сидячее положение.
Сколько по времени длится МРТ, зависит от вида исследования. В среднем – от 20 до 120 минут. Все это время пациент должен поддерживать абсолютную неподвижность исследуемой области тела.
Во время сеанса томографии пациент слышит шум или гудение, возможно ощущение легкой вибрации. Чтобы облегчить нахождение в замкнутом пространстве лучше закрыть глаза и максимально расслабиться.

После окончания сеанса пациента могут попросить некоторое время подождать, чтобы удостоверится, что все прошло успешно, полученных данных достаточно и дополнительные манипуляции не требуются. После этого пациенту возвращают личные вещи и одежду – сеанс магнитно резонансной томографии окончен.

Отдельного внимания требует конкретизация того, как проходит процедура МРТ в случае применения наркоза или контрастных веществ.

Особенности проведения МРТ пациентам под наркозом

МРТ под наркозом может быть двух видов:

Глубокая седация с применением современных лекарственных препаратов-транквилизаторов. Помогает значительно успокоить пациента, снять тревогу, купировать панические приступы.
Наркоз, который делается с помощью внутривенной инъекции или ингаляции. Такой метод может потребовать дополнительной вентиляции легких и подключения аппаратов наблюдения за состоянием жизненных функций.

Обычно действие наркоза проходит уже через 30-60 минут после окончания сеанса исследования. Перед наркозом нельзя есть в течение 9, а детям до 6 лет – 6 часов. Пить можно только чистую воду и чай, маленькими порциями. Прием жидкости прекратить за 2 часа до процедуры.

После наркоза покидать клинику можно только с сопровождающим, самостоятельное управление транспортным средством категорически запрещено.

Магнитно резонансная томография с контрастом

Инжектор для введения контрастного вещества во время исследования

Что такое МРТ с контрастом? Это такая же процедура, как и стандартное МРТ, только для повышения информативности процедуры в вену пациента вводят безопасное нетоксичное вещество. В большинстве случаев это необходимо при диагностике опухолевых поражений. Таким образом удается провести наиболее развернутое исследование, детально изучить размеры опухоли, ее структуру и степень распространения.

Однако, опухоль – не единственная причина для проведения данного вида процедуры. Для обследования с контрастным усилением существует целый ряд показаний.

Противопоказания – беременность, лактация, аллергия (очень редкие случаи).

Никаких последствий и побочных реакций после сеанса томографии с контрастом пациент не испытывает.

Результаты магнитно резонансного исследования

То, что показывает МРТ, то есть результаты обследования, будут готовы в течение 1 или 2 дней. Если в организме все нормально, то результаты покажут, что все органы и ткани организма находятся на своих местах, имеют стандартные размеры, форму, структуру, плотность. Магнитно резонансная томография также покажет, что в теле нет злокачественных или доброкачественных новообразований, кровотечений, тромбов, воспалительных или инфекционных процессов.

Рентгенологи делают заключение по МРТ исследованию

Если же врач обнаружит какие-либо нарушения – это будет отображено в заключении и истории болезни.

Подведем итоги

МРТ – самый современный, один из наиболее точных и безопасных неинвазивных методов исследования человеческого организма. Сеанс магнитной томографии абсолютно безболезненный и подходит для обследования даже маленьких детей. То, что может показать МРТ, помогает врачу диагностировать любую проблему со здоровьем или подтвердить ее отсутствие.

В 1956 году в Мюнхене в Германии было образована международная электротехническая комиссия «Общество Тесла». Все машины МРТ откалиброваны в единицах " Тесла ". Сила магнитного поля измеряется в Тесла или в единицах Гаусс. Чем сильнее магнитное поле, тем большее количество радиосигналов, которые могут быть получены из атомов тела и, следовательно, тем выше качество изображения МРТ. 1 Тесла = 10000 Гаусс

Низкое поле МРТ = до 0,2 Тесла (2000 Гаусс)
Среднее поле МРТ = от 0,2 до 0,6 Тесла (от 2000 Гаусс до 6000 Гаусс)
Высокое поле МРТ = от 1,0 до 1,5 Тесла (от 10000 Гаусс до 15000 Гаусс)

В 1937 году профессор Колумбийского университета Исидор И. Раби, работая в Пупинской физической лаборатории в Колумбийском университете, Нью-Йорк, отметил квантовое явление, которое было названо ядерно-магнитным резонансом (ЯМР). Он выяснил, что атомные ядра отмечают свое присутствие за счет поглощения или излучения радиоволн при воздействии достаточно сильного магнитного поля.

Профессор Исидор И. Раби получил Нобелевскую премию за свою работу. В 1973 году Павел Лотербур, химик и исследователь ЯМР из Университета штата Нью-Йорк, получил первое ЯМР изображение.

Раймонд Дамадиан, врач и экспериментатор, работая в Даунстейтовском медицинском центре Бруклина, обнаружил, что сигнал водорода в раковой ткани отличается от здоровой ткани, потому что опухоли содержат больше воды. Чем больше воды, тем больше атомов водорода. После выключения аппарата МРТ, остаточные колебания радиоволн от раковой ткани длятся дольше, чем от здоровой ткани.

С помощью своих аспирантов, врачей Лоуренса Минкоффа и Майкла Голдсмита, доктор Дамадиан создал переносные катушки для мониторинга излучения водорода, и через некоторое время первый МРТ аппарат был сконструирован. 3 июля 1977 в течение почти пяти часов было проведено первое сканирование человеческого тела с помощью МРТ, а первые сканы пациента с раком груди были проведены в 1978 году.

