Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ

Идея по формированию изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса была выдвинута в 1973 году.

В 2003 году Paul Christian Lauterbur из университета Иллинойса (США) и Peter Mansfield из университета Ноттингема (Великобритания) получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МРТ томографа.

Мр томограф состоит из:

  • магнитных градиентов;
  • основного магнита;
  • систем сбора и обработки данных;
  • генератора (передатчика) радиоимпульсов;
  • приёмника радиоимпульсов;
  • систем энергоснабжения и охлаждения.

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ

Рассмотрим лишь общие принципы строения МР томографов, так как частое обновление модельного ряда лишает смысла рассматривать конструктивные особенности конкретного аппарата. Качество и скорость получения выходной картинки, определяемые сигналом в приемной катушке томографа, зависят от магнитной индукции (силы магнита).

По силе магнитного поля томографы разделяются на:

  1. ультранизкие: менее 0,1 Тл;
  2. низкопольные: в диапазоне от 0,1 до 0,5 Тл;
  3. средние: от 0,5 до 1,0 Тл;
  4. высокопольные: 1,0 — 2,0 Тл, типичный высокопольный томограф 1,5 Тл;
  5. ультравысокие: от 2,0 Тл и выше, наиболее распространены модели томографов 3,0 Тл.

Магниты в МР томографах классифицируются как:

  • постоянные;
  • резистивные электрические;
  • сверхпроводящие электрические.

Характеристики магнитов 1 класса постоянных:

  • состоят из ферромагнитных сплавов;
  • поле 0,2 — 0,3 Тл;
  • экономичны в эксплуатации, так как не требуют затрат электроэнергии и охлаждения;
  • ориентация магнитного поля — вертикальная;

Преимуществом постоянных магнитов и томографов открытого типа на их основе является возможность проведения МРТ для больных, страдающих приступами клаустрофобии.Экономичность, простота и возможность приема пациентов с клаустрофобией и весом более 120 кг способствовали росту спроса на МР томографы открытого типа на постоянных магнитах.

Характеристики резистивных электромагнитов 2 класса:

  • конструкция резистивного электрического магнита:
    • соленоид из медной или железной проволоки;
    • используется водяное охлаждение;
  • магнитное поле от 0,2 до 0,4 Тл;
  • поле ориентировано вдоль отверстия соленоида;
  • современные модели МР томографов на основе резистивных электромагнитов — открытого типа.

Содержание МР томографов на их основе дороже, чем постоянных магнитов, что способствует падению спроса на резистивные электромагниты.

Характеристики сверхпроводящих электромагнитов 3, 4 и 5 классов:

  • конструктивные особенности:
    • соленоид из ниобий — титанового сплава;
    • охлаждается жидким гелием до — 269 гр. по Цельсию (4К) при которой переходит в сверхпроводящее состояние;
  • поле 0,35 — 4 Тл.

Достоинства сверхпроводящих магнитов:

  • высокопольность;
  • создание на их основе томографов открытого типа.

Недостатки высокопольных МР томографов:

  • высокая стоимость;
  • использование для охлаждения жидкого гелия;
  • необходимость дополнительного выравнивания магнитного поля для получения качественного изображения.

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ

Принцип работы МРТ томографа

  • передающая катушка генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы;
  • приемная катушка, представляющая высокочувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного поля (плоскость X-Y) передает полученный сигнал на АЦП;
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отправляет данные в цифровом виде на операторский компьютер для реконструкции изображения;
  • компьютер, кроме получения изображения с томографа, позволяет:
    • централизованно управлять всей системой;
    • обрабатывать, записывать и печатать изображение;
    • выполнять быстрое Фурье-преобразование.

Идея по формированию изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса была выдвинута в 1973 году.В 2003 году Paul Christian Lauterbur из университета Иллинойса (США) и Peter Mansfield из университета Ноттингема (Великобритания) получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МРТ томографа.

