Один из самых эффективных методов медицинского исследования - МРТ или магнитно-резонансная томография, позволяющая получить максимально точные сведения об анатомических особенностях организма пациента, обменных процессах, физиологии тканей и внутренних органов. С его появлением стало возможно детальное обследование головного мозга для диагностики заболеваний и дегенеративных поражений. Возможность определения локализации процесса и объема произошедших повреждений становится основным преимуществом данной процедуры при выявлении новообразований и исследовании сосудов.

Что такое МРТ

Магнитно-резонансная томография - это уникальная возможность получения высокоточных послойных изображений исследуемой области. Процедура проводится при помощи специального аппарат, действие которого на организм человека заключается в стимуляции радиоволн, создании сильного магнитного поля и регистрации ответного электромагнитного излучения организма. Результатом процесса становится построение изображения путем обработки поступающего сигнала на компьютере.

Что такое магнитно-резонансный томограф? Это устройство, позволяющее добиться эффективной диагностики, выявить изменения в работе организма и произвести высокоточную визуализацию исследуемых органов, которая значительно превосходит результаты других методик (рентгена, КТ, ультразвука). Такая процедура позволяет выявить онкологию и ряд других заболеваний и опасных патологий, измерить скорость кровотока и движения спинномозговой жидкости и т.д.

В основе работы аппарата лежит принцип ЯМР с последующей обработкой полученных сведений специальными программами. МРТ установка обеспечивает создание сильного магнитного поля. Немаловажным фактором, объясняющим принцип работы устройства, является наличие в человеческом организме протонов (в химическом смысле это ядро атома водорода) . Магнитно-резонансный томограф позволяет поддерживать стабильное состояние магнетизма в теле пациента, при помещении его в силовое поле. Аппарат производит:

стимуляцию организма при помощи радиоволн, способствуя смене стационарной ориентации заряженных частиц;

остановку радиоволн и регистрацию электромагнитных излучений организма;

обработку полученного сигнала и преобразование его в изображение.

Полученная картинка не является фотографическим снимком обследуемого отдела или органа. Специалист получает высококачественное детализированное отображение радиосигналов, испускаемых телом пациента. МРТ диагностика полностью превосходит метод компьютерной томографии, поскольку в данном случае при проведении процедуры не применяется ионизирующее излучение, а используются безопасные для человеческого организма электромагнитные волны.

История создания и принцип работы МРТ

Годом создания данного метода считается 1973, а одним из отцов-основателей магнитно-резонансной томографии - Пол Лотербур. В одном из журналов им была опубликована статья, в которой подробно описывался феномен визуализации структур и органов при помощи использования магнитных и радиоволн.

Это не единственный ученый, причастный к открытию МРТ - еще в 1946 году Феликс Блох и Ричард Пурселл, работающие в Гарварде, изучали физическое явление, в основе которого лежали свойства, присущие атомным ядрам (первичное поглощение получаемой энергии и последующее ее переизлучение. т.е. выделение с переходом к начальному состоянию). За это исследование ученые получили Нобелевскую премию (1952).

Открытие Блоха и Пурселла стало своеобразным толчком к развитию теории по ЯМР. Необычное явление изучалось как химиками, так и физиками. Демонстрация первого компьютерного томографа, включающая в себя ряд испытаний, произошла в 1972 году. Результатом проведенного исследования стало обнаружение принципиально нового способа диагностики, позволяющего детально визуализировать важнейшие структуры организма.

Далее Лотербуром был частично сформулирован принцип работы аппарата МРТ - работа ученого легла в основу исследований, проводимых до наших дней. В частности, в статье содержались следующие утверждения:

Трехмерные проекции объектов получаются по спектрам ЯМР протонов воды из обследуемых структур, органов и т.д.

Особое внимание уделялось наблюдению за злокачественными новообразованиями. Опыты, проведенные Лотербуром, показали: они существенно отличаются от здоровых клеток. Разница заключается в характеристиках полученного сигнала.

Объемный набор ядер можно разбить на множество, линейный спин которого выровнен параллельно, а множество, спин-сумма которого является антипараллельной. Затем магнитный дипольный момент ядер прецессирует вокруг аксиального поля. В то время как доля почти равна, немного больше ориентированы на угол с низкой энергией. Частота, с которой прецессия дипольных моментов называется ларморовой частотой. Затем ткань коротко подвергается импульсам электромагнитной энергии в плоскости, перпендикулярной магнитному полю, заставляя некоторые из магнитоориентированных ядер водорода принять временное неприсоединенное высокоэнергетическое состояние.

