Принцип работы мрт. Магнитно-резонансная томография

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.

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);

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.

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.

МРТ (или магнитно-резонансная томография) сканирование – это радиологический метод исследования, при котором используется энергия магнитного поля, радиоволны и компьютерная обработка формирующихся при сканировании изображений тела. МРТ сканер или МРТ томограф представляет собой большую трубу, в корпус которой вмонтирован большой цилиндрической формы магнит со специальными датчиками. Пациента размещают на специальном столе, который при активизации томографа постепенно перемещается через этот магнит. Во время работы томографа вокруг тела человека формируется сильное магнитное поле, которое за счет определения местоположения активных атомов водорода и изменения их пространственной ориентации, что позволяет регистрировать особенности строения органов и тканей. При активизации МРТ томографа происходит изменение направленности протонов атома водорода, а затем обратное восстановление, в результате чего выделяется определенная энергия. Датчики томографа регистрируют эти изменения и обрабатывают с помощью компьютерных технологий, отображая эти изменения путем преобразования в изображение.

Рис.1 Внешний вид и устройство магнитно-резонансного томографа

Как правило, формирующееся изображение при МРТ диагностике являются очень точными и позволяет выявить минимальные изменения в структуре тканей. В некоторых случаях, для улучшения точности диагностики для усиления сигнала, поступающего от тканей, используют специальные контрастные препараты, например гадолиний.

Когда и в каких клинических ситуациях используется МРТ?

МРТ сканирование это один из самых точных методов диагностики заболеваний органов и тканей. Особенно высока ее информативность при выявлении патологии мягких тканей и паренхиматозных органов. МРТ может быть использована для диагностики любой части тела, но наиболее часто магнитно-резонансная томография используется для определения различных заболеваний головного мозга, например опухолей или внутримозговых кровотечений и гематом, при травмах головного мозга. Кроме того, МРТ головного мозга может выявить аневризмы сосудов головного мозга , инсульт , опухоли мозга , опухоли и признаки воспаления любого отдела позвоночника и спинного мозга.

Рис.2 МРТ головного мозга

Нейрохирурги используют магнитно-резонансную томографию не только для определения анатомии структур мозговой ткани, но и для оценки целостности спинного мозга после травмы. МРТ позвоночника один из ключевых методов диагностики таких заболеваний, как остеохондроз позвоночника и грыжа межпозвоночного диска (грыжа Шморля). С помощью МРТ можно оценить структуру и функцию сердца и его клапанов, также выявить патологию аорты, например , расслоение аорты, или .

Рис.3 МРТ позвоночника при грыже межпозвоночного диска

Нередко магнитно-резонансную томографию используют для определения строения желез различной локализации (месторасположения) - гипофиза, поджелудочной железы, и при подозрении на патологию органов брюшной полости, малого таза, а также для получения точной информации о структуре костно-мышечных соединений и суставов, мягких тканей и костей. МРТ часто используется для более прицельной оценки строения органов и тканей перед планирующейся операцией.

Рис.4 МРТ коленного сустава

Какие риски и противопоказания при проведении МРТ диагностики существуют?

МРТ абсолютно безопасный метод исследования и обладает некоторыми преимуществами по сравнению с компьютерной томографией. Наиболее значимым преимуществом МРТ перед КТ является отсутствие рентгеновского излучения и радиации, свойственной компьютерной томографии. В настоящее время не выявлено никаких побочных эффектов при проведении МРТ диагностики.
Однако для использования магнитно-резонансной томографии существует ряд ограничений. Пациенты, знающие о наличии в их организме или теле любых металлических материалов или предметов, должны до проведения исследования сообщить об этом врачу-радиологу или любому сотруднику отделения магнитно-резонансной томографии. Металлические чипы, материалы, хирургические скрепки или клипсы, а также имплантированный материал (искусственный сустав, металлические пластины, вставленные для коррекции переломов костей или протезы) могут существенно исказить изображения, получаемые при помощи МРТ сканирования. Категорически запрещается проведение МРТ диагностики при наличии у пациентов имплантированных кардиостимуляторов , металлических имплантов, протезов или металлических скрепок и клипс, помещенных в области глазницы или брюшной полости, что обусловлено риском возможности смещения металлических предметов при активации МРТ томографа. Сюда же можно отнести пациентов с искусственными клапанами сердца, имплантированным слуховым аппаратом, осколками пуль или снарядов, имплантированными насосами для постоянной химиотерапии или инсулиновой помпой .

Во время проведения магнитно-резонансной томографии пациент будет находиться в трубе томографа, в своеобразном замкнутом пространстве, поэтому пациентам, страдающим клаустрофобией (боязнью замкнутого пространства) обязательно перед МРТ проконсультироваться с психологом или психиатром. Возможно для того, чтобы избежать неблагоприятного воздействия замкнутого пространства на психику, такому пациенту могут назначить седативный препарат. Кроме того, для поддержания постоянного контакта между пациентом и врачом в корпус магнитно-резонансного томографа вмонтирован громкоговоритель или средство селекторной связи, позволяющей воссоздать ощущение, что пациент находится не один и за ним следит специалист.