Мр томограф состоит из:

  • магнитных градиентов;
  • основного магнита;
  • систем сбора и обработки данных;
  • генератора (передатчика) радиоимпульсов;
  • приёмника радиоимпульсов;
  • систем энергоснабжения и охлаждения.

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ

Рассмотрим лишь общие принципы строения МР томографов, так как частое обновление модельного ряда лишает смысла рассматривать конструктивные особенности конкретного аппарата. Качество и скорость получения выходной картинки, определяемые сигналом в приемной катушке томографа, зависят от магнитной индукции (силы магнита).

По силе магнитного поля томографы разделяются на:

  1. ультранизкие: менее 0,1 Тл;
  2. низкопольные: в диапазоне от 0,1 до 0,5 Тл;
  3. средние: от 0,5 до 1,0 Тл;
  4. высокопольные: 1,0 — 2,0 Тл, типичный высокопольный томограф 1,5 Тл;
  5. ультравысокие: от 2,0 Тл и выше, наиболее распространены модели томографов 3,0 Тл.

Магниты в МР томографах классифицируются как:

  • постоянные;
  • резистивные электрические;
  • сверхпроводящие электрические.

Характеристики магнитов 1 класса постоянных:

  • состоят из ферромагнитных сплавов;
  • поле 0,2 — 0,3 Тл;
  • экономичны в эксплуатации, так как не требуют затрат электроэнергии и охлаждения;
  • ориентация магнитного поля — вертикальная;

Преимуществом постоянных магнитов и томографов открытого типа на их основе является возможность проведения МРТ для больных, страдающих приступами клаустрофобии.Экономичность, простота и возможность приема пациентов с клаустрофобией и весом более 120 кг способствовали росту спроса на МР томографы открытого типа на постоянных магнитах.

Характеристики резистивных электромагнитов 2 класса:

  • конструкция резистивного электрического магнита:
    • соленоид из медной или железной проволоки;
    • используется водяное охлаждение;
  • магнитное поле от 0,2 до 0,4 Тл;
  • поле ориентировано вдоль отверстия соленоида;
  • современные модели МР томографов на основе резистивных электромагнитов — открытого типа.

Содержание МР томографов на их основе дороже, чем постоянных магнитов, что способствует падению спроса на резистивные электромагниты.

Характеристики сверхпроводящих электромагнитов 3, 4 и 5 классов:

  • конструктивные особенности:
    • соленоид из ниобий — титанового сплава;
    • охлаждается жидким гелием до — 269 гр. по Цельсию (4К) при которой переходит в сверхпроводящее состояние;
  • поле 0,35 — 4 Тл.

Достоинства сверхпроводящих магнитов:

  • высокопольность;
  • создание на их основе томографов открытого типа.

Недостатки высокопольных МР томографов:

  • высокая стоимость;
  • использование для охлаждения жидкого гелия;
  • необходимость дополнительного выравнивания магнитного поля для получения качественного изображения.

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ

Принцип работы МРТ томографа

  • передающая катушка генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы;
  • приемная катушка, представляющая высокочувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного поля (плоскость X-Y) передает полученный сигнал на АЦП;
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отправляет данные в цифровом виде на операторский компьютер для реконструкции изображения;
  • компьютер, кроме получения изображения с томографа, позволяет:
    • централизованно управлять всей системой;
    • обрабатывать, записывать и печатать изображение;
    • выполнять быстрое Фурье-преобразование.

Принцип работы МРТ, как работает МРТ томограф

Что такое МРТ (магнитно-резонансная томография)? МРТ (магнитно-резонансная томография) это способ исследования тканей и органов, основанный на резонансном поглощении или излучении электромагнитной энергии.

Что такое МР томограф? Это специальный аппарат, позволяющий проводить магнитно-резонансную томографию и получать послойное объемное изображение исследуемого органа на специальном снимке – томограмме.

Это Интересно! Аппарат МРТ способен проводить диагностику любого органа в теле человека, не требуя от пациента изменять положение тела.