В 70-е годы XX века началась новая эра развития МРТ-диагностики. В это время Ричардом Эрнстом было предложено проведение магнитно-резонансной томографии с использованием особого метода - кодирования (как частотного, так и фазового). Именно этим способом визуализации исследуемых областей и пользуются врачи в наши дни. В 1980 году был продемонстрирован снимок, на получение которого ушло около 5 минут. Уже через шесть лет длительность отображения снизилась - до пяти секунд. При этом качество картинки оставалось неизменным.

В 1988 году был усовершенствован и метод ангиографии, позволяющий отобразить кровоток пациента без дополнительного ввода в кровь препаратов, выполняющих роль контраста.

Развитие МРТ стало новой вехой в современной медицине. Эта процедура применяется в диагностике заболеваний:

позвоночника;

суставов;

мозга (головного и спинного);

Мы можем попросить вас провести сравнительное исследование соответствующего региона для обследования. Магнитно-резонансная томография - это диагностическая процедура, которая не использует рентгеновское излучение, а поле магнита для визуализации изображений в отличие от компьютерной томографии и рентгеновских исследований.

Простыми словами, атомы водорода, которые существуют в изобилии в теле, выровнены, как иглы, с помощью сильного поля магнита. Кроме того, излучаются радиоволны, что нарушает выравнивание атомов водорода. После дезактивации радиоволн атомы водорода возвращаются в исходное положение, когда сами излучают радиоволны. Затем эти сигналы принимаются антенной и преобразуются в изображения. Особенно мягкими тканями можно дифференцировать с помощью этого метода исследования. Например. воспаленная ткань может быть четко обнаружена в нормальной среде.

гипофиза;

внутренних органов;

молочных желез и т.д.

Возможности открытого метода позволяют обнаруживать заболевания на ранних стадиях и выявлять патологии, требующие своевременного лечения или же немедленного операционного вмешательства. Томография, проведенная на современном оборудовании, дает возможность получить точное изображение органов, обследуемых структур и тканей, а также:

собрать необходимую информацию о циркуляции спинномозговой жидкости;

определять уровень активации областей коры головного мозга;

проследить за газообменом в тканях.

Метод МРТ выгодно отличается от других способов диагностики:

Он не предполагает воздействия, осуществляемого при помощи хирургических инструментов.

Затем мы уже готовим доступ к вены перед экзаменом, через который контрастный агент вводится без боли в организм во время обследования. Таким образом, помехи из-за движений могут быть исключены для инъекции. Дыхательные движения брюшной стенки также будут разрушительными при исследовании брюшной области, поэтому мы будем обучать вас через наушники, когда и как дышать. Вы лежите на скользящем столе во время исследования магнитно-резонансной томографии и затем помещаетесь в пробную трубку до тех пор, пока исследуемая область не окажется посередине кольцевых магнитов.

Магнитно-резонансная томография безопасна и высокоэффективна.

Данная процедура относительно широко доступна и востребована при исследовании наиболее сложных случаев, требующих детальной визуализации происходящих в организме изменений.

На видео ниже демонстрируются основные этапы функционирования современного томографа:

Принцип работы МРТ (видео)

Принцип работы магнитно-резонансного сканера (МРТ)

Как проходит процедура? Человека помещают в специальный узкий тоннель, в котором он должен находиться в горизонтальном положении. В трубе на него воздействует сильное магнитное поле прибора. Исследование длится от 15 до 20 минут.

После пациенту выдается изображение. Оно создается благодаря методу ЯМР - физическому явлению магнитно-ядерного резонанса, связанному со свойствами протонов.При помощи радиочастотного импульса в созданном устройством электромагнитном поле вырабатывается излучение, преобразующееся в сигнал. После он регистрируется и обрабатывается компьютерной программой.

Каждый обследуемый и выводимый на экран в виде изображения срез имеет свою толщину. Рассматриваемый способ отображения схож с технологией удаления всего, что располагается над слоем и под ним. При этом большую роль играют отдельные элементы объема и плоскости - части среза и структурные компоненты получаемого магнитно-резонансного снимка.

Поскольку человеческое тело на 90% состоит из воды, происходит стимуляция протонов атомов водорода. Этот метод воздействия позволяет заглянуть в организм и диагностировать серьезные заболевания без физического вмешательства.

Устройство аппарата МРТ

Рассматриваемое современное оборудование состоит из следующих частей:

магнит;

катушки;

прибор, генерирующий радиоимпульсы;

клетка Фарадея;

источник питания;

система охлаждения;

системы, служащие для обработки поступающих данных.

Магнит

Создает стабильное поле, характеризующееся однородностью и высокой напряженностью. Именно по последнему показателю оценивается мощность прибора. Напомним о том, что именно от нее зависит качество получаемого изображения и скорость проведения процедуры.