Как пациенту необходимо готовится к МРТ исследованию и как оно выполняется?

Накануне МРТ исследования необходимо удалить с тела все металлические предметы и украшения. При активации МРТ томографа в самом аппарате возможно появление щелчков и шума, что может вызвать некоторое беспокойство пациента и помешать проведению диагностики, поэтому нередко перед исследованием пациенту назначают или рекомендуют принять успокоительные или седативные препараты, позволяющие пациенту расслабиться на период МРТ исследования. Важно, чтобы пациент по время исследования на определенный период времени находился неподвижным и сохранял ровное спокойное дыхание. В течение процедуры МРТ исследования между пациентом и врачом-радиологом будет поддерживаться постоянный визуальный и вербальный (слуховой) контакт. Как ранее было сказано, при диагностике патологии сердечно-сосудистой системы для улучшения изображения используются контрастные препараты на основе гадолиния, что может потребовать пункции и катетеризации периферической вены для их внутривенного введения. Время проведения МРТ томографии зависит от объема исследования, но чаще составляет от получаса до полутора часов.

Когда пациент получает результаты МРТ исследования?

После того, как МРТ томограф заканчивает сканирование зоны интереса, компьютер воспроизводит изображение и картину органа или ткани в виде последовательных срезов, которые в дальнейшем могут быть просмотрены и проанализированы врачом-радиологом. В настоящее время любое проведенное исследование архивируется в памяти компьютера или же записывается на компакт-диск и хранится в архиве. Обычно у опытного радиолога на интерпретацию данных МРТ сканирования уходит от получаса до 1 часа, реже, при более сложной патологии, это время может увеличиться до 2-х и более часов. По результатам оценки и анализа томограммы врач-радиолог вместе с врачом, направившим пациента на МРТ исследование, могут обсудить результаты исследования с пациентом или его родственниками. Магнитно-резонансную томографию можно выполнять в амбулаторном порядке, то есть при обращении в любое медицинское учреждение, располагающее установкой для проведения МРТ. Стоимость МРТ обычно рассчитывается коммерческими отделами медцентров предварительно с учетом планируемой программы обследования. Или же наоборот, сначала врач-радиолог выполняет исследование, оценивает качество снимков и направляет пациента в коммерческий отдел клиники для оплаты полной стоимости, соответствующей программе обследования, и после этого выдает снимки на руки. Стоимость проведения магнитно-резонансной томографии в Москве сильно варьирует и для получения оптимальной информации о цене лучше связываться с клиникой по телефону.

Какие современные тенденции используются в магнитно-резонансной томографии?

В последнее время внимание ученых сконцентрировано на создании новых, более современных и портативных МРТ томографов. Последние поколения выпускаемых аппаратов также имеют минимальный спектр шумов, возникающих при активации томографа. Кроме того, портативные томографы могут быть полезными в диагностике инфекций и опухолей мягких тканей рук, ног, локтевых и коленных суставов.

Принцип работы МРТ (видео)

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

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

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

Что такое МРТ?

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

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

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

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

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

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

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

История изобретения, устройство и принцип действия

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

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

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

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

На текущий момент существует 4 типа МР-томографов:

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

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

Стандартный МР-томограф состоит из нескольких блоков:

1. Система из нескольких магнитов:

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

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

Система управления томографом состоит из устройств:

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

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

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

МРТ в медицинской диагностике

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Использование МРТ в диагностике заболеваний позвоночника

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Противопоказания

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

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

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

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

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

Статьи по теме

Среди современных методов обследования особое внимание необходимо уделить тому, как работает МРТ. Для неосведомленных пациентов такая диагностика кажется пугающей, что породило кучу мифов о томографии. Сам томограф похож на капсулу необычного прибора, непонятны процессы проходящие внутри. Всё неизвестное вызывает сомнение, поэтому пациенты не всегда соглашаются пройти диагностику на томографе. Но это в корне неправильно! Полная и детальная информация, полученная с помощью магнитно-резонансной томографии необходима для точной постановки диагноза и выработки правильной схемы лечения. При этом !

Изобретение магнитно-резонансного сканирования стало прорывом в диагностике. До этого увидеть все органы так чётко можно было только при вскрытии человека после его смерти. Томография позволила определять скорость движения крови по сосудам, состояние костной, хрящевой ткани, активность головного мозга. Все внутренние органы, включая , молочные железы, зубы, носовые пазухи можно рассмотреть и даже понять, как они работают, при проведении обследования на томографе.