Принцип работы МРТ

Магнитно-резонансная томография является медицинским диагностическим методом, который создает изображения тканей и органов человеческого тела с использованием принципа ядерного магнитного резонанса. МРТ может генерировать изображение тонкого среза ткани любой части человеческого тела - под любым углом и направлением. МРТ позволяет получить изображение человеческих органов и тканей с помощью электромагнитного поля.

МРТ создает сильное магнитное поле, а в организме человека есть своеобразные маленькие биологические " магниты ", состоящие из намагниченных протонов, входящих в состав атомов водорода. Протоны является основным элементом магнитных свойств тканей организма.

Во-первых, МРТ создает устойчивое состояние магнетизма в человеческом теле, когда тело помещено в постоянное магнитное поле. Во-вторых, МРТ стимулирует организм с помощью радиоволн, что меняет стационарную ориентацию протонов. В-третьих, аппарат останавливает радиоволны и регистрирует электромагнитную трансмиссию организма. В-четвертых, передаваемый сигнал используются для построения внутренних изображений тела с помощью обработки информации на компьютере.

МРТ изображение не является фотографическим. Это, на самом деле, компьютеризированная карта или изображение радиосигналов, излучаемых человеческим телом. МРТ превосходит по своим возможностям компьютерную томографию, так как не используется ионизирующее излучение как при КТ, а принцип работы основан на использовании безвредных электромагнитных волн.

Мощность магнитного поля

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является многоплоскостным методом визуализации, основанном на взаимодействии между радиочастотным электромагнитным полем и некоторыми атомными ядрами в теле человека (обычно водорода), после помещения тела в сильное магнитное поле. Этот метод визуализации особенно качественно визуализирует мягкие ткани. Качество МРТ зависит не только от напряженности поля (выше 1 Тл считается высоким полем), но и от выбора катушки, использования контраста, параметров исследования, опыта специалиста, оценивающего полученное изображение и способного определить наличие патологии. Введение внутривенно контраста (гадолиния) часто используется при МРТ исследованиях. В настоящее время в МРТ аппаратах используется поле мощностью от 0.1 до 3.0 Т. В последние годы появились также томографы мощностью 7 Т, но их применение в клинике пока находится в стадии испытаний.

В клинической практике для аппаратов применяют следующую градацию аппаратов по мощности:

Низкопольные от 0.1 до 0.5 Т
Среднепольные от 0.5 до 0.9 Т
Высокопольные выше 1 Т
Сверх высокопольные 3.0 и 7.0 Т

Также подразделяют аппараты на открытого типа и закрытого (туннельного типа).

До последнего времени аппараты открытого типа были представлены только низкопольными аппаратами, но в настоящее время уже выпускаются и активно используются аппараты МРТ открытого типа с высоким полем (1 Т и более). Кроме того, появились аппараты для проведения исследований пациента в вертикальном положении или сидя. Разнообразие различных видов аппаратов МРТ позволяет очень широко использовать этот метод диагностики для определения морфологических изменений или функциональных нарушений при различных патологических состояниях.

Все аппараты можно условно разделить на низкопольные и высокопольные или открытого или туннельного типа.

Нередко пациенту трудно сделать выбор между проведением исследования на низкопольном или высокопольном аппаратах. Но между низкопольными и высокопольными аппаратами существует значительная разница.

Открытые (низкопольные) сканеры дают низкое качество изображений, и некоторые исследования для уточнения диагноза приходится повторять после низкопольных аппаратов на высокопольных аппаратах. Высокопольные МРТ аппараты с напряженностью магнитного поля (1 - 1,5-3.0 Тесла) обеспечивают высокое разрешение, которое позволяет визуализировать более детально структуру органов и тканей. Низкопольные аппараты МРТ обычно имеют мощность магнитного поля от 0.23 до 0.5 Тесла. Чем выше напряженность магнитного поля, тем лучше визуализация и более быстрее происходит сканирование. Существует прямая пропорция между увеличением мощности магнитного поля и качеством визуализации тканей.

МР аппараты сканируют тело слоями (срезами). Чем выше магнитное поле, тем срезы тоньше, что позволяет получить более детальную морфологическую картину тканей и, таким образом, более точно поставить диагноз.

Высокопольные МРТ требуют меньше времени на проведение исследования, благодаря более высокому магнитному полю. Высокопольные МРТ сканируют тело в полтора-два раза быстрее, чем аппараты низкопольные (открытого типа). Это очень важно, так как при длительном исследовании вероятность движения пациента и появления артефактов изображения увеличивается.

Высокопольные МРТ аппараты обеспечивают самые передовые методы визуализации, некоторые из которых не могут быть выполнены на аппаратах с низким магнитным полем.

Высокопольные аппараты МРТ постоянно совершенствуются для обеспечения большего комфорта для пациента и уменьшение беспокойства пациента во время проведения исследования. В последние годы были разработаны новые МРТ сканеры с существенно более короткой трубкой, что позволяет голове пациента быть снаружи отверстия магнита при выполнении ряда исследований. Отверстие магнита расширено в конце трубки, что уменьшает у пациента чувство замкнутого пространства, потому что голова пациента находится на пути к расширенному концу. Кроме того, отверстие имеет большую ширину, чем у более ранее сконструированных сканеров, что обеспечивает больше пространства вокруг пациента во время проведения исследования.