История создания МРТ томографа и развития МРТ диагностики

Впервые явление магнитного резонанса было описано в 1946 году двумя учеными из Штатов независимо друг от друга Феликсоном Блохом и Ричардом Турселлом.

В 1973 году профессором Полом Лотербургом была опубликована статья посвященная тематике изображений, полученных с помощью магнитного резонанса. Именно он обозначил разницу изображений онкологических образований от нормальных тканей.

В 1980 году был получен первый снимок органов человека, выполненный с помощью МРТ диагностики.

В 1988 году Думоумину удалось с помощью МРТ получить изображение сосудов без применения контрастного вещества.

Устройство МР томографа

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ Рис.№1. Устройство аппарата МРТ

Аппарат МРТ представляет собой:

  • Тоннельную трубу с выдвигаемым столом для исследуемого;
  • Радиочастотные (принимающие и передающие) и градиентные катушки;
  • Магнит;
  • Компьютер.

Магнит создает статическое электромагнитное поле с высоким уровнем напряжения. Это поле ориентировано условно пациенту.

Градиентные катушки создают в центре магнита поле с переменным током.

Радиочастотные катушки распределяются на передающие и принимающие. Передающие создают возбуждение участков в организме исследуемого, а принимающие регистрируют ответ этих участков.

Компьютер контролирует работу радиочастотных и градиентных катушек, а так же занимается регистрацией полученных сигналов и их обработкой. Сохраняет сигналы в своей памяти для построения МР томограммы.

Принцип работы МР томографа

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ Рисунок №2. Схематическое изображение принципов работы МР томографа.

Пациента укладывают на выдвигаемый стол и помещают внутрь устройства.

В результате действия статического поля внутри магнита в организме исследуемого ядра водородных атомов начинают ориентироваться относительно статического электромагнитного поля с высоким напряжением.

Далее следует облучение исследуемого пациента радиоволнами.

Частота радиоволн подбирается с тем условием, чтобы в теле человека частицы с положительным зарядом были способны поглощать некоторый уровень энергии радиоволн и изменять направленность электромагнитных полей относительно статического магнитного поля.

После этого протоны начинают обратную трансформацию в первоначальное состояние, при этом они способны излучать энергию. Именно эта энергия обуславливает возникновение электрического тока в принимающих катушках аппарата МРТ.

|Метод магнитной томографии, что это такое|

Электрический ток преобразовывается компьютером в магнитно-резонансный сигнал и на его основе происходит построение изображения исследуемых органов, т.е. томограммы.

  • Характеристика томограммы зависит от плотности протонов, времени продольной релаксации (сплин-решетчатой) и времени поперечной релаксации (спин-спиновой).
  • Время релаксации оказывает основное влияние.
  • В зависимости от порядка и характеристики генерируемых импульсов различают два варианта получения МР изображения. А именно:
  • Спин-решетчатый. Продольная релаксация (Т1) – основной анализируемый объект. Построение изображения основано на различии времени релаксации разных тканей. От тканей с коротким временем релаксации идет наиболее сильный сигнал. Изображение в этом случае будет светлым. И наоборот, ткани, обладающие длинным временем релаксации, на снимке будут выглядеть темнее;
  • Спин-спиновой вариант. Связан с построением изображения на основе получения сигнала от тканей о времени поперечной релаксации (Т2). Здесь способ противоположный спин-решетчатому. Маленькое время поперечной релаксации обуславливает получение слабого сигнала и соответственно, темную картинку на полученном изображении.
Читайте также:  Перелом ключицы – симптомы, лечение и реабилитация

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ Рисунок № 3. МРТ исследование головного мозга.

Показания и противопоказания к применению данного вида исследования

  1. Исследования с помощью метода магнитного резонанса абсолютно безболезненно и безвредно.
  2. На сегодняшний день метод МРТ является наиболее информативной диагностической процедурой.