Принцип работы МРТ кроется в воздействии на ядра водорода, которые есть в любой клетке человека. Сразу после открытия этого явления (1973 год) оно называлось ядерно-магнитным резонансом. Но после аварии на Чернобыльской АЭС (1986 год) со словом «ядерный» начали складываться отрицательные ассоциации. Поэтому данный метод диагностики переименовали в МРТ, что не изменило его сути и того, как метод работает.

Принцип действия магнитно-резонансного сканирования заключается в следующем - под влиянием сильного магнитного поля ядра водорода начинают двигаться, выстраиваются в одной очерёдности. По окончании действия магнита, когда он больше не работает, атомы приходят в движение, начинают колебаться все вместе, выделяя при этом энергию. Томограф фиксирует показания энергии, компьютерная программа их обрабатывает, выдавая трехмерную картинку органа. В этом состоит для МРТ принцип его работы.

В результате обследования получается серия снимков, есть возможность воссоздать трёхмерное изображение проблемного участка, повернуть его со всех сторон, рассмотреть в любой плоскости. Это важно при обследовании, постановке диагноза.

Принцип работы томографа основывается на колебании магнитных волн — никакого радиационного облучения

Когда лучше делать томографию?

При постановке диагноза не всегда назначают пройти МРТ. И дело не в том, что это дорогая процедура, возможно и . Для этого метода есть специальные направления использования. Томограф целесообразно применять при определении диагноза, перед хирургическим вмешательством для уточнения деталей операции, после её проведения для осмотра результатов. МРТ делают при длительном лечении для корректировки терапии и оценки эффективности проведённых процедур. Это безопасный способ обследования, его можно проводить при необходимости .

МРТ необходимо делать при диагностике следующих болезней:

• формирование опухолей доброкачественного и злокачественного характера;
• аневризмы сосудов кровеносной системы;
• инфекции суставов и костной ткани;
• болезни сердца и сосудов;
• нарушения функций головного и спинного мозга;
• патологии воспалительного характера, например, мочеполовой системы;
• оценка оперативного лечения и химиотерапии при онкологии;
• травмы внутренних органов и мягких тканей.

Магнитно-резонансную томографию не назначают с целью разработки методов профилактики, а только по конкретно поставленной задаче для точного диагностирования.

Альтернативные способы постановки диагноза

Кроме магнитно-резонансного сканирования, существуют и другие методы диагностики - компьютерная томография, УЗИ, ЭЭГ. При этом выбрать между иногда бывает непросто, ведь работают они по-разному. Сравнение методов представлено в таблице.

Каждый метод диагностики, включая МРТ, имеет свои отрицательные и положительные стороны, поэтому используется в своей области медицины. Оптимальный вариант выбирается на основе того, как работает то или иное оборудование.

Когда применяют контраст?

Иногда перед проведением обследования в вену пациента вводится контрастное вещество. Это необходимо для получения на снимках более чёткого изображения некоторых участков. С ним МРТ работает более детализировано. Так бывает при диагностике опухолей. Контрастное вещество накапливается в новообразованиях и дополнительно подсвечивает их на изображениях. При диагностировании аневризмы сосудов контрастом вычерчивается целая схема кровеносной системы, по которой врачу легче выявить нарушения.

Контрастным веществом при МРТ служит гадолиний. Он работает для подсветки кровеносных сосудов и выводится почками из организма, хорошо переносится пациентами, редко вызывает аллергическую реакцию. При его применении существуют определённые противопоказания. Поэтому перед введением препарата проводят пробы на его переносимость.

Противопоказано применение контрастного вещества:

• лицам с аллергической реакцией на гадолиний;
• беременным и кормящим женщинам;
• людям, больным сахарным диабетом;
• пациентам с хроническими болезнями почек.

Гадолиний после проведения процедуры томографии выводится через несколько часов через почки. Лишняя нагрузка на них может спровоцировать обострение хронических патологий. Именно поэтому при больных почках контрастом не пользуются.

В каких случаях нельзя делать томографию?

Существуют серьёзные ограничения для проведения магнитно-резонансного сканирования:

• беременность на ранних сроках;
• клаустрофобия;
• психические нарушения, когда человек не может продолжительное время находиться в неподвижном положении, контролировать своё состояние;
• металлические включения в теле пациента - штифты, клипсы на сосудах, скобы, протезы, спицы;
• вживлённые электронные устройства, которые работают постоянно, их невозможно убрать при проведении томографии, например, кардиостимуляторы;
• эпилепсия;
• татуировки, выполненные краской с металлическими частицами;
• тяжёлое физическое состояние пациента, например, постоянное нахождение на аппарате искусственного дыхания.

При компьютерной томографии таких противопоказаний нет. Назначают её при невозможности сделать МРТ. Такое обследование подходит там, где не работает томограф.