В зависимости от напряженности все аппараты разделяются на следующие группы:

Низкопольные - оборудование начального уровня, открытые, сила поля < 0.5 Tл.

Среднепольные - показатели от 0,5-1 Тл.

Высокопольные - отличаются высокой скоростью исследования, четким изображением даже при движении пациента во время обследования. Напряженность магнитного поля этих установок - 1-2 Тл.

Сверхвысокопольные - более 2 Тл. Используются для исследовательских целей.

Также выделяются следующие виды используемых магнитов:

Постоянные - изготавливаются из сплавов, обладающих ферромагнитными свойствами. Преимущество таких элементов - их не нужно охлаждать, поскольку они не требуют энергии для поддержания однородного поля. Среди недостатков - большой вес используемой системы, низкая напряженность. Также подобные магниты чувствительны к температурным изменениям.

Сверхпроводящие - катушка, изготовленная из специального сплава. Через нее могут пропускать большие токи. Результатом работы такого устройства становится создание сильного магнитного поля. Дополнением к конструкции идет система охлаждения. Минусы данного вида - повышенное потребление жидкого гелия при низких энергозатратах, большие расходы на эксплуатацию прибора, обязательное экранирование. Также велик риск выбрасывания охлаждающей жидкости из криостата при потере свойств сверхпроводимости.

• Резистивные - электромагниты не требуют использования специальных охлаждающих систем, способны создавать относительно гомогенное поле для проведения сложных исследований. Недостаток - большой вес (примерно 5 тонн, повышается в процессе экранирования)

Принцип работы катушки в МРТ

Эти элементы предназначены для повышения однородности магнитного поля. Пропуская через себя ток, они корректируют характеристики, компенсируя недостаточную гомогенность. Такие детали либо размещаются непосредственно в жидком гелии, либо не требуют охлаждения.

Результатом работы градиентных катушек становится создание четкого изображения путем локализации сигнала и сохранения точного соответствия данных, полученных во время процедуры, и области, исследуемой врачом.

Большое значение имеют мощность и скорость действия деталей - от этих показателей зависит разрешающая способность прибора, уровень шума в соотношении с сигналом и быстрота действия.

Передатчик в МРТ: принцип работы элемента в системе томографа

Данный прибор формирует радиочастотные колебания и импульсы (прямоугольной и сложной формы). Подобное преобразование позволяет добиться возбуждения ядер, повлиять на контраст изображения, выводимого на снимок. Сигнал от элемента поступает на переключатель, который, в свою очередь, воздействует на катушку, генерируя РЧ магнитное поле, влияющее на спиновую систему.

Приемник

Представляет собой отличающийся высокой чувствительностью и низким уровнем шума усилитель сигнала, работа которого происходит на сверхвысоких частотах. Регистрируемый отклик претерпевает изменения - преобразование из МГц в кГц (от высоких частот к низким).

Запчасти для томографов

За получение точного детализированного изображения отвечают и регистрирующие датчики, которые располагаются вокруг исследуемого органа пациента. Подобная процедура абсолютно безопасна: произведя излучение сообщенной энергии, протоны возвращаются в прежнее состояние.

За получение точного детализированного изображения отвечают и регистрирующие датчики, которые располагаются вокруг исследуемого органа пациента. Подобная процедура абсолютно безопасна: произведя излучение сообщенной энергии, протоны возвращаются в прежнее состояние. Для улучшения качества изображения и большей детализации изображения пациенту могут ввести контрастное вещество на основе гадолиния, не вызывающее побочных реакций. Специальный препарат помещается в шприц или инъектор, автоматически рассчитывающий дозировку и скорость ввода. Подача средства полностью синхронизирована с ходом сканирования.

Качество проведенного обследования зависит не только от напряженности магнитного поля, но и от используемой катушки, применения контрастного вещества, особенностей диагностики и опыта специалиста, проводящего томографию.

Преимущества подобной процедуры:

возможность получения максимально точного изображения осматриваемого органа;

повышение качества диагностики;
безопасность для пациента.

Томографы отличаются по силе создаваемого ими поля и «открытости» магнита. Чем больше мощность поля, тем быстрее проходит процедура сканирования и выше качество получаемого трехмерного изображения.

Открытые аппараты МРТ имеют C-образную форму и являются оптимальным вариантом для обследования людей, страдающих выраженной клаустрофобией. Они создавались для проведения дополнительных процедур внутри магнита. Такой тип установок гораздо слабее закрытых томографов.

Обследование с применением МРТ является одним из самых эффективных и безопасных способов диагностики и наиболее информативным методом для детального исследования спинного и головного мозга, позвоночника, органов брюшной полости и малого таза.

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 МРТ очень отличается от компьютерной томографии 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.