  3. Магнитно-резонансная томография применяется для исследований:
  • Различных патологий головного мозга (объемные образования, травматические повреждения костей черепа и мозговых оболочек, заболевания сосудистого русла);
  • Спинного мозга (позволяет обнаруживать рассеянный склероз, воспалительные процессы, кисты и опухоли);
  • Позвоночника (грыжи, патологии суставных сочленений, объемные образования, травмы, пороки развития, патологические изменения сосудов);
  • Суставов и окружающих мягких тканей (артриты, травмы, патологии мышечной ткани, связочно-сухожильного аппарата);
  • Молочных желёз (доброкачественные и злокачественные новообразования, воспалительные заболевания);
  • Органов брюшной полости (опухоли гепатобиллиарной системы, цирроз печени, кисты, патологии со стороны поджелудочной железы, травматические повреждения, воспалительные и объемные образования тонкого и толстого кишечника);
  • Почек и надпочечников (позволяет диагностировать камни, объемные образования, аномалии т пороки развития);
  • Тазовых органов (пороки развития репродуктивной системы, кистозные изменения, объемные образования, воспалительные заболевания);
  • Сердечно-сосудистой системы (аневризмы, тромбы, воспалительные заболевания, рубцовые изменения в стенках миокарда, участки плохого кровоснабжения сердечной мышцы);
  • Органов грудной клетки (опухоли легких, легочную тромбоэмболию, болезни легких и плевры, опухоли и заболевания средостения).

|Принцип работы МРТ|

Противопоказано проведение МРТ диагностики в следующих случаях:

  • Если у пациента имеются кардиостимулятор или какие-либо металлические протезы, импланты;
  • Если исследуемый страдает клаустрофобией;
  • Противопоказано исследование в первый триместр беременности;
  • А так же относительным противопоказанием являются заболевания сердечно-сосудистой системы, печени и почек в стадии обострения.

Важно! Наличие железных предметов на теле или металлических стимуляторов, протезов в теле человека может спровоцировать удар током или привести к разрыву внутренних органов. Это связано с тем, что в устройстве МРТ аппарата имеется достаточно мощный магнит. Он притягивает к себе все металлические предметы не зависимо от того, где он находится.

Благодаря своей высокой информативности, а также отсутствию неблагоприятного влияния на организм человека метод магнитно-резонансной томографии получил широкое распространение. Именно эта диагностическая процедура позволяет получить объемные и полные сведения о состоянии органов, мягких тканей, костей и сосудов в организме человека.

|Отличия МРТ от КТ|

Принцип работы МРТ ⭐ возможности магнитно-резонансной томографии

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТМагнитно-резонансный томограф

В медицинской практике существует большое количество диагностических аппаратов, помогающих исследовать организм человека и обнаруживать развитие патологий. Современная магнитно-резонансная томография занимает одно из лидирующих мест среди разнообразия методов сканирования. Такие преимущества как неинвазивность, безопасность сделали её популярной во врачебной практике. Отличительной особенностью является использование электромагнитного поля, а не потенциально вредного облучения (как при компьютерной томографии). Последнюю делать часто не рекомендуют. Принцип работы МРТ – ядерно-магнитный резонанс (ЯМР) с последующей обработкой специализированной программой полученных откликов структур. В результате воздействия аппарата врачи получают множественные срезы интересующей области тела человека на мониторе. Диагностика не приносит боли и неприятных ощущений, что позволяет использовать метод для выявления различных заболеваний.

История МРТ

Становление современной томографии проходило в несколько этапов. Первыми представителями научной мысли, открывшими миру возможности магнитно-ядерного резонанса, были сотрудники Гарвардского Университета – Ричард Пурселл и Феликс Блох. В 50-е годы XX столетия проводили испытания взаимодействия атомарных ядер.

Спустя почти 10 лет, Пол Лютербург продолжил начатое дело и открыл миру возможности обследования с помощью магнитного поля. Изобретение стало прорывом среди научных разработок по использованию ЯМР. В 1973 году исследователь опубликовал статью, анонсировал сенсационное открытие — возможность создания изображения на основе ядерно-магнитного резонанса.