Металлические фрагменты в организме делают изображения нечёткими, их будет трудно расшифровывать. Электронные устройства ломаются под влиянием сильного магнита. В применении томографа нужно соблюдать ограничения, чтобы избежать таких неприятностей.

Подготовка к обследованию

Положительной стороной метода магнитно-резонансного сканирования является почти полное отсутствие подготовки к диагностике. Но врачи советуют за несколько дней перед сеансом томографии и не кушать много тяжелой для пищи. Хотя это остаётся на уровне рекомендаций. Если будет использоваться контраст, то лучше плотно поесть. Это поможет избежать приступов тошноты.

Перед процедурой нужно снять все металлические украшения, запонки, часы, очки, съёмные зубные протезы. На одежде не должно оставаться деталей из металла. В современных медицинских диагностических центрах выдают комплекты одноразовой одежды для обследования. Лучшее переодеться в неё. Если в своей одежде осталась незамеченная деталь из металла, то или шеи впоследствии может болеть голова от присутствия на одежде постороннего железного предмета.

Устройство для сканирования представляет собой тоннель, в который въезжает стол с пациентом. Важно не двигаться при обследовании, тогда изображения получатся чёткими и качественными. Чтобы не произошло случайного шевеления конечностями, руки и ноги пациента закрепляют к столу мягкими ремнями.

МРТ можно без вреда использовать для диагностики любого органа, процедура безболезненна

Как проходит процедура?

В тоннеле томографа пациент не будет чувствовать дискомфорт, процедура безболезненная. Иногда поступают жалобы на резкие, непривычные звуки, которые издаёт аппарат во время работы. В некоторых центрах выдают наушники с приятной музыкой или беруши, их можно взять и из дома. В руках у пациента будет кнопка связи с персоналом. Если человек почувствует себя плохо, нужно нажать на неё, сеанс томографии прервётся.

Весь персонал находится в другой комнате, работает с компьютерами. Но пациент не остается один, за ним наблюдают через окно. Процедура магнитно-резонансной томографии вполне комфортная. В среднем сеанс длится 40 минут, с применением контрастного вещества немного дольше. Внутренний объём у аппарата МРТ достаточный. Человек не лежит там, как в узкой коробке. Ему хватает воздуха, и пространства. Психологическое состояние у здорового человека не страдает и остаётся в норме. Многим пациентам даже интересно опробовать такой метод диагностики и побывать в томографе, узнать, как именно он работает.

Обработка результатов

Для расшифровки изображений после МРТ нужны специалисты, которые по малейшим изменениям могут диагностировать патологии. Подготовка заключения занимает несколько дней, но первые выводы врач сообщает сразу. Резонансные участки видны на снимках чётко - это могут быть изменения внутренних органов, наличие жидкости (где её не должно быть). Такая патология говорит о внутреннем кровотечении или инфекции.

Заключение лаборанта после магнитно-резонансной томографии является только перечислением увиденных изменений. Например, повреждение связок, наличие опухоли, изменение структуры, формы и размера кровеносных сосудов в определённом месте. Диагноз будет ставить врач, направивший на обследование. Не нужно самостоятельно пытаться определить болезнь по заключению. Для этого необходимы ещё дополнительные обследования и анализы.

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:

1. Создается магнитное поле, в результате чего происходит зарядка частиц водорода.
2. Как только воздействие магнитного поля прекращается, то частицы прекращают двигаться, но при этом выделяется тепловая энергия.
3. 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.

1. 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.
2. 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:

1. Маломощные до 0,5 Тесла.
2. Средней мощности до 1 Тесла.
3. 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:

1. Возможность получить качественные сведения в виде детального изображения исследуемого органа.
2. 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.
3. Возможность визуализации сложных структур таких органов, как спинной или головной мозг.
4. 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Необходимость нахождения продолжительное время в одном положении. Зачастую продолжительность диагностики составляет от получаса до 2 часов.
2. Запоздалое определение гематом.
3. Отсутствие возможности проведения диагностики, если у пациента имеются металлические или электронные протезы, которые нельзя на время процедуры удалить.
4. 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:

1. Головной мозг. Данный орган подлежит процедуре обследования при возникновении неврологической симптоматики, а также при возникновении травм и нарушениях.
2. Органы брюшной полости. Проводится исследование при возникновении соответствующей болевой симптоматики, при желтушности, болях и диспептических признаках.
3. Сердце и сосудистая система. МРТ проводится при ВПС, ИБС, болях и аритмии. Часто назначается магниторезонансная диагностика после инфарктов.
4. 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.

1. У кого в организме имеются электронные устройства, такие как кардиостимуляторы и слуховые аппараты.
2. Пациенты, у которых в организме имеются металлические имплантаты. В зависимости от их места расположения, процедура может быть проведена после индивидуального подхода к пациенту.
3. 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.
4. 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.