Данные разработки дали толчок к последующим исследованиям и усовершенствованиям метода сканирования органов человека.

Изобретателем магнитно-резонансного томографа считают Реймонда Дамадьяна. В 2003 году Питера Мэнсфилда удостоили Нобелевской премии за вклад в создание МРТ. Британский физик успешно усовершенствовал математическую часть формирования изображения в процессе работы аппарата.

Изначально МРТ использовали для выявления и контроля опухолей: отклик от пораженных клеток значительно отличался от здоровых.

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТСтроение магнитно-резонансного томографа

Через 8 лет состоялся следующий прорыв в обследовании, выполняемом с помощью магнитного поля. Удалось визуализировать кровоток в интересующей области человеческого организма без применения контрастных препаратов (МР-ангиография).

Современной магнитно-резонансной томографии под силу выявить заболевания в следующих зонах:

  • головном и спинном мозге;
  • позвоночнике и окружающих структурах: хрящах, связках, сухожилиях, мышцах;
  • внутренних органах;
  • суставах;
  • мягких тканях.

Диагностика дает возможность определить патологию на ранних стадиях, что повышает эффективность терапии и ускоряет процесс выздоровления. При планировании хирургического вмешательства МРТ помогает точно спланировать ход действий, опираясь на визуальное представление о состоянии конкретного органа.

Как работает МРТ?

Суть магнитно-резонансной томографии состоит во взаимодействии водорода, содержащегося в молекулах воды клеток человеческого организма, с магнитным полем.

На время сканирования пациента помещают в тоннель аппарата, где внутри находятся:

  • магнит;
  • радиочастотные и градиентные катушки;
  • генератор радиоимпульсов;
  • охлаждающая система;
  • считывающее устройство и пр.

Отклики протонов водорода фиксирует специальная программа. Полученные от здоровых клеток результаты отличаются от ответов структур, пораженных болезнью. На снимках удается в деталях рассмотреть орган, дифференцировать патологию.

МРТ лучше визуализирует мягкие ткани организма. Данный факт связан с тем, что последние содержат больше жидкости.

Возможности магнитно-резонансной томографии

К преимуществам МРТ относят безопасность, быстроту, безболезненность, точность и неинвазивность. На основе принципа работы томографа можно выделить несколько специфических характеристик данного варианта диагностики:

  • широкие возможности: получение детализированного изображения внутренних органов и структур, дифференцирование патологических процессов;
  • высокая результативность при обследовании областей, которые технически невозможно рассмотреть с помощью КТ из-за недостаточной плотности тканей или противопоказаний к последней;
  • комплексная диагностика не только органов, но и их функционирования (кровотока по сосудам, движения спинномозговой жидкости, работу желчевыводящих путей и пр.);
  • отсутствие потенциально вредного облучения;
  • увеличение точности визуализации за счет введения специальных контрастных препаратов;
  • минимальная вероятность развития побочных эффектов от использования индикатора;
  • возможность диагностики на открытом типе устройства, если пациент страдает клаустрофобией и пр.

Метод МРТ практически исключает вероятность получения ошибочных результатов. Современная магнитно-резонансная томография – один из самых точных способов обследования.

Ошибка может возникнуть при неправильной расшифровке результатов сканирования, двигательных артефактах на пленках, несоблюдении техники безопасности.

Постановка диагноза выполняется только лечащим врачом: не стоит самостоятельно читать снимки.

В медицинском центре «Магнит» Вы можете пройти МРТ любой области организма. Врачи МЦ проводят процедуру как по направлению, так и без такового. Обследование длится до 30 минут. Результаты Вам выдадут с заключением эксперта в течение часа после сканирования.

Как устроен и работает магнитно-резонансный томограф (МРТ)

В 1973 году американский химик Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью под названием «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса».

Позднее британский физик Питер Мэнсфилд предложит более совершенную математическую модель получения изображения целого организма, а в 2003 году исследователи получат Нобелевскую премию за открытие метода МРТ в медицине.

Немалый вклад в создание современной магнитно-резонансной томографии внесет и американский ученый Реймонд Дамадьян, отец первого коммерческого аппарата МРТ и автор работы «Обнаружение опухоли с помощью ядерного магнитного резонанса», опубликованной в 1971 году.

Но справедливости ради стоит отметить, что задолго до западных исследователей, в 1960 году, советский ученый Владислав Иванов уже подробно изложил принципы МРТ, тем не менее авторское свидетельство он получил лишь в 1984 году… Давайте же оставим споры об авторстве, и рассмотрим наконец в общих чертах принцип работы магнитно-резонансного томографа.

В наших организмах очень много атомов водорода, а ядро каждого атома водорода — это один протон, который можно представить в виде маленького магнитика, существующего благодаря наличию у протона ненулевого спина.

То что ядро атома водорода (протон) имеет спин, — это значит что оно как бы вращается вокруг своей оси. При этом известно, что у ядра водорода есть положительный электрический заряд, а вращающийся вместе с наружной поверхностью ядра заряд — это подобие маленького витка с током.

Читайте также:  Гипертония – симптомы, диагностика и цена на лечение в СПб

Получается, что каждое ядро атома водорода — это миниатюрный источник магнитного поля.

Если теперь много ядер атомов водорода (протоны) поместить во внешнее магнитное поле, то они начнут пытаться сориентироваться по этому магнитному полю подобно стрелкам компасов.

Однако в процессе такой переориентации ядра начнут прецессировать, (как прецессирует ось гироскопа при попытке его наклонить), потому что магнитный момент каждого ядра оказывается связан с механическим моментом ядра, с наличием у него упомянутого выше спина.

Допустим, ядро водорода поместили во внешнее магнитное поле с индукцией 1 Тл. Частота прецессии в этом случае составит 42,58 МГц (это так называемая ларморовская частота для данного ядра и для данной индукции магнитного поля).

И если теперь оказать дополнительное воздействие на это ядро электромагнитной волной с частотой 42,58 МГц, возникнет явление ядерного магнитного резонанса, то есть амплитуда прецессии возрастет, поскольку вектор общей намагниченности ядра станет больше.

И таких ядер, способных прецессировать и попадать в резонанс, в наших телах миллиард миллиардов миллиардов. Но поскольку в режиме обычной повседневной жизни магнитные моменты всех ядер водорода и других веществ в нашем теле друг с другом взаимодействуют, то общий магнитный момент всего тела равен нулю.

Действуя радиоволнами на протоны, получают резонансное усиление колебаний (увеличение амплитуд прецессий) этих протонов, а по окончании внешнего воздействия протоны стремятся вернуться к своем исходным состояниям равновесия, и тогда уже они сами излучают фотоны радиоволн.

Таким образом в аппарате МРТ тело человека (или какое-нибудь другое исследуемое тело или предмет) превращается периодически то в набор радиоприемников, то в набор радиопередатчиков.

Исследуя таким образом участок за участком тела, аппарат строит пространственную картину распределения атомов водорода в теле.

И чем более высока напряженность магнитного поля томографа — тем больше атомов водорода, связанных с другими атомами, расположенными рядом, можно исследовать (тем выше разрешение магнитно-резонансного томографа).

Современные медицинские томографы в качестве источников внешнего магнитного поля содержат электромагниты на сверхпроводниках, охлаждаемые жидким гелием. В некоторых томографах открытого типа для этой цели используются постоянные неодимовые магниты.

Оптимальная индукция магнитного поля в аппарате МРТ составляет сегодня 1,5 Тл, она позволяет получать довольно качественные снимки многих частей тела. При индукции менее 1 Тл не получится сделать качественный снимок (достаточно высокого разрешения), например малого таза или брюшной полости, однако для получения обычных снимков МРТ головы и суставов подходят и такие слабые поля.

Для правильной пространственной ориентации, в магнитно-резонансном томографе кроме постоянного магнитного поля используются еще и градиентные катушки, создающие дополнительное градиентное возмущение в однородном магнитном поле.

В результате наиболее сильный резонансный сигнал локализуется более точно в том или ином срезе.

Мощность и параметры действия градиентных катушек — наиболее значимые показатели в МРТ — от них зависит разрешение и быстродействие томографа.

Электрик Инфо — электротехника и электроника в простом и доступном изложении.

Как это работает. Простым языком об МРТ — Технологии Onliner

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

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.

В основе лежит явление, которое именуют ядерным магнитным резонансом (ЯМР), и в прошлом к аббревиатуре МРТ в начале добавляли букву «Я» (в английском вместо MRI говорили NMR). Но от слова «ядерный» решили избавиться по простой причине — чтобы не нервировать народ, хотя с бомбами или радиоактивными элементами периодической таблицы Менделеева ничего общего здесь нет.

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.

Напряженность поля влияет на качество получаемой картинки. Чем мощность меньше, тем более узкий спектр применимости томографов, которые, в свою очередь, подразделяются на несколько основных типов — от низкопольных до сверхвысокопольных (от слова «поле», а не «пол»).

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.

«Многие спрашивают, какая разница между 3 Т и 1,5 Т? Принципиальное отличие — в детализации и четкости картинки», — пояснила заведующая кабинетом МРТ центра «Томография» Веста Короленок. В качестве примера она рассказала о пациенте с небольшой опухолью: аппарат с 1,5 Т ее не заметил, а на 3 Т патологию увидели, отправив человека в один из РНПЦ.

Есть также томографы закрытого и открытого типа. Одна из особенностей первых, которые более распространены, заключается в ограничениях по габаритам пациента — очень полный человек попросту не поместится в «трубу».

Кроме того, страдающие от клаустрофобии могут чувствовать себя неуютно в замкнутом пространстве, где к тому же нельзя двигаться. Открытые томографы позволяют проводить исследования отдельных суставов, позвоночника и даже головы.

Слабая сторона томографов открытого типа — более низкая разрешающая способность: все они являются низкопольными и имеют напряженность магнитного поля не более 0,35 Т.

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.

То же касается металла в теле — «спиц» и штифтов, дроби и осколков, хирургических зажимов и подобных элементов (титановые — исключение).

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

В «Томографии» установлен сверхвысокопольный Siemens Magnetom Spectra 3 T. Легким агрегат назвать нельзя: его вес в снаряженном состоянии составляет около 7,3 тонны при длине туннеля в 173 см.

Система позволяет применять до 120 элементов катушек для покрытия всей анатомической зоны (например, всей центральной нервной системы).

Используется фирменное программное обеспечение Siemens, которое в первую очередь влияет на качество сканирования и итогового изображения со срезами толщиной 0,5—1 мм.

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.

Это удивило: какие наушники, если металлов быть не должно? Все просто — звук в наушники-воронки передается не по проводам, а по трубкам из эластичного пластика, поэтому композиции звучат как из колодца. Стоит отметить, что заглушить «напевы» томографа аксессуар способен не полностью.

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.

Читайте также:  Перелом дистального метаэпифиза лучевой кости – лечение и реабилитация

«Казалось бы, все хорошо, пациента уложили, но только успели закрыть дверь, как грушу уже нажали», — рассказывает нам Веста. По ее словам, бывают люди, которые устают в процессе, а он может длиться до двух часов. Поэтому иногда делается перерыв, чтобы пациент мог передохнуть. Это в первую очередь касается такого исследования, как МРТ всего тела.

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

Сканирование может занимать определенное время, в нашем случае оно длилось около 20 минут. Вторые 10 (или все 19) тянулись бесконечно долго — ведь шевелиться нельзя, а очень хочется.

«Хьюстон, у нас проблемы», — засело в голове в момент, когда по нарастающей начал чесаться нос (а это случилось, когда я подумал: «Главное, чтобы не зачесался нос»).

Но легкий ветерок из вентилятора где-то над головой помог продержаться неподвижно до конца процедуры.

Делать в туннеле ровным счетом нечего — смотреть некуда, так как почти перед носом находится катушка (?), похожая на удерживающее устройство.

Остается прикрыть глаза и слушать «магнитно-резонансную музыку»: система, собирая данные, гудит и «поет» в разной тональности, но всегда ритмично (на самом деле это сверхбыстрые вибрации). Иногда она замолкает, и ты думаешь: «Все, закончилось».

Но пауза, которая требуется на донастройку системы, проходит, и ритм стартует заново. Говорят, некоторые умудряются заснуть в процессе — таким можно только позавидовать.

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

«Выехав» из туннеля, хочется вскочить и идти — из-за неподвижного положения и громкого звука возникает короткое чувство дезориентации. Главное, не торопиться (да вам и не позволят).

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?

— В центре «Томография» — до двух часов. Это МРТ всего тела с контрастированием. Как уже говорилось выше, в таких случаях мы разбиваем исследование на части.

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

По словам Весты, МРТ позволяет увидеть то, что остается за кадром рентгеновских снимков. На экране рабочей станции врача при этом выведена картинка с переломами позвонка и крестца. «Эта травма на рентгене, сделанном в поликлинике, не видна», — поясняет наша собеседница.

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.

В автоматическом режиме после получения данных информация передается на рабочую станцию врача. Он, «вооруженный» своим софтом, просматривает результаты, при необходимости корректирует их и работает с изображением, позволяющим увидеть всю картину в целом или ее детали, то есть перед специалистом находится точная виртуальная модель (или карта) исследуемой области, органа.

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.

Конечно, не весь софт будет одинаково востребован.

«Например, такие исследования, как трактография (выстраивание связей нейронов в головном мозге вплоть до мельчайших клеток — получается красивая цветная объемная картинка) или функциональная МРТ, которая подсвечивает зоны мозга, задействованные при определенных движениях, интересны, но используются в основном для диагностики сложных и редких заболеваний ЦНС», — поясняет Веста.

Считается, что МРТ может заменить некоторые болезненные или вредные процедуры диагностических исследований. Конкретный пример — маммография, к которой приходится прибегать, когда УЗИ сделать нельзя по ряду факторов, в том числе из-за возрастного.

Метод высокоинформативный, но крайне дискомфортный, так как требует серьезной компрессии молочной железы, а при наличии патологии это может быть очень болезненно. «Альтернативой может стать МРТ. В настоящее время в Европе МР-сканирование молочных желез вытесняет из обихода врачей-маммологов маммографию.

У этого метода огромные преимущества и большие перспективы», — отмечает собеседница.

«Раньше преимущественно использовалась компьютерная томография с контрастом — это колоссальная доза облучения. А если необходимо сделать такое обследование несколько раз в течение года… Тем более все рентгеновские контрастные вещества достаточно аллергенные», — говорит Веста.

Красивая картинка

Красивая картинка, подчеркивают в центре «Томография», без квалифицированных сотрудников картинкой и остается. В Беларуси проводят обучение МРТ, но в очень ограниченных объемах: на такие курсы не попасть, врачи съезжаются со всей республики.

Длятся они месяц, чего, по словам специалистов, недостаточно для такой широкой области медицины.

Поэтому заинтересованные в повышении своей квалификации врачи используют все возможные источники получения информации: от специализированных научно-медицинских сайтов и сообществ до отраслевых выставок и конференций.

«Врачи, направляя пациентов на МРТ, зачастую не обозначают цель исследования, которую они должны поставить перед другим доктором — врачом-диагностом МРТ. Пишут „МРТ головного мозга“…

А для чего? Что они хотят увидеть?» — говорит Эмилия Мезина, главврач центра «Томография».

По ее словам, обучение медиков должно позитивно повлиять на ситуацию, сделав исследование ценным для пациента с точки зрения получения информации, ведь эта процедура не из дешевых.

Благодарим медицинский центр «Томография» за помощь в подготовке материала.

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Читайте нас в Дзене

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by

Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *