Ядерная магнитно резонансная томография реферат

МРТ-изображение головы человека

Мультипликация, составленная из нескольких сечений головы человека

Магни́тно-резона́нсная томогра́фия (МРТ) — способ получения томографических медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса. Способ основан на измерении электромагнитного отклика атомных ядер, находящихся в сильном постоянном магнитном поле, в ответ на возбуждение их определённым сочетанием электромагнитных волн. В МРТ такими ядрами являются ядра атомов водорода, присутствующие в огромном количестве в человеческом теле в составе воды и других веществ[1].

МРТ не использует рентгеновские лучи или ионизирующее излучение, что отличает его от компьютерной (КТ) и позитронно-эмиссионной томографии. По сравнению с КТ, процедура МРТ более шумная и часто занимает больше времени, к тому же обычно требуется нахождение объекта в узком тоннеле. Кроме того, люди с некоторыми медицинскими имплантатами или другим несъёмным металлом внутри тела могут быть не в состоянии безопасно пройти МРТ.

История[править | править код]

Годом основания магнитно-резонансной томографии (МРТ) принято считать[2] 1973 год, когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса»[3]. Позже Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения. В 2003 году обоим исследователям была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине за их открытия, касающиеся метода МРТ. Однако вручению этой премии сопутствовал скандал, как бывало в ряде случаев, по поводу авторства открытия[4].

В создание магнитно-резонансной томографии известный вклад внёс также американский учёный армянского происхождения Реймонд Дамадьян, один из первых исследователей принципов МРТ, держатель патента на МРТ и создатель первого коммерческого МРТ-сканера. В 1971 году он опубликовал свою идею под названием «Обнаружение опухоли с помощью ядерного магнитного резонанса». Имеются сведения, что именно он изобрёл само устройство МРТ[5][6][7]. Кроме того, ещё в 1960 году в СССР изобретатель В. А. Иванов направил в Комитет по делам изобретений и открытий заявку на изобретение, где по появившимся в начале 2000-х годов оценкам специалистов были подробно обозначены принципы метода МРТ[8][9]. Однако авторское свидетельство «Способ определения внутреннего строения материальных объектов» № 1112266 на эту заявку, с сохранением даты приоритета её подачи, было выдано В. А. Иванову только в 1984 году[10][11][12].

Используемое в методе МРТ явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) известно с 1938 года. Первоначально применялся термин ЯМР-томография, который после Чернобыльской аварии в 1986 году был заменён на МРТ в связи с развитием радиофобии у людей. В новом названии исчезло упоминание о «ядерном» происхождении метода, что и позволило ему войти в повседневную медицинскую практику, однако используется и первоначальное название.

Томография позволяет визуализировать с высоким качеством головной, спинной мозг и другие внутренние органы. Современные технологии МРТ делают возможным неинвазивно (без вмешательства) исследовать работу органов — измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры (функциональная магнитно-резонансная томография — фМРТ).

Метод[править | править код]

Аппарат для магнитно-резонансной томографии с индукцией поля 1,5 Тл

Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет спин и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторных направлений, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода. Иногда могут также использоваться МР-контрасты[en] на базе гадолиния или оксидов железа[13].

Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному полю, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время релаксации предварительно возбуждённых протонов.

Первые томографы имели индукцию магнитного поля 0,005 Тл, и качество изображений, полученных на них, было низким. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. В качестве таких источников применяются как электромагниты (обычно до 1—3 Тл, в некоторых случаях до 9,4 Тл), так и постоянные магниты (до 0,7 Тл). При этом, так как поле должно быть весьма сильным, применяются сверхпроводящие электромагниты, работающие в жидком гелии, а постоянные магниты пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный «отклик» тканей в МР-томографах на постоянных магнитах слабее, чем у электромагнитных, поэтому область применения постоянных магнитов ограничена. Однако постоянные магниты могут быть так называемой «открытой» конфигурации, что позволяет проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследования и проведение манипуляций (диагностических, лечебных) под контролем МРТ — так называемая интервенционная МРТ.

Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум.

Наблюдение за работой сердца в реальном времени с применением технологий МРТ

Современные технологии и внедрение компьютерной техники обусловили возникновение такого метода, как виртуальная эндоскопия, который позволяет выполнить трёхмерное моделирование структур, визуализированных посредством КТ или МРТ. Данный метод является информативным при невозможности провести эндоскопическое исследование, например, при тяжёлой патологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Метод виртуальной эндоскопии нашёл применение в ангиологии, онкологии, урологии и других областях медицины.

Результаты исследования сохраняются в лечебном учреждении в формате DICOM и могут быть переданы пациенту или использованы для исследования динамики лечения.

До и во время процедуры МРТ[править | править код]

Перед сканированием требуется снять все металлические предметы, проверить наличие татуировок и лекарственных пластырей[14]. Продолжительность сканирования МРТ составляет обычно до 20—30 минут, но может продолжаться дольше. В частности, сканирование брюшной полости занимает больше времени, чем сканирование головного мозга.

Так как МР-томографы производят громкий шум, обязательно используется защита для ушей (беруши или наушники)[15]. Для некоторых видов исследований используется внутривенное введение контрастного вещества[14].

Перед назначением МРТ пациентам рекомендуется узнать: какую информацию даст сканирование и как это отразится на стратегии лечения, имеются ли противопоказания для МРТ, будет ли использоваться контраст и для чего. Перед началом процедуры: как долго продлится сканирование, где находится кнопка вызова и каким способом можно обратиться к персоналу во время сканирования[14].

МР-диффузия[править | править код]

МР-диффузия — метод, позволяющий определять движение внутриклеточных молекул воды в тканях.

Диффузионно-взвешенная томография[править | править код]

Диффузионно-взвешенная томография — методика магнитно-резонансной томографии, основанная на регистрации скорости перемещения меченых радиоимпульсами протонов. Это позволяет характеризовать сохранность мембран клеток и состояние гей порно жклеточных пространств.
Первоначальное и наиболее эффективное применение — при диагностике острого нарушения мозгового кровообращения по ишемическому типу в острейшей и острой стадиях. Сейчас активно используется в диагностике онкологических заболеваний.

МР-перфузия[править | править код]

Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма.

В частности, существуют специальные характеристики, указывающие на скоростной и объёмный приток крови, проницаемость стенок сосудов, активность венозного оттока, а также другие параметры, которые позволяют дифференцировать здоровые и патологически изменённые ткани:

  • Прохождение крови через ткани мозга
  • Прохождение крови через ткани печени

Метод позволяет определить степень ишемии головного мозга и других органов.

МР-спектроскопия[править | править код]

Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) — метод, позволяющий определить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях по концентрации определённых метаболитов. МР-спектры отражают относительное содержание биологически активных веществ в определённом участке ткани, что характеризует процессы метаболизма. Нарушения метаболизма возникают, как правило, до клинических проявлений заболевания, поэтому на основе данных МР-спектроскопии можно диагностировать заболевания на более ранних этапах развития.

Виды МР спектроскопии:

  • МР спектроскопия внутренних органов (in vivo)
  • МР спектроскопия биологических жидкостей (in vitro)

МР-ангиография[править | править код]

Магнитно-резонансная ангиография (МРА) — метод получения изображения просвета сосудов при помощи магнитно-резонансного томографа. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности кровотока. МРА основана на отличии сигнала от перемещающихся протонов (крови) от окружающих неподвижных тканей, что позволяет получать изображения сосудов без использования каких-либо контрастных средств — бесконтрастная ангиография (фазово-контрастная МРА и время-пролётная МРА). Для получения более чёткого изображения применяются особые контрастные вещества на основе парамагнетиков (гадолиний).

Функциональная МРТ[править | править код]

Функциональная МРТ (фМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента.

Суть метода заключается в том, что при работе определённых отделов мозга кровоток в них усиливается.

В процессе проведения ФМРТ пациенту предлагается выполнение определённых заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.

МРТ позвоночника с вертикализацией (осевой нагрузкой)[править | править код]

Методика исследования пояснично-крестцового отдела позвоночника — МР-томография с вертикализацией. Суть исследования состоит в том, что сначала проводится традиционное МРТ-исследование позвоночника в положении лежа, а затем производится вертикализация (подъём) пациента вместе со столом томографа и магнитом. При этом на позвоночник начинает действовать сила тяжести, а соседние позвонки могут сместиться друг относительно друга и грыжа межпозвонкового диска становится более выраженной. Также этот метод исследования применяется нейрохирургами для определения уровня нестабильности позвоночника с целью обеспечения максимально надёжной фиксации. В России пока это исследование выполняется в единственном месте.

Измерение температуры с помощью МРТ[править | править код]

МРТ-термометрия — метод, основанный на получении резонанса от протонов водорода исследуемого объекта. Разница резонансных частот даёт информацию об абсолютной температуре тканей. Частота испускаемых радиоволн изменяется с нагреванием или охлаждением исследуемых тканей.

Эта методика увеличивает информативность МРТ исследований и позволяет повысить эффективность лечебных процедур, основанных на селективном нагревании тканей. Локальное нагревание тканей используется в лечении опухолей различного происхождения[16].

Электромагнитная совместимость с медицинской аппаратурой[править | править код]

Сочетание интенсивного магнитного поля, применяемого при МРТ-сканировании, и интенсивного радиочастотного поля предъявляет экстремальные требования к медицинскому оборудованию, используемому во время исследований. Оно должно иметь специальную конструкцию и может иметь дополнительные ограничения по использованию вблизи установки МРТ.

Противопоказания[править | править код]

Существуют как относительные противопоказания, при которых проведение исследования возможно при определённых условиях, так и абсолютные, при которых исследование недопустимо:

Абсолютные противопоказания[править | править код]

  • установленный кардиостимулятор (изменения магнитного поля могут имитировать сердечный ритм)
  • ферромагнитные или электронные имплантаты среднего уха
  • большие металлические имплантаты, ферромагнитные осколки
  • ферромагнитные аппараты Илизарова.

Магнитно-резонансная томография

Относительные противопоказания[править | править код]

  • инсулиновые насосы[17]
  • нервные стимуляторы
  • неферромагнитные имплантаты внутреннего уха
  • протезы клапанов сердца (в высоких полях, при подозрении на дисфункцию)
  • кровоостанавливающие клипсы (кроме сосудов мозга)
  • декомпенсированная сердечная недостаточность
  • первый триместр беременности (пока собрано недостаточное количество доказательств отсутствия тератогенного эффекта магнитного поля, однако данный метод предпочтительнее метода рентгенографии и компьютерной томографии)
  • клаустрофобия (панические приступы во время нахождения в тоннеле аппарата могут не позволить провести исследование)
  • необходимость в физиологическом мониторинге
  • неадекватность пациента
  • тяжёлое/крайне тяжелое состояние пациента
  • наличие татуировок, выполненных с помощью красителей с содержанием металлических соединений (могут возникать ожоги[18])
  • зубные протезы и брекет-системы, так как возможны артефакты неоднородности поля.

Широко используемый в протезировании титан не является ферромагнетиком и практически безопасен при МРТ; исключение — наличие татуировок, выполненных с помощью красителей на основе соединений титана (например, на основе диоксида титана).

Дополнительным противопоказанием для МРТ является наличие кохлеарных имплантатов — протезов внутреннего уха. МРТ противопоказана при некоторых видах протезов внутреннего уха, так как в кохлеарном имплантате есть металлические части, которые содержат ферромагнитные материалы.

Если МРТ выполняется с контрастом, то добавляются следующие противопоказания:

  • Гемолитическая анемия;
  • Индивидуальная непереносимость компонентов, входящих в состав контрастного вещества;
  • Хроническая почечная недостаточность, так как в этом случае контраст может задерживаться в организме;
  • Беременность на любом сроке, так как контраст проникает через плацентарный барьер, а его влияние на плод пока плохо изучено.[19][неавторитетный источник?]

См. также[править | править код]

  • Артефакты МРТ
  • Томография
  • Электронный парамагнитный резонанс
  • Компьютерная томография высокого разрешения
  • Compressive sensing

Примечания[править | править код]

  1. Donald W. McRobbie, Elizabeth A. Moore, Martin J. Graves and Martin R. Prince. MRI: From Picture to Proton. — 2-е изд.. — New York: Cambridge University Press, 2006. — С. 89, 137. — ISBN 978-0-521-86527-2.
  2. Филонин О. В. Общий курс компьютерной томографии / Самарский научный центр РАН. — Самара, 2012. — 407 с. — ISBN 978-5-93424-580-2.
  3. Lauterbur P.C. Image Formation by Induced Local Interactions: Examples of Employing Nuclear Magnetic Resonance (англ.) // Nature : journal. — 1973. — Vol. 242, no. 5394. — P. 190—191. — doi:10.1038/242190a0. — Bibcode: 1973Natur.242..190L.
  4. Изобретение МРТ | Марина Собе-Панек. sobepanek.com. Дата обращения: 5 февраля 2018. Архивировано из оригинала 12 февраля 2018 года.
  5. Реймонд Ваган Дамадьян, учёный и изобретатель. 100lives.com. Дата обращения: 25 мая 2015.
  6. Chang, 2004.
  7. The Nobel Prize vs. the Truth of History (англ.). fonar.com. Дата обращения: 12 мая 2015. Архивировано 30 июня 2006 года.
  8. MacWilliams B. Russian claims first in magnetic imaging (англ.) // Nature : journal. — 2003. — November (vol. 426, no. 6965). — P. 375. — doi:10.1038/426375a. — Bibcode: 2003Natur.426..375M. — PMID 14647349.
  9. Татьяна БАТЕНЕВА. Привет Нобелю от Иванова: Как советский лейтенант-ракетчик перегнал Америку// Известия науки. 27.10.2003.
  10. Патенты Иванова Владислава. Дата обращения: 21 июля 2016. Архивировано 28 апреля 2021 года.
  11. Иванов В. А. Патент № 1112266. Способ определения внутреннего строения материальных объектов Архивная копия от 16 сентября 2016 на Wayback Machine
  12. Иванов В. А. Авторское свидетельство № 1112266. Способ определения внутреннего строения материальных объектов. 07.09.1984 (приоритет от 21.03.1960).
  13. http://ucrfisicamedica.files.wordpress.com/2010/10/mri.pdf Архивная копия от 23 декабря 2014 на Wayback Machine 8.8 Contrast agent theory
  14. 1 2 3 Center for Devices and Radiological Health. MRI (Magnetic Resonance Imaging) – What Patients Should Know Before Having an MRI Exam (англ.). FDA (22 января 2016). Дата обращения: 23 декабря 2016. Архивировано 23 декабря 2016 года.
  15. Center for Devices and Radiological Health. MRI (Magnetic Resonance Imaging) – Information for Professionals (англ.). FDA (7 ноября 2016). Дата обращения: 23 декабря 2016. Архивировано 23 декабря 2016 года.
  16. Viola Rieke, Kim Butts Pauly. MR Thermometry // Journal of magnetic resonance imaging : JMRI. — 2008-2. — Т. 27, вып. 2. — С. 376–390. — ISSN 1053-1807. — doi:10.1002/jmri.21265. Архивировано 25 ноября 2020 года.
  17. MRI scan — Who can have one? — NHS Choices. Дата обращения: 11 декабря 2014. Архивировано 11 декабря 2014 года.
  18. Tattoo-Induced Skin «Burn» During Magnetic Resonance Imaging in a Professional Football Player. Дата обращения: 30 сентября 2017. Архивировано 8 марта 2017 года.
  19. Противопоказания к проведению МРТ. МедОблако. Дата обращения: 23 ноября 2015. Архивировано 24 ноября 2015 года.

Литература[править | править код]

  • Haacke, E Mark; Brown, Robert F; Thompson, Michael; Venkatesan, Ramesh. Magnetic resonance imaging: Physical principles and sequence design. — New York: J. Wiley & Sons, 1999. — ISBN 0-471-35128-8.
  • Lee SC; Kim K; Kim J; Lee S; Han Yi J; Kim SW; Ha KS; Cheong C. One micrometer resolution NMR microscopy (англ.) // J. Magn. Reson.  (англ.) (рус. : j.. — 2001. — June (vol. 150, no. 2). — P. 207—213. — doi:10.1006/jmre.2001.2319. — Bibcode: 2001JMagR.150..207L. — PMID 11384182.
  • Mansfield, P. NMR Imaging in Biomedicine : Supplement 2 Advances in Magnetic Resonance : [англ.]. — Elsevier, 1982. — ISBN 9780323154062.
  • Eiichi Fukushima. NMR in Biomedicine: The Physical Basis. — Springer Science & Business Media, 1989. — ISBN 9780883186091.
  • Bernhard Blümich; Winfried Kuhn. Magnetic Resonance Microscopy: Methods and Applications in Materials Science, Agriculture and Biomedicine (англ.). — Wiley, 1992. — ISBN 9783527284030.
  • Peter Blümer. Spatially Resolved Magnetic Resonance: Methods, Materials, Medicine, Biology, Rheology, Geology, Ecology, Hardware (англ.) / Peter Blümler, Bernhard Blümich, Robert E. Botto, Eiichi Fukushima. — Wiley-VCH, 1998. — ISBN 9783527296378.
  • Zhi-Pei Liang; Paul C. Lauterbur. Principles of Magnetic Resonance Imaging: A Signal Processing Perspective (англ.). — Wiley, 1999. — ISBN 9780780347236.
  • Franz Schmitt; Michael K. Stehling; Robert Turner. Echo-Planar Imaging: Theory, Technique and Application (англ.). — Springer Berlin Heidelberg, 1998. — ISBN 9783540631941.
  • Vadim Kuperman. Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Applications (англ.). — Academic Press, 2000. — ISBN 9780080535708.
  • Bernhard Blümich. NMR Imaging of Materials (англ.). — Oxford University Press, 2000. — ISBN 9780198506836.
  • Jianming Jin. Electromagnetic Analysis and Design in Magnetic Resonance Imaging (англ.). — CRC Press, 1998. — ISBN 9780849396939.
  • Imad Akil Farhat; P. S. Belton; Graham Alan Webb; Royal Society of Chemistry (Great Britain). Magnetic Resonance in Food Science: From Molecules to Man (англ.). — Royal Society of Chemistry, 2007. — ISBN 9780854043408.
  • Хорнак Дж. П. Основы МРТ (1996—1999 г.)
  • http://ucrfisicamedica.files.wordpress.com/2010/10/mri.pdf ISBN 978-0-521-86527-2
  • Lauterbur P. C. All science is interdisciplinary — from magnetic moments to molecules to men // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. — Nobel Foundation, 2004. — p. 245—251
  • Mansfield P. Snap-shot MRI // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. — Nobel Foundation, 2004. — p. 266—283
  • Мэнсфилд П. Быстрая магнитно-резонансная томография // Успехи физических наук, 2005, т. 175, № 10, с. 1044—1052 (перевод на русский)
  • Грек, А. Мозги на просвет: цветные мысли : [арх. 7 апреля 2014] // Популярная механика : журн. — 2008 . — № 2 (64) . — С. 54–58.
  • МРТ при проведении электрофизиологических процедур
  • Chang K. Denied Nobel for M.R.I., He Wins Another Prize (англ.). The New Yourk Times (23 марта 2004). Дата обращения: 25 мая 2015.

Ссылки[править | править код]

  • Давыдов, Д. 8 мифов о магнитно-резонансной томографии / Д. Давыдов, А. Крючков // Тинькофф Журнал. — 2022. — 12 апреля.

Магнитно-резонансная томография

Содержание

Введение

1. Физические
основы метода. Аппарат МРТ

2.      Применение
МРТ на практике

.        Нормальная
МРТ анатомия

3.1 Головного мозга

3.2    Сосудов головного мозга

3.3 Позвоночника
и спинного мозга

. Частная
патология в МРТ

4.1 Головного мозга

4.2 Позвоночника
и спинного мозга

Заключение

Введение

МРТ – метод послойного исследования тела человека заключающийся в
регистрации и последующей компьютерной обработке силы магнитного поля,
создаваемого протонами (ядрами атомов водорода), находящимися в различных
органах и тканях человека, помещенного в магнитное поле, путем воздействия на них
последовательностями резонансных радиочастотных импульсов.

История открытия физических основ данного метода очень обширна и
начиналась с открытия спиновой природы протона и его взаимодействия с магнитным
полем, открытие феномена магнитной индукции. Созданием Николой Тесла в 1882
году вращающегося магнитного поля.

Не одна Нобелевская премия была вручена физикам и химикам за открытия,
которые послужили основой для создания МР-томографа. В 1944 г. Раби получил
Нобелевскую премию по физике за исследования по радиочастотному облучению ядер
находящихся в магнитном поле. В 1952 были удостоены Нобелевской премии физике
Ф. Блоч и Э. Парссел, когда впервые получили МР-сигнал от блочных материалов. В
1989 Рамсей получил Нобелевскую премию по химии за изучение основ
МР-спектроскопии. В 1991 г. за достижения в области импульсной МР томографии
Эрнст был удостоен Нобелевской премии по химии. В 1976 Питер Мэнсфилд (Великобритания)
предложил эхо-планарное отображение (EPI), самую общую быструю ЯМР методику, за
что в 2003 получил Нобелевскую премию в области медицины.

В 1971 г. физик Раймонд Дамадиан (Бруклинский Медицинский Центр, США)
показал возможность применения ЯМР для обнаружение опухолей. В 1972 г. химик
Пол К. Лаутербур (Государственный университет Нью-Йорка, США) сформулировал
принципы ЯМР отображения, предложив использовать переменные градиенты
магнитного поля для получения двумерного МР-изображения.

Многие десятилетия исследований позволили создать аппарат МРТ, который
быстро вошёл в практику, зарекомендовав себя как высокоинформативный.

1. Физические
основы метода. Аппарат МРТ

В основе ядерно-магнитного резонанса лежит свойства частиц, в частности
протонов ядер водорода, к вращению (спин) вокруг оси собственного магнитного
поля. Используются для исследование именно протоны ядер водорода поскольку
высока чувствительность к МР сигналу и их высокому естественному содержанию в
биологических тканях. При помещении их в мощное, статичное, однородное внешнее
магнитное поле все частицы располагаются вдоль линий этого магнитного поля, и в
зависимости от их энергетического уровня, они располагаются параллельно или
антипараллельно этим линиям. Одновременно частицы находясь в магнитном поле
прецессируют, то есть они вращаются по конусу относительно линий магнитного
поля наподобие вращения волчка, когда он замедляется верхняя точка постепенно
опускается и движется по расходящейся спирали. Вся совокупность частиц
расположенных в магнитном поле вдоль его линий образуют продольную
намагниченность, то есть суммарный вектор магнитных полей сонаправленных
частиц.

В этих условиях частицы дополнительно подвергают воздействию
радиочастотной энергии, которая поглощается частицами, переводя их в
высокоэнергетическое состояние (они меняют своё положение на антипараллельное),
что приводит к снижению продольной и увеличению поперечной намагниченности. При
прекращении воздействия РЧ энергии частицы возвращаются в своё первоначальное
состояние (релаксация) и отдают энергию, образуя электрическое волны по законам
магнитной индукции. Для максимальной поглощаемости и отдаче энергии частота
облучения должна иметь определённое значение, зависящее от параметров ядра и
мощности магнитного поля. То есть необходимо чтобы частицы вошли в резонанс с
воздействующей на них частотой, это частота Лармора.

Выделяют два варианта релаксации: продольная и поперечная. Продольная
релаксация – это возвращение в исходное положение частиц, вдоль линий внешнего
постоянного магнитного поля, с увеличением продолной намагниченности. А
поперечная релаксация это уменьшение до нуля суммарного вектора поперечной
намагниченности. Время продольной релаксации (Т1) в 2-10 раз больше времени
поперечной релаксации (Т2). Именно отдача энергии во время релаксации в виде
электромагнитных волн регистрируется приёмными радиочастотными катушками,
датчики регистрируют амплитуду, частоту, фазу волн. Данная информация в
дальнейшем обрабатывается различными программами, методиками, последовательностями,
и в конечном итоге преобразуется в двухмерное изображение среза. Изображение
строится на основании разницы содержания водорода в различных тканях, что
проявляется в разнице времени продольной релаксации (Т1), и поперечной
релаксации (Т2) и других их видов и вариантах (Т*2, спиновой плотности…). В
модальности Т1 ткань, обогащенная водой, (например, спинномозговая жидкость –
СМЖ) проявляется выраженным черным цветом. В модальности Т2 более выраженная
степень обогащения тканей водой проявляется более светлым фоном (например, СМЖ
будет белой).

Серое вещество мозга, которое содержит много воды, в модальности Т1
выглядит чернее, а в Т2 – белее, чем белое вещество коры головного мозга. Эти
два способа комплементарны, и ни один из них не проявляет негативных свойств по
отношению друг к другу.

Рис. 1. Компоненты МР томографа

Аппарат МРТ состоит из следующих основных компонентов (рис. 1): магнит,
создающий мощное, постоянное, однородное магнитное поле, – градиентная катушка,
создающая переменное поле, что обеспечивает фокусировку и выбор вида и уровня
среза, – радиочастотные катушки, передающие для создания возбуждения и приёмная
для регистрации сигнала, – и компьютер с усилителями, преобразователями,
детектором, источником импульсов, интегрирующий все компоненты системы в один
аппарат, обеспечивая его синхронную, слаженную работу.

Один из основных компонентов – магнит. Выделяют:

.   Постоянные магниты. Построены из ферромагнитных материалов. Они не
потребляют электрической мощности для создания магнитного поля, не нуждаются в
охлаждении. Но вес постоянных магнитов огромен, а индукция создаваемого поля
невелика –
до 0,3 Тл.

2.      Резистивные магниты, или электромагниты. Представляют собой
соленоид, или витки провода, по которым пропускают сильный электрический ток.
Для таких магнитов можно добиться высокой однородности магнитного поля, но они
потребляют большое количество электроэнергии и требуют мощной системы
охлаждения. Верхняя граница величины магнитного поля резистивных магнитов в
настоящее время составляет примерно 0,7 Тл, но на практике используются
аппараты с полем до 0,3 Тл.

.        Сверхпроводящие магниты. Представляют собой разновидность
резистивных магнитов, в которых для создания очень сильного тока и
соответствующего магнитного поля используется явление сверхпроводимости –
резкое падение электрического сопротивления некоторых материалов практически до
нуля вблизи абсолютного нуля температуры. Такие магниты требуют специальных
многоконтурных систем охлаждения на жидком азоте и гелии, стоимость их
эксплуатации высока, но они способны создать однородные поля до 9,4 Тл и выше.

.        Гибридные магниты. Сочетание резистивного и постоянного
магнитов. В таких системах получают более сильные, чем в постоянных магнитах,
поля (= 0,5 Тл); они дешевле сверхпроводящих, но уступают им по величине поля.

Именно магнит определяет характеристику томографа, поскольку мощность
магнита определяет частоту Лармора, и, следовательно, четкость и
информативность среза. В зависимости от мощности выделяют:

.   со сверхслабым полем 0,01 Тл < В < 0,1 Тл;

2.      со слабым полем 0,1 Тл < В < 0,5 Тл;

.        со средним полем 0,5 Тл < В < 1,0 Тл;

.        с сильным полем 1,0 Тл < В < 2,0 Тл;

.        со сверхсильным полем В >2,0 Тл;

Оптимальная сила поля для клинического отображения лежит в пределах от
0,5 до 2,0 Тл, т.к. высокие поля дают лучшее соотношение сигнал/шум.

2. Применение
МРТ на практике

Как и у любого другого метода исследования для МРТ существуют свои
противопоказания. Считается, что магнитное поле является безопасным для организма
человека, однако в определённых условиях оно может вызвать серьёзные
последствия, и нет доказательств безопасности мощных полей на человека, а
особенно на плод.

Таким образом, абсолютные противопоказания:

·  установленный кардиостимулятор (изменения магнитного поля могут
имитировать сердечный ритм).

·        ферромагнитные
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA>
или электронные имплантаты среднего уха.

·        большие
металлические имплантаты, ферромагнитные
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8>
осколки.

·        ферромагнитные
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA>
аппараты Илизарова.

Относительные противопоказания:

·  инсулиновые насосы

·        нервные стимуляторы

·        неферромагнитные имплантаты внутреннего уха,

·        протезы клапанов сердца (в высоких полях, при подозрении на
дисфункцию)

·        кровоостанавливающие клипсы (кроме сосудов мозга)

·        декомпенсированная сердечная недостаточность

·        первый триместр беременности (на данный момент собрано
недостаточное количество доказательств отсутствия тератогенного эффекта
магнитного поля, однако метод предпочтительнее рентгенографии и компьютерной
томографии)

·        клаустрофобия (панические приступы во время нахождения в
тоннеле аппарата могут не позволить провести исследование)

·        необходимость в физиологическом мониторинге

·        неадекватность пациента

·        тяжёлое/крайне тяжелое состояние пациента по
основному/сопутствующему заболеванию

·        наличие татуировок, выполненных с помощью красителей с
содержанием металлических соединений (могут возникать ожоги).

Но не смотря на наличие противопоказаний, которые связаны с наличием у
пациента ферромагнитных материалов в теле, метод МРТ имеет свои преимущества:

·  Не связан с лучевой нагрузкой

·        Позволяет получать срезы во всех трёх проекциях

·        Наилучшая визуализация мягких тканей, за счёт тканевого
контраста

·        При исследовании головного мозга удаётся дифференцировать
серое и белое вещество, мозговые оболочки, сосуды без введения контраста

·        Про исследовании спинного мозга не мешает плотная костная
ткань позвонков, и чётко визуализируются все структуры спинного мозга

К недостаткам метода можно отнести дорогостоимость, низкую четкость
визуализации костных структур, кальцификатов.

В неврологии метод МРТ является очень информативным, поскольку многие
заболевания проявляются структурными изменениями нервной ткани, а
функциональный МРТ позволяет выявить и физиологические отклонения в активности
участков ЦНС. Особенностью МРТ является возможность исследования сосудов даже
без введения контраста. Контраст также может использоваться для исследования
артерий и вен головного мозга, с последующей 3D обработкой.

Повышение диагностической значимости МРТ возможно с помощью в/в введения
гадолиния, который не проникает через гематоэнцефалический барьер, но в местах
нарушенной целостности ГЭБ введенный внутривенно гадолиний проникает в вещество
мозга, вызывая усиление МР-сигнала. В таких случаях накопление контрастного
вещества в менингиомах, метастатических опухолях, аденомах гипофиза проявляется
практически сразу после введения.

Магнитно-резонансные миелография и цистернография – неинвазивные
методики, позволяющие получать высококонтрастные по отношению к веществу мозга
изображения ликворных пространств без дополнительного контрастирования. Их
применяют, чтобы изучить анатомию ликворных пространств в различных отделах.

3. Нормальная
МРТ анатомия

 

3.1    Головного мозга

Как уже говорилось в модальности Т1 ткань, обогащенная водой, (например,
спинномозговая жидкость – СМЖ) проявляется выраженным черным цветом. В
модальности Т2 более выраженная степень обогащения тканей водой проявляется
более светлым фоном (например, СМЖ будет белой). Серое вещество мозга, которое
содержит много воды, в модальности Т1 выглядит чернее, а в Т2 – белее, чем
белое вещество коры головного мозга.

Наиболее часто МРТ-изображение рассматривают в аксиальной плоскости,
параллельно дну задней черепной ямке, выделяют три анатомических уровня:
нижний, средний, верхний.

Нижний уровень отражает структуры расположенные от дна задней черепной
ямки до уровня намёта мозжечка. На базальных срезах в передних отделах
визуализируются глазница, её стенки и анатомические образования, находящиеся в
ней (глазное яблоко, зрительный нерв, ретробульбарная клетчатка, мышцы глазного
яблока). Между внутренними стенками глазниц расположены решётчатые пазухи,
содержащие воздух, имеющие в связи с этим выраженный гипоинтенсивный сигнал с
четкой дифференциацией ячеек. Латеральнее от решетчатого лабиринта
располагаются верхнечелюстные пазухи, также имеющие гипоинтенсивный сигнал и на
Т1-, и на Т2-томограммах. В средних отделах расположена клиновидная кость,
пирамида височной кости имеющие гипоинтенсивный сигнал. Между ними и наружными
стенками глазниц расположены полюсно-базальные отделы височных долей. Кзади и
медиальнее пирамид, отграничивающих полость задней черепной ямки, расположены
оральные отделы моста и средние отделы полушарий мозжечка. По средней линии,
более четко на Т2-томограммах, визуализируется IV желудочек, имеющий выраженный
гиперинтенсивный сигнал на Т2-томограммах на фоне изоинтенсивного сигнала от
нормальной мозговой ткани. Аналогичный сигнал имеют субарахноидальные
пространства мостомозжечкового угла. Кроме того, и на T1-, и на Т2-взвешенных изображениях на этом уровне четко
визуализируются элементы внутреннего уха с внутренним слуховым проходом. На
срезах базального уровня четко прослеживаются экстракраниальные фрагменты
внутренних сонных и базилярной артерий, которые гипоинтенсивны в Т2- и
гиперинтенсивны в Т1-режиме.

Средний уровень отражает состояние серого и белого вещества, базальных
ядер, внутренней капсулы, таламуса, III и боковые желудочки. В лобной доли расположены передние рога боковых
желудочков, между которыми отчётливо дифференцируются прозрачная перегородка,
кпереди от которой лежит колено мозолистого тела. Кнаружи от передних рогов,
как бы заполняя собой вогнутую часть, располагается головка хвостатого ядра,
латеральнее которого видна полоска мозгового вещества, имеющая гиперинтенсивный
сигнал,- передняя ножка внутренней капсулы. Различие интенсивности МР-сигнала
позволяет достаточно четко различать базальные ядра и все отделы внутренней
капсулы.

Позади III желудочка хорошо заметен эпифиз,
имеющий округлую или овальную форму и располагается по средней линии. И на Т1-,
и на Т2-изображениях шишковидное тело имеет гипоинтенсивный сигнал. Ликворное
пространство, которое окружает эпифиз, имеет ромбовидную форму и выраженный
гиперинтенсивный сигнал на Т2-томограммах. В задних отделах среза располагаются
задние рога боковых желудочков и затылочная доля. Внутри желудочков и их рогов
можно наблюдать сосудистые сплетения. Церебральные сосуды (передние и средние мозговые
артерии) визуализируются в виде полос выраженного гиперинтенсивного сигнала на
Т1- и гипоинтенсивного на Т2-изображениях на фоне изоинтенсивного сигнала от
мозговой ткани и гиперинтенсивного сигнала от ликворных пространств. Средний
уровень завершается срезом, который проходит через тела боковых желудочков.

Особенностью МРТ является возможность отображения в трёх взаимно
перпендикулярных плоскостях. Это необходимо для подробного изучения структур
ствола головного мозга в сагиттальной плоскости.

Продолговатый мозг имеет вид луковицы. Мост представляет собой со стороны
основания мозга толстый белый вал. Мозжечок размещается под затылочными долями
полушарий большого мозга, дорсально от моста и продолговатого мозга и лежит в
задней черепной ямке. IV желудочек представляет собой остаток полости заднего
мозгового пузыря и является обшей полостью для всех отделов заднего мозга,
напоминает палатку, в которой различают дно и крышу. Дно, или основание,
желудочка имеет форму ромба, как бы вдавленного в заднюю поверхность
продолговатого мозга и моста. Крыша IV желудочка имеет форму шатра и составлена
двумя мозговыми парусами: верхним, натянутым между верхними ножками мозжечка, и
нижним, парным образованием, примыкающим к ножкам клочка. Часть крыши между
парусами образована веществом мозжечка.

Вентральная часть среднего мозга представлена ножками мозга, которые
имеют вид двух толстых полуцилиндрических белых тяжей, расходящихся от края
моста под углом и погружающихся в толщу полушарий большого мозга. На данных
срезах также хорошо различимы цистерны, визуализируемые в виде скопления
спинномозговой жидкости (на Т1-томограммах гипоинтенсивный, на Т2-томограммах –
гиперинтенсивный сигнал) впереди продолговатого мозга и моста, а также по
боковым поверхностям моста, в мостомозжечковых углах, в межножковой цистерне и
на латеральных поверхностях ножек мозга.

3.2    МРТ Сосудов головного мозга

Возможность получать срезы в трёх плоскостях, а также 3D-моделирование позволяет изучить
особенности сосудов и их патологию.

Внечерепная часть внутренней сонной артерии находится вначале латеральнее
наружной сонной артерии, которая при МР-ангиографии визуализируется лишь в начальных
отделах. Дистальные ветви наружной сонной артерии имеют небольшой просвет,
извиты, в силу чего они практически не различимы.

Далее внутренняя сонная артерия направляется вверх и медиально, достигая
наружного отверстия сонного канала. В канале (внутрикостный сегмент) она
переходит из вертикального в горизонтальное положение и по выходе из канала
вступает в пещеристый синус, где располагается в сонной борозде, описывая в
синусе кривую в виде буквы S
(кавернозная часть). Затем артерия прободает твердую мозговую оболочку
латеральнее зрительного нерва и отдает первую внутримозговую ветвь – глазную
артерию, которая при МР-ангиографии также видна только в начальных сегментах.
После отхождения глазной артерии начинается супраклиноидный отдел внутренней сонной
артерии, который заканчивается бифуркацией. Внутренняя сонная артерия делится
на переднюю и среднюю мозговые артерии. Передняя мозговая артерия отходит от
внутренней сонной артерии под прямым углом, а средняя мозговая артерия является
как бы продолжением внутренней сонной артерии и является более крупным
артериальным стволом. И передняя, и средняя мозговые артерии разделяются на
несколько сегментов. Сегмент А1 передней мозговой артерии начинается от области
бифуркации внутренней сонной артерии и имеет горизонтальное направление,
заканчивается на уровне отхождения передней соединительной артерии. Сегмент А2
(9) передней мозговой артерии начинается от передней соединительной артерии и
заканчивается на уровне отхождения фронтополярной артерии; сегменты А2-АЗ – на
уровне деления передней мозговой артерии на перикаллезную и каллезомаргинальную
артерии. После сегмента А1 передняя мозговая артерия располагается строго по
средней линии, погружаясь в продольную щель большого мозга на медиальной
поверхности лобной доли, далее артерия огибает колено мозолистого тела и
переходит на верхнюю ее поверхность, продолжается до задней ее трети, где
делится на ветви (сегменты А4-А5).

Сегмент М1 средней мозговой артерии начинается от места бифуркации
внутренней сонной артерии и заканчивается на уровне би- или трифуркации, имеет
горизонтальное направление. От трифуркации начинается сегмент М2, который
переходит в оперкулярный (М3) сегмент. Основной ствол средней мозговой артерии
расположен на значительном протяжении в латеральной борозде. Как правило,
средняя мозговая артерия делится на три основные ветви, которые отличаются
вариабельностью и волнообразно изогнуты.

Позвоночные артерии обычно отходят от подключичных и на шее идут в
отверстиях поперечных отростков. На уровне CI-CII артерии делают поворот и образуют
петлю. В полость черепа позвоночные артерии входят через большое затылочное
отверстие, предварительно прободая заднюю атлантозатылочную мембрану.

На уровне продолговатого мозга, реже на уровне нижнего края моста
позвоночные артерии сливаются в один ствол, образуя базилярную артерию, которая
располагается на вентральной поверхности моста по средней линии в одноименной
борозде.

От базилярной артерии отходят мелкие ветви: передние нижние мозжечковые,
верхняя мозжечковая артерия и перфорирующие артерии моста. При МР-ангиографии
они практически не визуализируются. На уровне межножковой цистерны базилярная
артерия делится на две задние мозговые артерии, которые также разделяются на
несколько сегментов: Р1 – начинается от бифуркации базилярной артерии и
заканчивается в месте слияния с задней соединительной артерией. Затем идет
сегмент Р2 вокруг среднего мозга в охватывающей цистерне и РЗ в четверохолмной.

Следовательно, мозговые артерии соединяются, образуя артериальный круг
большого мозга: передние мозговые – посредством передней соединительной
артерии, а внутренняя сонная артерия – с задними мозговыми посредством задней
соединительной артерии.

При МР-ангиографии удается визуализировать основные магистральные
артерии, включая основные стволы внутренних сонных и позвоночных артерий, а
также их внутримозговые сегменты. Достоинством МР-ангиографии является
возможность получения изображения сосудов без введения контрастирующих веществ.
При МР-ангиографии у больных с новообразованиями головного мозга,
преимущественно менингососудистого ряда, необходимо оценивать как
дислокационные изменения артерий, так и источники кровоснабжения. При
нарушениях мозгового кровообращения МР-ангиография позволяет установить
нарушения в экстра- и интракраниальных артериях.

3.3    МРТ Позвоночника и спинного мозга

Основное достоинство МРТ при исследовании позвоночника заключается в
хорошей дифференцировке содержимого дурального мешка. Вне зависимости от
технических возможностей аппаратуры первоначально выполняют Т2-взвешенные
томограммы в сагиттальной плоскости, которые являются оптимальными для
визуализации соответствующего отдела позвоночника на всем протяжении. После
этого производят Т1-томограммы в аксиальной плоскости на уровне поражения. При
необходимости получают изображения во фронтальной плоскости.

На МР-томограммах в сагиттальной плоскости четко видны тела позвонков,
межпозвоночные диски, дужки и дугоотростчатые суставы, а также мягкие ткани и
связки. На Т2-изображениях в норме пульпозное ядро межпозвоночного диска имеет
яркий сигнал, а фиброзное кольцо – гипоинтенсивный. Передняя и задняя
продольные связки имеют гипоинтенсивный сигнал и сливаются с телами позвонков,
за исключением уровня IV и V поясничных позвонков, где имеется скопление жира в
эпидуральном пространстве. Спинномозговая жидкость характеризуется
гиперинтенсивным сигналом на Т2-изображениях и гипоинтенсивным на Т1.

Спинной мозг выглядит однородным. Толщина спинного мозга неодинакова на
всем протяжении, наибольшая в области шейного и поясничного утолщений.

Размеры структур позвоночного канала в зависимости от отдела позвоночника
следующие:

·  в шейном отделе – переднезадний размер спинного мозга на уровне III-VII шейных позвонков составляет 7-11
мм;

·        в грудном отделе – переднезадний размер спинного мозга около
6 мм, дурального мешка – 9 мм, за исключением уровня I-II позвонков, где он составляет 10-11 мм;

·        в поясничном отделе – переднезадний размер дурального мешка
составляет от 12 до 15 мм, ширина костного позвоночного канала постепенно нарастает
от 22 до 28 мм на уровне V поясничного позвонка.

На парасагиттальных изображениях во всех отделах позвоночника
визуализируются дугоотростчатые суставы и межпозвоночные отверстия. Последние
характеризуются гиперинтенсивным сигналом вследствие содержания жира. Через
межпозвоночные отверстия выходят спинномозговые нервы, отчетливо видимые на
фоне жировой ткани.

На поперечных МР-томограммах визуализируется содержимое дурального мешка,
представленное в первую очередь спинным мозгом, состоящим из серого вещества,
расположенного в середине, и белого вещества, расположенного по периферии. Из
спинного мозга по обеим сторонам выходят корешки спинномозговых нервов.

4. Частная патология в МРТ

 

.1
Головного мозга

физический магнитный резонансный диагностика

Аномалии Арнольда-Киари. Всего существуют четыре варианта аномалий
Арнольда – Киари. В клинической практике наиболее часто встречаются две
разновидности.

Аномалия Арнольда – Киари I
представляет собой грыжевое выпячивание миндалин мозжечка в большое затылочное
отверстие (в верхнюю часть шейного отдела позвоночного канала). КТ
неинформативна. Некоторые сведения может дать КТ-миелография. Предпочтительнее
МРТ. На МР-томограммах в сагиттальной плоскости на срединном срезе
определяется, что удлиненная миндалина мозжечка располагается ниже линии,
соединяющей края клиновидной и затылочной костей. Для установления диагноза
степень смещения должна быть не менее 3 мм. Часто выявляется смещение и ствола
мозга каудально.

Аномалия Арнольда – Киари II отличается от первого типа большей степенью
смещения структур мозга в большое затылочное отверстие. Кроме миндалин
мозжечка, происходит смещение червя и продолговатого мозга. Данный тип аномалии
почти всегда сопровождается миеломенингоцеле. Кроме того, может наблюдаться
гидроцефалия, стеноз водопровода, недоразвитие намета мозжечка. IV желудочек
маленький и почти не виден. При МРТ в сагиттальной плоскости определяется
степень смещения структур задней черепной ямки. IV желудочек располагается ниже
линии, соединяющей бугорок турецкого седла и выпуклость на внутренней
поверхности затылочной кости. При МРТ отчетливо выявляется стеноз водопровода,
признаки недоразвития намета мозжечка; изменение костных структур: фестончатое
истончение костей свода, уплотнение и вогнутость ската, а также наличие
гидроцефалии уверенно выявляется при КТ.

Базилярная импрессия. Суть аномалии заключается в том, что основание
черепа в области большого затылочного отверстия втянуто внутрь и верхняя часть
шейного отдела позвоночника занимает более высокое положение. При этом
уменьшается объем задней черепной ямки и позвоночного канала в верхнешейном
отделе.

Базилярной импрессии нередко сопутствуют другие аномалии развития:
платибазия, ассимиляция или гипоплазия атланта, конкресценция тел шейных
позвонков.

Базилярная импрессия, как и другие аномалии развития, значительно лучше и
отчетливее выявляется при МРТ.

Кисты задней черепной ямки. К этой группе аномалий принадлежат киста
Денди – Уокера, ретроцеребеллярная киста, киста IV желудочка.

Киста Денди – Уокера представляет собой полную или частичную агенезию
червя мозжечка, кистозное расширение IV желудочка и гипоплазию полушарий
мозжечка. В отличие от этого при арахноидальной кисте червь всегда сохранен.

И при КТ и при МРТ киста Денди –   Уокера визуализируется достаточно
отчетливо. В то же время с учетом возможности получения трехмерного изображения
МРТ является предпочтительным методом визуализации. На МР-томограммах в
сагиттальной плоскости четко видна аномалия червя и киста задней черепной ямки,
имеющая выраженный гиперинтенсивный сигнал на Т2- и гипоинтенсивный сигнал на
Т1-изображениях.

Чаще встречаются варианты аномалии Денди-Уокера, которые характеризуются
меньшей выраженностью изменений червя и полушарий мозжечка и кистозной
трансформации IV желудочка.

Ретроцеребеллярная киста формируется путем смещения сосудистого сплетения
IV желудочка кверху и кзади от интактного червя мозжечка. Информативность КТ и
МРТ примерно одинакова.

Киста IV желудочка представляет собой кистозное расширение желудочка,
которое развивается вторично при атрезии отверстий желудочка или эпендимальной
кисте. При КТ она выявляется в виде зоны пониженной плотности расширенного IV
желудочка. При МРТ – гиперинтенсивная киста на Т2- и гипоинтенсивная на Т1
-изображении.

Демиелинизирующие заболевания. Приоритетным методом лучевой диагностики
является МРТ, хотя очаги демиелинизации могут быть выявлены и при КТ, но
гораздо хуже. Процессы демиелинизации сопровождаются снижением рентгеновской
плотности, вследствие избыточной гидратации патологически измененных тканей.
Демиелинизация часто заканчивается выраженной атрофией.

При МРТ очаги демиелинизации гиперинтенсивны на Т2-изображениях и на
томограммах, взвешенных по протонной плотности. На Т1-взвешенных изображениях
видны лишь 20% очагов, которые отражают полное разрушение миелина. При
использовании специальных программ (FLAIR) участки демиелинизации выглядят яркими и отчетливо различимы. Эти
программы необходимо выполнять при малейшем подозрении на наличие очагов
демиелинизации. Размер очагов чаще до 5 мм, иногда они сливаются и
увеличиваются в размерах. Локализация – белое вещество головного мозга. Бляшки
обычно располагаются перивентрикулярно, часто имеют овальную форму, их основная
ось обычно ориентирована перпендикулярно к боковой стенке желудочка. Чаще всего
бляшки располагаются по нижней части мозолистого тела, а также прилегают к
верхнелатеральному углу боковых желудочков. Несколько реже очаги демиелинизации
локализуются в мозжечке, стволе и спинном мозге. У 10-15% больных бляшки
выявляются в зрительных нервах и зрительном перекресте. При внутривенном
введении парамагнитного контрастирующего вещества (омнискан, магневист)
возможно определение активности процесса. Признаком активности процесса
является умеренное усиление МP-сигнала
от очагов, узловое однородное усиление указывает на новую бляшку, а усиление
сигнала в виде «кольца» означает реактивацию старой бляшки.

Следует отметить отсутствие корреляции между клинико-неврологическими
проявлениями рассеянного склероза и данными МРТ. Нередко выявленные очаги
демиелинизации при МРТ характеризуются отсутствием активности процесса, в то же
время наблюдаются выраженные клиниконеврологические проявления.

Дисциркуляторная энцефалопатия. При лучевых методах исследования
выявляются мелкие очаги, характеризующиеся гиперинтенсивным сигналом на
Т2-изображениях и пониженной плотностью на компьютерных томограммах,
локализующиеся в перивентрикулярных отделах головного мозга, реже – в базальных
ганглиях. Кроме того, признаками дисциркуляторной энцефалопатии могут быть различной
степени атрофические изменения головного мозга в виде расширения желудочковой
системы и субарахноидальных пространств с избыточным скоплением спинномозговой
жидкости, выявляемые при КТ или МРТ. Наблюдается снижение МР-сигнала от
скорлупы и хвостатого ядра за счет накопления железа. Отмечается уменьшение
контрастности между белым и серым веществом мозга.

Вертебрально-базилярная недостаточность. Основной причиной
вертебрально-базилярной недостаточности являются различные изменения
позвоночных артерий.

Из лучевых методов исследования ведущее значение имеет МР-ангиография.
Чаще используют методику с получением многоплоскостных изображений позвоночных
артерий на всем протяжении (от места отхождения до их впадения в базилярную
артерию). Наиболее информативными являются изображения в корональной плоскости,
позволяющие одновременно визуализировать обе позвоночные артерии на большом
протяжении.

Следует учитывать, что в норме может наблюдаться асимметрия потока крови
по позвоночным артериям. При этом их диаметр вторичен по отношению к потоку
крови. Кроме того, отсутствие кровотока по одной из позвоночных артерий может
не приводить к ишемическим изменениям, так как происходит компенсация за счет
противоположной артерии. Признаком вертебрально-базилярной недостаточности или
ишемических изменений является обнаружение на МР-ангиограммах стеноза.

Ишемический инсульт. В настоящее время чувствительность МРТ в раннем
выявлении признаков ишемического поражения головного мозга превышает КТ
(соответственно 90 и 60%).

Самый начальный признак, косвенно отражающий нарушение мозгового
кровообращения, может появиться уже в первые часы и даже минуты. При окклюзии
крупного сосуда исчезает характерное для быстрого кровотока отсутствие сигнала
в нем на томограммах типа SE.
Однако этот симптом ненадежен и появляется лишь у части больных. Очаговое
увеличение сигнала на Т2-взвешенных изображениях появляется через 2-4 ч, а
через 8 ч выявляется практически во всех случаях. Зона гиперинтенсивности в
течение 48 ч имеет тенденцию к увеличению, что отражает расширение зоны
инфаркта. Наиболее трудно диагностировать в первые сутки лакунарные инфаркты.
Они расположены в глубинных отделах мозга, типичная локализация – внутренняя
капсула, хвостатые и чечевицеобразные ядра. Очаги имеют овоидную форму и малые
размеры. Через сутки у 20-30% больных на Т1-томограммах определяется повышение
сигнала в очаге инсульта, отражающее диапедезное кровоизлияние. Типичного для
метгемоглобина снижения сигнала на Т2-томограммах может и не быть. Дальнейшая
динамика острого ишемического инсульта типична. К концу 2-й недели начинается
резорбция отека и зона некроза четко от него ограничивается. «Масс-эффект»
исчезает. Вокруг очага некроза формируется демаркация в виде глиоза, лучше
всего видного на томограммах, отражающих протонную плотность. Примерно через 6
нед некротические массы окончательно резорбируются и замещаются глиозной тканью
или образуется киста. Они легко различимы. Глиоз – светлый на томограммах,
взвешенных по протонной плотности, в то время как киста имеет низкую
спинномозговую интенсивность сигнала. На Т2-взвешенных томограммах и глиоз и
киста одинаково яркие.

Внутримозговые кровоизлияния. Визуализация внутримозгового кровоизлияния
в зависимости от стадии процесса различна при КТ и МРТ. Свежее кровоизлияние
лучше визуализируется при КТ, в подострой стадии и стадии организации – при М
РТ.

Благодаря высокой контрастности MPT-изображения дифференциально-диагностические признаки внутримозговых
гематом значительно шире. Это определяется тремя факторами: в первую очередь,
наличием и разным соотношением дериватов окисления гемоглобина, имеющих
парамагнитные свойства; во-вторых, концентрацией белка в гематоме, достаточно
большими ее размерами, степенью гидратации в ней эритроцитов, наличием и
степенью ретракции кровяного сгустка; в-третьих, зависит от напряженности
магнитного поля и используемых импульсных последовательностей при выборе
методики исследования.

Учитывая структурные изменения гематомы во времени, ее отображение
зависит от сроков кровоизлияния, и поэтому данные МРТ изменчивы и вместе с тем
более специфичны. В первые сутки диагностика кровоизлияния с помощью МРТ
затруднена, так как сигнал от крови изоинтенсивен таковому от окружающего
белого вещества и на Т1-, и на Т2-томограммах. Это связано с тем, что оксигемоглобин
не обладает парамагнитными свойствами.

В острой стадии (до 2 сут.) гематома содержит дезоксигемоглобин, который
также не изменяет время релаксации Т1. Поэтому гематомы на Т1 -взвешенных
изображениях выглядят изоинтенсивными, а на Т2-изображениях кровоизлияние
проявляется низким сигналом, обусловленным укорочением времени релаксации.
Учитывая это обстоятельство, в остром периоде кровоизлияния предпочтительнее
КТ, при которой свежая гематома имеет повышенные денситометрические показатели.

В подострой стадии (от 3 до 14 сут.) нарушаются метаболические процессы,
которые поддерживают стабильность гемоглобина. Это приводит к окислению его до
метгемоглобина, который обладает выраженным парамагнитным свойством. Это
свойство ведет к повышению интенсивности МР-сигнала на Т1-взвешенных
томограммах по периферии гематомы с постепенным распространением к центру. Чем
больше дезоксигемоглобин будет оставаться внутри эритроцитов в центральной
части гематомы, тем дольше будет сохраняться снижение интенсивности сигнала от
ее центра. В начале подострой стадии внутримозговая гематома на Т2-взвешенных
томограммах преимущественно гипоинтенсивна, а на Т1-томограммах она уже
гиперинтенсивна.

В конце подострой и в начале хронической стадии дезоксигемоглобин
превращается в метгемоглобин. Последний гиперинтенсивен как на Т1-, так и на
Т2-томограммах. Постепенно вокруг очага свободного метгемоглобина собираются
макрофаги, поглощающие его и превращающие в гемосидерин, который за счет
парамагнитного эффекта выглядит темным на Т2-изображениях. Поэтому хроническое
кровоизлияние имеет яркий центр (метгемоглобин) и темную периферию
(гемосидерин). На Т1-взвешенных томограммах в этом периоде отчетливо видно
яркое кольцо по периферии.

По прошествии нескольких месяцев или лет объем гематомы уменьшается и на
ее месте остается локальный дефект мозгового вещества. Отложение гемосидерина
наблюдается довольно долго, поэтому обнаружение только очагов гипоинтенсивного
сигнала является свидетельством имевшегося в прошлом кровоизлияния.

4.2 МРТ позвоночника
и спинного мозга

Дегенеративно-дистрофические заболевания. Основу
дегенеративно-дистрофических изменений позвоночника составляют изменения
межпозвоночного диска, которые начинаются с постепенной дегидратации его ядра.
Одновременно с этим в фиброзном кольце появляются микротрещины, разрывы. Через
них выпадают части пульпозного ядра, образуя грыжу. Участки диска, выпавшие в
просвет позвоночного канала и в межпозвоночные отверстия, сдавливают содержимое
дурального мешка, вызывая клиническую картину компрессии спинного мозга или,
значительно чаще, вторичного радикулита. Остеохондроз межпозвоночных дисков
приводит к патологической подвижности между смежными позвонками и к деформации
стенок позвоночного канала. Нарушается статика позвоночника: чаще всего
выпрямляется физиологический лордоз. Из-за большой нагрузки, падающей на
замыкающие пластинки вследствие снижения буферных свойств диска, происходит
перестройка субхондральных отделов тел позвонков. При дегенерации фиброзного
хряща и гиалиновых пластинок пульпозное ядро прорывается через гиалиновую
пластинку, вызывает атрофию замыкающей костной пластинки и внедряется в
губчатое вещество тела позвонка (грыжи Шморля).

Патологические изменения межпозвоночных дисков лежат в основе
деформирующего спондилеза. Для него характерна дегенерация наружных волокон
переднего полукольца диска при сохранности остальных его отделов. Пораженные
участки фиброзного кольца выпячиваются вперед, отслаивая и надрывая переднюю
продольную связку. Высота диска при спондилезе не уменьшается, образуются
краевые костные разрастания в месте прикрепления передней продольной связки к
телам позвонков.

При спондилографии признаками остеохондроза позвоночного сегмента
являются краевые специфические костные разрастания, заключающиеся в том, что
они располагаются перпендикулярно продольной оси позвоночника, вдоль
выпяченного межпозвоночного диска; уменьшение высоты межпозвоночного диска;
субхондральный склероз; сохранение четких непрерывных контуров всех
поверхностей тел позвонков, отсутствие в них деструктивных изменений; скошенная
форма передних отделов тел позвонков; смещения позвонков; признаки
нестабильности.

При МРТ типичным для остеохондроза является снижение интенсивности
сигнала от межпозвоночных дисков, в большей степени выраженное на
Т2-изображениях, наряду со всеми перечисленными выше признаками.

Грыжи межпозвоночных дисков. Грыжи межпозвоночных дисков выявляются в
сочетании с дегенеративными изменениями диска, остеофитами, сужением
спинномозгового канала, снижением высоты диска. В поясничном отделе
позвоночника чаще всего наблюдаются грыжи межпозвоночных дисков Liv-Lv и Lv/SI, в шейном – CV/VI и CVI/VII. В грудном отделе они встречаются
гораздо реже, чаще в нижнегрудном отделе.

Существуют различные варианты выпячивания диска и типы грыж. Протрузия
(локальное выбухание) – содержимое студенистого ядра остается в пределах
волокон фиброзного кольца. Пролапс (экструзия) характеризуется тем, что
вещество ядра проникает через фиброзное кольцо, но удерживается задней
продольной связкой. Секвестр (свободный фрагмент) – поврежденный диск проникает
через заднюю продольную связку за пределы межпозвоночного отверстия. Грыжи
дисков подразделяют на центральную (срединную), заднебоковую и боковые –
фораминальную и экстрафораминальную. Чаще всего встречаются заднебоковые грыжи,
вызывающие компрессию корешков. Более крупные грыжи или центральные вызывают
сдавление и спинного мозга. Интрадуральные грыжи встречаются довольно редко.

При МРТ на Т1-взвешенных изображениях грыжа имеет более высокую
интенсивность сигнала по сравнению с субарахноидальным пространством, а на
Т2-томограммах – уменьшенную.

Недостатком МРТ при локализации грыжи в шейном отделе позвоночника
является сложность отличия причины передней компрессии: остеофит или грыжа
диска.

При позитивной миелографии признаком грыжи диска является обнаружение на
боковых миелограммах деформации передней стенки дурального мешка на уровне
поражения, дефекта наполнения или блокады субарахноидальных пространств при
крупных секвестрах. На миелограммах в прямой и боковой проекциях при грыжах
отмечается обрыв контрастирования корешка на стороне поражения.

Серьезной проблемой является проведение дифференциальной диагностики в
послеоперационном периоде между повторной грыжей диска и послеоперационным
рубцом. Ткань рубца более васкуляризована, чем диск, что означает возможность
их дифференцировки с помощью введения контрастирующих веществ при КТ и МРТ.
Более эффективна МРТ с использованием парамагнитного контрастирующего вещества.
При применении этой методики контрастирование наблюдается в ткани
послеоперационного рубца, а ткань диска становится более заметной.

Спинальный стеноз. Спинальный стеноз подразделяют на центральный и
боковой. Он может быть врожденным и приобретенным. При приобретенном
центральном стенозе спинномозговой канал сужен в сагиттальном направлении
костными выступами тел позвонков, дисками, связками или новообразованиями. При
боковом стенозе костные выросты или набухшие диски сужают боковую нишу и канал
корешков.

Оптимальным для диагностики спинального стеноза является сочетание
позитивной миелографии и КТ, поскольку эти методы позволяют распознать
изменения костной ткани. В шейном отделе позвоночника стеноз чаще всего
наблюдается на уровне позвонков СV-CVI и CVI-СVII.
Остеофиты тел позвонков сдавливают центральный отдел спинномозгового канала, а
остеофиты реберно-позвоночных и межпозвоночных соединений – каналы корешков.

Сирингомиелия. У 50% больных наблюдается сочетание интрамедуллярной кисты
и аномалии Арнольда – Киари, миеломенингоцеле. Частыми диагностическими
находками при сирингомиелии являются аномалии краниовертебральной области:
платибазия, базилярная импрессия, расширение костного позвоночного канала.

Лучевая диагностика сирингомиелии строится на выявлении
сирингомиелической кисты и сопутствующих костных аномалий. Наибольшей
информативностью в выявлении интрамедуллярной кисты обладает МРТ. Как Т1 – ,
так и Т2-томограммы позволяют одинаково хорошо визуализировать кисты.
Предпочтительнее являются изображения в сагиттальной плоскости, на которых виден
верхний и нижний полюс кисты. Сирингомиелическая киста имеет ликворную
интенсивность сигнала, вследствие чего на Т1-изображениях она характеризуется
гипоинтенсивным сигналом, а на Т2 – гиперинтенсивным. Спинной мозг обычно
вздут. Киста имеет наибольший диаметр в средней части и сужается по концам.
Встречаются кисты неравномерные по диаметру на протяжении и кисты с
перегородками (гаустры).

Кисты сирингомиелического происхождения следует дифференцировать от
полостей иного генеза: опухолевых, травматических или воспалительных. Кисты
спинного мозга при интрамедуллярных опухолях отличаются неравномерностью
толщины стенок вблизи опухоли и эксцентричным расположением. Содержимое полости
имеет нередко повышенный сигнал в связи с примесью белка.

Заключение

МРТ широко применяется в диагностике большого количества неврологических
заболеваний, позволяя с высокой чувствительностью и специфичностью проводить
дифференциальную диагностику. Всего за несколько десятков лет этот метод быстро
и основательно закрепил свои позиции в медицине в целом. И сейчас без него не
представляется возможность точно и быстро, на ранних этапах патологических
процессов, поставить диагноз и назначить необходимое лечение.

Список
литературы

1. Илясова
Е.Б., Чехонацкая М.Л., Приезжева В.Н.: «Видар», 1997. – 472с.

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

.        Михайленко
А.А. Клиническая неврология (семиотика и топическая диагностика): учебное
пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2012. –
432 с.: ил.

.        Нейрорадиология
/ Под ред. Т.Н. Трофимовой.- СПб.: Издательский дом СПбМАПО, 2005.- 288 с, ил.

  • Авторы
  • Научный руководитель
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература


Дебуля Б.А.

1


1 МЬОУ-лицей № 28

Островецкая Светлана Константиновна (г. Орел, МБОУ-лицея № 28 имени дважды Героя Советского Союза Г.М. Паршина)

ядерно-магнитный резонанс

спин-спиновое взаимодействие

теорема фурье

сверхпроводящие магниты

1. Аганов А.В. Введение в медицинскую ядерную магнитно-резонансную томографию. Учебное пособие для бакалавров и магистрантов. Казань, 2013. 60 с.

2. Брандт Н.Б. Сверхпроводимость // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 1. С. 100–107.

3. Ван Дузер Т., Тернер Ч.У. Физические основы сверхпроводниковых устройств и цепей. М.: Радио и связь, 1984.

4. Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость. М.: Педагогика, 1990.

5. Лихарев К.К., Ульрих Б.Т. Системы с джозефсоновскими контактами. М.: Изд-во МГУ, 1980.

6. Ринк П.А. Магнитный резонанс в медицине. Основной учебник Европейского Форума по магнитному резонансу. Пер. с англ. / Под ред. П. А. Ринка, изд. третье, перераб. ? Изд. «Blackwell Scientific Publication». Oxford, 1993. 228 с.

7. Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводников. М.: Наука, 1982.

Введение

Я́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой частотой ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер. Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения, поэтому ядерно-магнитный резонанс относится к области нанотехнологий. Идеей настоящей работы является изучение принципов ядерно-магнитного резонанса в медицине. Магнитно-резонансная томография (МРТ) по праву считается «одной из самых выдающихся медицинских инноваций двадцатого века, сравнимой лишь с предложением К. Рентгена применять Х-лучи в медицине» (Ринк П.А.).    

Цель работы: описание принципа работы магнито-резонансного томографа, изучение статического магнитного поля на протекание биологических процессов в живом организме.

Задачи:

  1. раскрыть квантомеханическое описание ядерно-магнитного резонанса;      
  2. понять спин-спиновое взаимодействие;                                                              
  3. описание основных узлов строения МРТ;                                                      
  4. влияние статического магнитного поля на организм человека.

Данная работа предлагает ознакомиться с практическим применением ядерно-магнитного резонанса в практической медицине. Ядерная магнитно-резонансная томография, более известная как магнитно-резонансная (МРТ), является важным медицинским диагностическим инструментом, используемым для изучения функций и структуры человеческого тела. Она позволяет получить подробные изображения любого органа, особенно мягких тканей, во всех возможных плоскостях. Используется в областях сердечно-сосудистой, неврологической, костно-мышечной и онкологической визуализации. В отличие от альтернативной компьютерной, магнитно-резонансная томография не использует ионизирующее излучение, следовательно, совершенно безопасна. Улучшение характеристик магнитных полей, используемых в МРТ, привело к разработке высокочувствительных методов визуализации, таких как диффузионная и функциональная МРТ, которые предназначены для отображения очень специфических свойств тканей. Кроме того, уникальная форма МРТ-технологии, называемая магнитно-резонансной ангиографией, используется для получения изображения движения крови.

Квантомеханическое описание ядерно-магнитного резонанса

В настоящее время существует множество взаимодополняющих методов визуализации изображений (интроскопии) в медицине. Медицинская интроскопия решает две задачи. Первая – это собственно визуализация внутренних органов (определение их формы, размеров, расположения и т.д.). Вторая – определение характеристик биологических тканей (тех или иных физических, физико-химических и иных свойств биологических тканей) и характера их функционирования.

Все виды визуализации основаны на физике взаимодействия излучения и вещества. Необходимо, чтобы излучение проникало в тело и частично рассеивалось им. Тело должно быть полупрозрачным для излучения, и должно существовать конечное число разных взаимодействий, для которых эти условия выполняются. Тело совершенно непрозрачно для длинноволнового оптического излучения, которое, поэтому, нельзя использовать для получения информации о внутренних структурах. И в равной степени поток нейтрино, для которого тело полностью прозрачно, вряд ли можно использовать для получения изображений. Внешние воздействия могут приводить либо к резонансному, либо к нерезонансному взаимодействиям между веществом и электромагнитным излучением. Когда длина волны падающего излучения сравнима с размерами объекта исследования резонансное взаимодействие приводит к неупругому рассеиванию и поглощению энергии излучения. Именно поглощение излучения и лежит в основе получения изображений в трансмиссионном режиме, когда для этого используется интенсивность прошедшего сигнала. Если характеристические частоты вещества и излучения различают существенным образом, то упругое рассеяние, которое изотропно в однородном материале, можно описать с помощью классической оптики Гюйгенса. На границах ткани и в неоднородном материале рассеивание происходит анизотропно, и в основе получения изображения лежат законы отражения и преломления. При всем многообразии методов визуализации есть некие общие для всех методов правила. Чем больше энергия кванта излучения, т. е. чем больше частота измерений тем: выше чувствительность метода; меньше контрастность изображения, поскольку различия в проникающей способности излучения будут меньше (это не связано напрямую в МРТ); больше ограничений накладывается на время облучения пациента.

Томография – метод исследования внутренней структуры различных объектов, заключающийся в послойном изображении объекта при его облучении (tomos – от греческого – слой, сечение). Существует рентгеновская, радиационная, оптическая, магнитно-резонансная, ультразвуковая томография и т.д. Техника получения изображения отдельных слоев разнообразна. Существуют методы продольного, поперечного, панорамного, симультанного томографирования с различными вариантами проекций облучения объектов. Наиболее совершенные изображения получают путем компьютерной (вычислительной) томографии. В ЯМР созданы условия для локализованного взаимодействия радиочастотного поля с веществом в объемном теле (тело пациента).

Спин-спиновое взаимодействие

ЯМР проводят в радиочастотном диапазоне электромагнитных волн (от 10÷30 MГц в экспериментах начального периода до 900 MГц в современных ЯМР спектрометрах). Резонансное поглощение электромагнитного излучения в оптическом диапазоне происходит вследствие переходов между состояниями с дискретными уровнями энергии, существование которых предопределено природой атома и не зависит от внешних условий. В то же время, для наблюдения ЯМР такие дискретные уровни энергии надо создавать. Возникают они в образце, помещенном в сильное магнитное поле (в современных спектрометрах в интервале 5÷20 Тл), в соответствии с приведенным диапазоном частот. Обычно, молекулу представляют как некую совокупность ядер и электронов, блуждающих по дискретным орбитам (орбиталям) вокруг ядер, условно неподвижных и образующих остов молекулы. В состав ядер многих химических элементов входят стабильные изотопы, которые, наряду с массой и зарядом, могут иметь ненулевой спин I (угловой момент – спиновое квантовое число) и магнитный момент µ, связанные соотношением µ = γ I h/2π, где γ – т.н. гиромагнитное, точнее, магнито-гирическое отношение – важнейшая для ЯМР характеристика ядра. Эти изотопы сугубо квантовые частицы и ориентация их углового момента в пространстве – дискретная, т.е. проекции на ка- кую-либо ось координат характеризуются набором дискретных чисел (т.н. маг- нитных квантовых чисел, m=I, (I-1),……, -I). Эти состояния для свободных атомов не различимы. Оно снимается при появлении оси квантования – магнитного поля, что и приводит к появлению разно заселенных магнитных уровней энергии, определяемых взаимодействием ядерного магнитного момента µ с внешним постоянным полем В0:

Е = – µ В0 (формула 1).

Существует правило, согласно которому по таблице Менделеева можно легко определить, резонанс каких ядер можно наблюдать. Ядра ряда химических элементов имеют спин I=0 (например, 12С, 16О), но содержат в небольшом количестве изотоп с ненулевым спином (13С, 17О и т.д.). Современная техника ЯМР спектроскопии позволяет регистрировать сигнал от таких ядер либо непосредственно, либо косвенно, как результат взаимодействия наблюдаемого ядра с ядром, имеющим изотоп с ненулевым спином и низким естественным содержанием. Именно по этой причине метод ЯМР позволяет исследовать любые вещества, состоящие из стабильных химических элементов (практически всех из таблицы Менделеева) и поэтому получил столь широкое распространение.

Рассмотрим совокупность однотипных спинов (спиновую систему) со спиновым числом ½, например протонов (1Н), находящихся в некотором окружении в составе молекулы (в т.н. решетке). Взаимодействие этих подсистем – спиновой и решетки имеет важнейшее значение для ЯМР и составляет основу всех существующих модификаций ЯМР эксперимента. В соответствии с формулой (1) протоны в поле В0 распределяются на двух уровнях (одни спины выстраиваются по полю В0 (α-спины, α- состояние), другие – против (β-спины, β – состояние). Разность энергии между этими уровнями равна ∆Е = γ hВ0/2π (формула 2). В соответствии с распределением Больцмана избыток протонов на нижнем уровне определяется из соотношения Nα/Nβ = exp (∆Е/kT) (формула 3), это отношение Nα/Nβ приблизительно равно 1,000064 для рабочей частоты 400 МГц современных рутинных ЯМР спектрометров. Далее, на образец накладывают радиочастотное поле В1 перпендикулярное В0, обуславливающее переходы спинов с верхнего уровня на нижний и наоборот на резонансной частоте ν0= γ В0/2π, где ν0 – рабочая частота спектрометра. Вероятности переходов и населенности вычисляются по уравнению Эйнштейна. В условиях равновесной заселенности уровней эти вероятности различаются: Wβ→α / Wα→β = 1+γ hВ0/2π kT, что и определяет суммарный эффект резонансного поглощения радиочастотной энергии. Это поглощение, естественно, нарушает равновесие в спиновой системе, и процесс восстановления равновесия (т.е. возвращение к первоначальному избытку населенности уровней) определяется временем Т1 = ½ W, где W – средняя вероятность переходов (Wβ→α+Wα→β)/2 между уровнями. Т1 называют временем продольной (т.е. речь идет о z-компонентах ядерного спина) или спин – решетчатой релаксации. Таким образом, величина Т1 характеризует время установления равновесия между спиновым резервуаром (системой) и решеткой – окружением ядра. Второй, весьма важный процесс, связанный с ЯМР поглощением – спин-спиновая (поперечная) релаксация, характеризуемая временем Т2 – временем установления равновесия в самой спиновой системе (по компонентам x и y ядерного спина). Эти два процесса определяют «остроту» резонансного сигнала: амплитуду и ширину линии, измеренную как ширина линии на полувысоте ∆ν½, которая согласно критерию Релея (условию различимости двух перекрывающихся линий) и есть абсолютное разрешение, а ∆ν½/ν0 – относительное разрешение спектра (спектрометра). Как правило, протоны находятся в молекуле в разных химических и магнитных окружениях. Это приводит к смещению резонансной частоты νо (диамагнитный или парамагнитный эффект). Разность резонансных частот ∆ν (Гц) наблюдаемых ядер ν1 и ядер эталонного вещества νэт. (обычно это тетраметилсилан (СН3)4Si) – ТМС) называют абсолютным химическим сдвигом, который соответственно растет с ростом В0. Поэтому используется величина относительного химического сдвига (ХС) в м.д. (миллионных долях, p.p.m., part per million): δ = [ν1 – νэт. / νэт. (=νо)] х106. Есть и другой фактор, влияющий на изменение дискретных уровней спиновой системы, – косвенное спин-спиновое взаимодействие (скалярное): E = J1,2 I1I2, где J1, 2 – константа спин-спинового взаимодействия (КССВ), I1, I2 – вектора ядерного спина. Следствием этого является возникновение дополнительных уровней энергии и переходов между ними, что и приводит к мультиплетности спектра ЯМР. Сегодня в ЯМР томографии и ЯМР спектроскопии in vivo, т.е. спектроскопии элемента объема ткани живого организма используются исключительно импульсные методы с Фурье преобразованием. ЯМР сигнал для спинов I=½ представляет собой синглетную (одиночную) линию с максимальным соотношением сигнал/шум, поскольку интегральная интенсивность, пропорциональная числу ядер в образце, при I>½ перераспределяется между несколькими линиями спинового мультиплета. С учетом естественного содержания и значения γ для ЯМР визуализации предпочтительнее ядра со спином I=½ (1Н, 31Р, 19F). Следующий фактор, влияющий на чувствительность, – отношение времен релаксации Т2/Т1. Более наглядное определение этой характеристики спиновой системы будет дано ниже. А сейчас лишь отметим, что для протонов воды отношение Т2/Т1 близко к единице (Т2 ≤ Т1). Поскольку вода – основной компонент мягких тканей живого организма, то использование ЯМР 1Н для целей томографии становится очевидным.

Революционным для ЯМР спектроскопии стало использование техники импульсного возбуждения с последующим преобразованием Фурье, что стало возможным лишь с появлением быстродействующих компактных ЭВМ. Эта методика наблюдения ЯМР позволяет решить две принципиально важные задачи. Первая – это многократное сокращение времени одного наблюдения сигнала ЯМР (это позволяет наблюдать быстро протекающие реакции) и повышение чувствительности метода за счет многократного накопления сигналов. Вторая задача – управление динамикой ядерных спинов. В результате развития импульсных методов ЯМР появилась возможность исключать (включать) те или иные механизмы взаимодействия (спин-спинового и спин-решеточного) и многократно увеличить число модификаций ЯМР, в том числе, и для целей ЯМР визуализации объемных тел. Возможность управлять импульсными последовательностями позволяет проводить на одном и том же спектрометре и измерения Т1 и Т2, т.е. реализовывать собственно импульсный ЯМР. Для понятия принципа импульсного ЯМР можно воспользоваться рассмотрением движения вектора макроскопической намагниченности под воздействием магнитных полей. Ядра с ненулевым спином I можно представить как магнитики с магнитным моментом µ. В магнитном поле В0 на них действует вращательный момент [µ В0], приводящий к прецессии вектора µ вокруг поля В0, т.к. этот магнитик обладает и механическим угловым моментом, стремящимся сохранить ориентацию в пространстве (по аналогии с. гироскопическим эффектом, обуславливающим прецессию волчка в поле силы тяжести). Частота ларморовой прецессии определяется тем же условием: hν0 =∆Е , ν0= γ В0/2π. Двум спиновым состояниям α и β соответствуют два ансамбля магнитных ядер µ, прецессирующих с одинаковыми ларморовыми частотами вокруг вектора В0 . Суммарно мы имеем некую макроскопическую намагниченность М, пропорциональную разности заселенности этих состояний, направленную вдоль В0, т.к. α – спинов больше, чем β – спинов. Теперь, в отличие от вектора µ вектор М не квантован и его равновесное значение М0 практически совпадает с Мz. Отклонение М0 от направления Z приводит к появлению Мx и Мy компонент намагниченности, что и обуславливает возникновение э.д.с., индукции в катушке, расположенной перпендикулярно к оси Z. В системе координат, вращающейся с ларморовой частотой в условиях резонанса, вектор М прецессирует (вращается) вокруг вектора В1. Фиксируя начало воздействия радиочастотного возбуждения на резонансной частоте и изменяя его длительность, мы можем поворачивать намагниченность в плоскости, перпендикулярной вектору В1 на любой угол, а меняя фазу – удерживать его в заданном направлении. Эти возможности и составляют суть импульсного метода, который лежит в основе всех модификаций современного ЯМР. При возвращении М к равновесию компоненты Мz и Мx,y восстанавливаются с разными характеристическими временами Т1 и Т2, которые были введены выше. Их называют еще Т1 и Т2 процессами. Т1 – процесс соответствует восстановлению равновесной заселенности Больцмановских уровней, Т2 – процесс соответствует полной расфазировке x и y компонент ядерных спинов. В ЯМР используются короткие мощные прямоугольные (но не всегда) радиочастотные импульсы на частоте ν ≈ ν0. В соответствии с теоремой Фурье (преобразование непрерывной функции в гармонические ряды и, следовательно, переход от временной шкалы в частотную) это означает одновременное радиочастотное воздействие в диапазоне ν ± 1/tp, где tp – длительность импульса.

В принципе, несущую частоту ν можно выбрать внутри диапазона частот ∆ ¢ ¢реального спектра. Однако в силу способа детектирования сигнала ЯМР (т.н. гетеродинного) положительные и отрицательные разностные частоты не будут различаться при использовании лишь одного фазового детектора. Линии слева и справа от несущей частоты будут перемешаны. Этого можно избежать путем использования второго фазового детектирования. Технически проще использовать несущую частоту, величина которой находится за пределами ожидаемого частотного диапазона спектра (обычно ν > νэт). В таком случае используется только одна половина частотного спектра ∆ = ν– 1/tp. Естественно, ∆ /∆ ν½¢. Теоретически экономия времени составляет ∆¢> ∆ , т.е., примерно 103 . Но реально – 102 . Эта проблема не возникает при квадратурном детектировании, т.е. при одновременном измерении амплитуды и фазы. Теперь необходимо ввести две важные взаимосвязанные характеристики импульса (они соответственно и являются основными технологическими параметрами спектрометра с импульсным возбуждением): мощность и длительность импульса. Угол поворота как фрагмент ларморовой прецессии вокруг В1 в условиях резонанса, определяется из соотношения Q= γН1 tp. Таким образом, амплитуда Н1 должна быть достаточно большой, чтобы выполнялось соотношение γН1 >> 2π∆ 1 и чтобы условия резонанса для всех ядер были примерно одинаковы. Для поворота на 90° необходимо использовать короткие и мощные импульсы (до 1 КВт в ЯМР спектроскопии твердого тела). Для целей экономии времени используются импульсы, отклоняющие М0 (Мz) на угол меньше 90°. При необходимости, (для накопления сигнала) импульсы повторяются (сканируются) через определенные интервалы времени М для восстановления Мz намагниченности (не обязательно полного: для каждого типа ядра подбираются оптимальные соотношения длительность импульса/интервала между импульсами, которое определяется временем Т1). После обратного преобразования Фурье сигнал преобразуется в спектр в частотной области (спектр поглощения).

Возможность управлять импульсными последовательностями позволяет проводить на одном и том же спектрометре и измерения Т1 и Т2, т.е. реализовывать собственно импульсный ЯМР, с той лишь разницей, что это могут быть селективные методики воздействия на подуровни энергии спиновой системы (например, в спиновых мультиплетах), и тогда величины Т1 и Т2 характеризуют переходы между этими подуровнями, и неселективные (стандартный импульсный ЯМР, где величины Т1 и Т2 характеризуют всю спиновую систему в целом, т.е. для всех типов переходов в спиновых системах (брутто). Например, импульсные последовательности [π, τ, π/2] дают зависимость z –компоненты намагниченности от интервала между импульсами τ в виде Mz = M0 [1-2exp(-t/ Т1)], из которой и определяется время продольной релаксации Т1. Последовательность π/2, τ, π дает «эхо» сигналы, зависящие от 2τ, огибающая которых описывается кривой exp (–2τ/Т2), спадающей с характеристическим временем Т2 и т.д.

Строение МРТ

Наиболее сложным в плане создания МРТ является создание сверхпроводящего магнита с большим полем В0 и достаточно высокой однородностью. ЯМР спектрометры на электромагнитах сейчас не производятся, поскольку, предельно достигаемая на них рабочая частота даже при малом зазоре не превышает 100 МГц. При этом магниты имеют большие поля рассеяния, огромный вес – до трех тонн и, чрезмерное потребление электроэнергии и т.д. Это не соответствует задачам современного ЯМР исследования, даже рутинного. Сверхпроводящие магниты всегда ноу–хау и являются исключительно высокотехнологичными продуктами. Не случайно, их серийное производство освоено лишь несколькими специализированными фирмами. Для целей томографии нужны магниты несколько иного типа. Следующий по значимости узел – датчик ЯМР сигналов (ЯМР пробник), в котором находится множество высокотехнологичных элементов. Передатчик – генератор импульсов. Технологические сложности возникают при создании передатчиков мощностью 1000 Вт и выше. Для реализации экспериментов нужны быстродействующие малогабаритные ЭВМ. МРТ можно представить в виде устройства, содержащего четыре принципиальных узла:

  1. источник магнитного поля;
  2. передатчик (импульсный генератор радиочастотных волн);
  3. приемник (предусилитель – блок предварительного усиления сигнала в датчике ЯМР, основной усилитель с последующим детектированием);
  4. система обработки данных, включая управляющий компьютер.

По величине основного постоянного поля В0 и осуществляется классификация МР томографов, от 0,02 Тл для ультраслабополевых до высокополевых с В0 1,0 – 2,0 Тл и ультравысокополевых >2,0 Тл. Однако с внедрением в рутинную клиническую практику приборов на 3 Тл и распространением исследовательских томографов с В0 7 Тл и более такая классификация уже устарела. Источниками такого поля могут быть:

– постоянные магниты (0,2-0,3 Тл, что соответствует рабочей частоте ν 0 =8,4-12,7 МГц). Вес их порядка 20 т.

-электромагниты или резистивные магниты (клинический МРТ до 0,3 Тл: вес их порядка 5 т и велико поле рассеяния). Эти типы магнитов в спектрометрах ЯМР уже не используются. Интерес к резистивным магнитам для МРТ падает, поскольку их содержание обходится дороже, чем МР томографов на постоянных магнитах;

-сверхпроводящие магниты. В МРТ на животных уже используются сверхпроводящие магниты до 9,4 Тл, хотя, в принципе, для целей ЯМР спектроскопии уже созданы магниты с полем 17,6 Тл, которые имеют небольшой вес, но одновременно большие поля рассеяния, что требует специальных мер по их экранированию. Только на таких томографах может быть реализована ЯМР спектроскопия in vivo в силу достаточно большого поля В0 . Были созданы и открытые сверхпроводящие магниты для МР томографов открытого типа. Существуют гибридные магниты (промежуточные между постоянными магнитами и резистивными), но в силу низкого качества они в МР томографии не используются.

В клинической практике используются все виды МР – томографов от 0,02 Тл до 3 Тл и несколько больше. Отметим сразу, в клинической практике для МР – томографов для всего тела в настоящее время принято ограничение до 3 Тл. В пользу использования высоких полей два основных аргумента:

  1. Рост поля ведет к улучшению сигнал/шум, что в совокупности с большим пространственным разрешением дает более высокое качество изображения.
  2. Возможность реализовать одновременно и ЯМР in vivo спектроскопию. Надо отметить, что in vivo спектроскопия в клинической практике широкого применения не нашла. В большей степени она необходима для биомедицинских исследований. В настоящее время отмечается доминирование магнитов с полем 1,5 Тл и тенденция роста числа МР томографов на 3,0 Тл.

Любопытен прогноз, сделанный экспертами в области МРТ в 90-х годах прошлого века: «Скорее всего, в будущем большинство МР – томографов будут работать в слабых и средних полях. Соотношение будет зависеть от конкретного рынка. Основная доля МР – томографов со слабыми и средними полем будет установлена в Японии, за ней будет следовать Европа, в меньшей степени – США. Новое поколение пользователей МРТ, небольшие больницы и частные врачи, будут предпочитать более дешевые МР – томографы, которые обеспечивают возможность проведения подавляющего большинства наиболее часто встречающихся диагностических обследований. Большие госпитали, в особенности те из них, которые интересуются локальной спектроскопией и исследованиями в области функциональной томографии, сохранят интерес к сильным магнитным полям, но и они будут покупать томографы со слабыми и средними полями в качестве вторых и третьих установок для массовых обследований (и разгрузки от них большого томографа)». Создание изображения включает следующие процедуры: локализация спинов, возбуждение выделенных спинов, пространственное кодирование сигнала этих спинов, детектирование сигнала и реконструкция изображения.

В МРТ на основное поле В0 накладываются дополнительные поля, из-меняющиеся по линейному закону вдоль трех осей координат, т.н. градиентные поля с градиентами порядка 10 -2 Тл/м (10 миллитесла/м). Используются и градиентные поля, изменяющиеся по квадратичному закону. В отсутствие градиента магнитного поля наложенный на эти образцы радиочастотный импульс создает сигнал, состоящий из одной единственной частоты; после Фурье- преобразования такой сигнал создает спектр, состоящий из единственного пика. В присутствии градиента магнитного поля при измерении сигнала мы получим отклик, состоящий из различных частот, соответствующих всем трем различным положением ампул с образцом. Фурье-преобразование такого сигнала создаст спектр из трех пиков, соответствующих трем различным положениям образцов. Разности частот между этими пиками будут зависеть как от реального расстояния между образцами, так и от величины градиента магнитного поля. В центре магнита резонансная частота остается неизменной, поскольку в этом месте градиент не создает никакого эффекта. По обе стороны от центра резонансная частота будет либо больше, либо меньше, в зависимости от полярности градиента. Эти градиенты магнитного поля создаются набором катушек, размещенных специальным образом. Они могут создавать поля, которые постоянно нарастают вдоль каждой из трех главных осей (х, y, z). Передающая катушка создает радиочастотное поле во всем образце, находящемся также в однородном постоянном магнитном поле. Это радиочастотное поле достаточно слабое по интенсивности и не вызывает разогрева образца (тела пациента), но оно вполне достаточно, чтобы можно было регистрировать сигнал ЯМР поглощения в любом виде (резонансное поглощение, эхо-сигнал) от любого элемента объема. Пространственное кодирование осуществляется двумя близкими, по сути, способами: частотным и фазовым. Толщина среза относится к числу основных технических параметров (характеристик) ЯМР томографа. В идеале – чем меньше толщина среза, (при сохранении его профиля), тем выше качество изображения. В лучших современных ЯМР томографах толщина среза находится в пределах 2 мм. Профиль среза определяется формой радиочастотного импульса, т.е. временной зависимостью его амплитуды. Обычно используются радиочастотные импульсы гауссовой формы и sinc- импульсы. Изменение частоты радиочастотных импульсов соответствует смещению положения резонирующих ядер от центра образца. Таким способом мы можем передвигать срез в любое нужное нам положение вдоль выбранной оси. Для поперечного среза градиент, образующий этот срез, прикладывают вдоль оси z, для коронального среза соответствующий градиент прикладывают вдоль у – оси, градиент вдоль х – оси создаст сагиттальный срез. В МРТ значительно больше факторов, влияющих на контраст изображения, поскольку в сигналах ядерного магнитного резонанса, закодировано гораздо больше информации, чем в других томографических методах, включая компьютерную томографию.

Влияние статического магнитного поля на организм человека

Выделяют ряд биохимических механизмов, лежащих в основе воздействия статического магнитного поля на протекание биологических процессов в живом организме:

1) Изменения в динамике ферментов. До 45 Тл не наблюдается существенного влияния на ферментные системы.

2) Изменения ориентации макромолекул и субклеточных компонентов живых клеток. На настоящий момент нет строгих доказательств существенного проявления этого эффекта.

3) Нервная проводимость. Теоретические исследования доказывают, что для получения уменьшения скорости проведения нервных импульсов на 10% требуется поле в 24 Тл. Установлены неврологические эффекты у лиц, находившихся в томографе на все тело с полем 4 Тл.

4) Кардиологические исследования. В полях напряженностью от 7 до 10 Тл не отмечено развитие аритмии. До настоящего времени не приводилось никаких доказательств нарушения ЭКГ человека в полях менее 2,0 Тл.

5) Магнитогидродинамические эффекты. Теоретически предсказано, что в поле 10 Тл кровяное давление увеличивается на 28% . При этом в поле 1,5 Тл значительных изменений не ожидается, а в поле 6,0 Тл предполагается увеличение давления на 10%.

6) Генетические эффекты. Ни в каких публикациях не отмечалось, что лица, подвергавшиеся действию магнитных полей, включая персонал МРТ – отделений, имеют большую распространенность генетических нарушений у своих детей, чем остальное население. Беременных женщин следует считать относительно противопоказанными обследования на МРТ – системах.

Заключение

Главные достижения в области ядерно-магнитной томографии за последние годы связаны с существенным увеличением скорости получения изображения и повышением пространственного разрешения. Как, правило, это обеспечивается увеличением величины градиентных полей. Кроме того, созданы новые конструкции матричных радиочастотных катушек, которые дают возможность реализовать одновременный (параллельный) сбор данных от нескольких областей исследуемого тела. Созданы также внутриполостные и миниатюрные внутрисосудистые радиочастотные катушки. Значительно расширены возможности МРТ при использовании контрастирующих средств.


Библиографическая ссылка

Дебуля Б.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА В МЕДИЦИНЕ // Международный школьный научный вестник. – 2020. – № 5.
;

URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=1373 (дата обращения: 05.05.2023).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Содержание

  1. Томография
  2. Метод томографии
  3. История томографии
  4. Принцип действия
  5. Преимущества метода
  6. Недостатки томографии
  7. Виды томографии
  8. Компьютерная томография (КТ)
  9. Магнитно-резонансная томография (МРТ)
  10. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
  11. Оптическая томография
  12. Томография различных органов
  13. Томография головного мозга
  14. Томография легких
  15. Томография брюшной полости
  16. Томография почек
  17. Томография позвоночника
  18. Томография носовых пазух
  19. Томография зубов
  20. Диагностика с помощью томографии
  21. Когда применяется томография?
  22. Как подготовиться к томографии?
  23. Противопоказания и ограничения
  24. Основные противопоказания
  25. Томография при беременности
  26. Применение томографии для детей
  27. Где сделать томографию?

Содержание

  • Томография
  • Метод томографии
    • История томографии
    • Принцип действия
    • Преимущества метода
    • Недостатки томографии
  • Виды томографии
    • Компьютерная томография (КТ)
    • Магнитно-резонансная томография (МРТ)
    • Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
    • Оптическая томография
  • Томография различных органов
    • Томография головного мозга
    • Томография легких
    • Томография брюшной полости
    • Томография почек
    • Томография позвоночника
    • Томография носовых пазух
    • Томография зубов
  • Диагностика с помощью томографии
    • Когда применяется томография?
    • Как подготовиться к томографии?
  • Противопоказания и ограничения
    • Основные противопоказания
  • Томография при беременности
  • Применение томографии для детей
  • Где сделать томографию?

Томография

В современной медицинской диагностике томография занимает лидирующие позиции: с её помощью выявляют инсульт и опухоли, заболевания различных органов, травмы и нарушение кровотока. Исследование пользуется заслуженной популярностью у врачей и пациентов за высокую точность данных, быстроту и безболезненность процедуры, доступную цену.

Благодаря такой популярности метода, перед больными не стоит вопрос где сделать томографию – сегодня исследование выполняют все крупные клиники, имеющие передовое оснащение и квалифицированный персонал.

Метод томографии

История томографии

Точка отсчёта для метода томографии – 1895-й год, когда В.К. Рентген открыл Х-лучи, которые впоследствии назвали его именем. В начале XX столетия во Франции врачом по фамилии Бокаж было запатентовано устройство механического томографического сканера, который делал бы рентгенограмму определенного слоя тела пациента. Впоследствии инженер А.Валлебона (Италия) смог практически реализовать идею Бокажа.

Датой появления магнитно-резонансного метода томографии считается 1973 год – в это время американский химик Пол Лотербур описал способ получения изображения на основе магнитного резонанса. Затем британский учёный Питер Мэндсфил улучшил математический алгоритм визуализации изображения. За разработку методики магнитно-резонансной томографии в медицине Мэндсфил и Лотербур получили Нобелевскую премию.

Помимо этих ученых, к созданию томографов причастны учёные из США (Р. Дамадьян) и из России (В.А.Иванов). Дамадьян одним из первых сформулировал принципы МРТ (магнитно-резонансной томографии) и создал коммерческий аппарат, а Иванов запатентовал способ и прибор, работающие на принципах магнитного резонанса.

В России аппарат для магнитно-резонансной томографии появился в 1991 году в Научном центре психического здоровья РАМН. Его изготовила инновационная НПФ «Аз».

Принцип действия

Принцип работы аппаратов при компьютерной, позитронной и магнитно-резонансной томографии различен. Поэтому разные виды исследований применяются для диагностики разных заболеваний.

При КТ (компьютерной томографии) изображение получают за счёт свойства тканей организма по-разному поглощать рентгеновские лучи. На этом же принципе основана и обычная рентгенография , но при КТ по-другому обрабатывается информация. Во время процедуры компьютерной томографии доза облучения больше, чем при рентгене. Пучок рентгеновских лучей послойно сканирует тело, и неодинаково поглощается тканями, которые имеют разную плотность. Аппарат делает снимки поперечных срезов тела человека, а компьютерное программное обеспечение преобразует данные в трехмерные изображения, на которых врач может увидеть особенности органов и участков тела.

Магнитно-резонансная томография основана на свойствах магнитного поля высокой мощности (магнитно-ядерного резонанса), из-за которого атомы водорода внутри человеческого тела изменяют свое положение. Аппарат излучает электромагнитные импульсы, а ответная реакция организма фиксируется приборами и преобразуется в трёхмерные картинки.

Позитронно-эмиссионная, или двухфотонная позитронная томография – метод ядерной медицины, основанный на регистрации гамма-излучения от столкновения двух частиц. Пациент принимает препарат, содержащий радиоактивное вещество с коротким периодом распада. В организме человека вещество распадается, высвобождая позитроны. Они сталкиваются с электронами атомов, и в результате образуются два фотона, которые двигаются по одной оси в противоположных направлениях. Фотоны улавливаются и регистрируются датчиками томографа, а программное обеспечение позволяет преобразовать эти данные в изображение. Ткани организма, в которых наблюдаются патологические процессы (например, рост злокачественной опухоли) накапливают радионуклидный препарат активнее здоровых, там идет более интенсивный распад частиц на позитроны с последующим превращением их в фотоны. Поэтому на ПЭТ-снимках эти области имеют яркую окраску.

Преимущества метода

В диагностике томография занимает особое место: это уникальный способ диагностики, дающий результаты высокой точности. Для всех видов томографических исследований характерны следующие плюсы:

  • Безболезненность, неинвазивность (не повреждаются слизистые и кожа пациента).
  • Возможность диагностирования заболевания на ранней стадии, когда его лечение займет меньше сил и времени.
  • В ряде случаев после процедуры не требуется проведение дополнительных процедур диагностики – иногда достаточно пройти томографию, и необходимость диагностической лапароскопии отпадает.
  • Уменьшение риска осложнений (так, при КТ можно установить факт аппендицита и своевременно провести операцию, не допуская развитие перитонита).

Наряду с общими преимуществами метода, у отдельных видов исследования есть свои плюсы. Так, магнитно-резонансная томография имеет следующие достоинства:

  • Отсутствие лучевой нагрузки.
  • Высокую дифференциацию мягких тканей.
  • При проведении МРТ-ангиографии (то есть исследования сосудов) кровь служит естественным контрастом, и введение контрастного вещества не требуется.
  • Отсутствие артефактов от костных тканей.

Какие плюсы есть у КТ-исследования:

  • Томограф меньше, чем аппарат МРТ реагирует на движения пациента. Поэтому изображение на КТ при шевелении пациента более точное в сравнении с МРТ.
  • На КТ можно одновременно получить изображение всех органов и тканей одного участка тела.
  • КТ можно проводить больным, у которых стоят штифты, пластины, кардиостимуляторы.
  • Изображение можно получать в режиме «здесь и сейчас», что позволяет применять метод для контроля при биопсии.

Позитронно-эмиссионную томографию отличают следующие преимущества:

  • Высокая точность исследования.
  • Одной процедурой охватывается всё тело.
  • ПЭТ позволяет выявить заболевание на самых ранних стадиях (раньше, чем при других видах томографии) за счет иного принципа работы аппарата.

Недостатки томографии

Несмотря на массу неоспоримых достоинств, томография органов и систем человека имеет определенные минусы, которые различаются в зависимости от вида исследования. Так, магнитно-резонансная томография имеет следующие недостатки:

  • Долгое время сканирования (до нескольких минут), в результате чего на снимках появляются артефакты от дыхания – поэтому МРТ не используют для диагностики заболеваний лёгких.
  • Если проводится МРТ сердца, может нарушиться его ритм.
  • Недостаточная точность в выявлении камней (в желчном и мочевом пузыре, почках) и патологий костей.
  • Невозможность обследования больных с крупными металлическими имплантатами, искусственным водителем сердечного ритма (кардиостимулятор).

К минусам компьютерной томографии следует отнести:

  • Высокую лучевую нагрузку и связанные с этим ограничения – невозможность обследования беременных и детей, а также в случае, когда пациент ранее перенес много процедур, связанных с облучением.
  • Недостаточную точность снимков – при КТ хорошо получаются только поперечные срезы тела.

Позитронно-эмиссионная томография, несмотря на то, что является наиболее точным исследованием, также имеет недостатки:

  • Процедура может проводиться только в тех городах, где есть центры ядерной медицины. Это связано с тем, что для изготовления радиологических препаратов нужны изотопы с коротким жизненным циклом (несколько часов), и потому их нельзя хранить. Радиоизотопы можно синтезировать только в центрах ядерной медицины, которые расположены в крупных городах.
  • Второй недостаток, проистекающий из первого – высокая цена исследования, что связано как с большой стоимостью синтеза радиофармпрепаратов, так и с дороговизной томографов. Поэтому стоимость ПЭТ исчисляется десятками тысяч рублей.

Виды томографии

Компьютерная томография (КТ)

Компьютерная томография (КТ) основана на сканировании человеческого тела рентгеновскими лучами и фиксации их поглощения разными органами и тканями. Результатом исследования является получение изображений поперечных срезов тела с определенным шагом. От длины этого шага зависит, что будет видно на снимке – если он составляет 0,4-1 мм, опухоль меньшего размера обнаружить невозможно.

Исследование сопряжено с лучевой нагрузкой, поэтому его нельзя выполнять беременным, а целесообразность проведения томографии детям определяется лечащим врачом. Преимуществом КТ является скорость выполнения – процедура занимает всего несколько минут.

Компьютерная томография хорошо визуализирует скелет и полые органы, а также пространства, заполненные воздухом и жидкостью. Поэтому её применяют для диагностики переломов и травм, сопровождаемых внутренним кровотечением, заболеваний легких и брюшной полости.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Магнитно-резонансная, или магнитная томография базируется на принципе магнитно-ядерного резонанса, когда атомы водорода в организме человека изменяют свое положение под воздействием мощного магнитного поля. Аппарат улавливает и регистрирует изменения, а затем строит на их основе трёхмерное изображение.

Исследование практически безвредно для организма, поэтому оно может быть разрешено даже беременным со второго триместра и детям. А вот людям, которые имеют вживленные металлические и электронные конструкции, МРТ противопоказано.

Магнитную томографию используют для исследования мягких тканей, кровеносных сосудов, нарушения мозгового кровообращения, опухолей. Длительность процедуры составляет от 15 минут до 1 часа, она сопровождается выраженным шумом («молоточки»), и всё это время нужно лежать неподвижно, что может вызвать затруднение у больных с болевым синдромом и клаустрофобией.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Позитронно-эмиссионная томография – это высокоточный способ диагностики раковых опухолей, заболеваний сердца, нервной системы, болезни Альцгеймера. Она дает возможность выявить злокачественное образование на самой ранней стадии, когда никаких структурных изменений еще нет.

Как работает методика позитронной томографии? С её помощью можно оценить, насколько интенсивен обмен веществ в тканях организма – «неправильные» клетки отличаются высокими показателями химической активности. Они более активно накапливают радиофармпрепарат, который вводится пациенту в ходе процедуры. Визуализация скоплений этих клеток позволяет диагностировать опухоль на ранней стадии, установить, как далеко распространился процесс и возможно ли провести операцию. Такое исследование (томография ПЭТ) необходимо и для контроля эффективности уже проведенного лечения.

Процедура начинается с введения радиофармпрепарата. Предварительно, за несколько дней до исследования, пациенту назначается легкая диета и ограничивается приём алкоголя. Непосредственно перед исследованием запрещён приём пищи, разрешается только пить воду. Сразу после введения препарата на протяжении 50-60 минут, пока вещество будет распределяться в организме и накапливаться нельзя разговаривать и двигаться, иначе результаты исследования могут быть искажены.

После распределения вещества в организме проводится сканирование – сначала компьютерная томография (занимает около 2 минут), затем ПЭТ (около 30 минут). Оба исследования делают на одном аппарате. Иногда для улучшения визуализации сосудов и кишечника во время КТ пациенту дополнительно вводят контрастное вещество. Больного могут попросить остаться в медицинском центре ещё примерно на час, чтобы врачи могли посмотреть качество полученных изображений, и при необходимости провести дополнительное сканирование.

Оптическая томография

Одна из разновидностей компьютерной томографии органов и тканей человека – оптическая (ОТ). Суть её заключается в реконструкции изображения из света, который прошёл и рассеялся через объект. Лучше всего ОТ подходит для мягких тканей, которые способны пропускать свет или полупрозрачны. Так как они хорошо рассеивают и слабо поглощают свет из ближней инфракрасной и красной частей спектра, в методике используют волны этого диапазона. Чтобы различать проходящий и рассеянный свет, в ОТ применяют оптическое время пролёта.

К оптической томографии условно можно отнести оптическую когерентную томографию (ОКТ), которую применяют для обследования слизистых оболочек и верхнего слоя кожи, глазных тканей и зубов человека. Принцип действия в этом случае идентичен УЗИ, только для зондирования тканей используются не акустические волны, а оптическое излучение ближнего ИК-диапазона. Поэтому такое исследование по своей сути ближе к эхозондированию, а не к томографии.

Сегодня ОКТ успешно применяется в офтальмологии и дает возможность более качественно, чем при офтальмоскопии, обследовать сетчатку глаза.

Томография различных органов

Томография головного мозга

В диагностике томография мозга занимает особое место. Это один из немногочисленных способов выявить патологии и заболевания органа, который надежно спрятан в черепной коробке. Обследование позволяет получить данные о состоянии вещества полушарий и мозжечка, крупных сосудов и ликворопроводящих путей, краниовертебрального перехода (участка между основанием черепа и верхнешейным отделом до уровня 3-го позвонка). Томография головного мозга назначается для выявления:

  • Инсультов.
  • Заболеваний сосудов.
  • Опухолей.
  • Воспалительных явлений.
  • Черепно-мозговых травм и связанных с ними кровоизлияний.
  • Нейродегеративных заболеваний.
  • Заболеваний внутреннего уха.

Врач должен направить пациента на исследование, если у него наблюдаются рвота и тошнота неясного происхождения, головокружение и нарушение координации, головные боли, нарушения речи, зрения и слуха, судороги , ухудшение памяти и интеллекта. Также томографию головного мозга проводят для контроля хирургического или консервативного лечения заболеваний.

Для улучшения качества послойных снимков исследование может проводиться с внутривенным введением контрастного препарата. Особенно это актуально при диагностике новообразований, менингитов, энцефалитов.

Какое из исследований (МРТ или КТ) больше подходит для выявления заболеваний мозга? В связи с тем, что исследования имеют совершенно разные принципы, их применяют в разных случаях:

  • КТ – при кровотечениях и травмах.
  • МР-томография головного мозга – при диагностике инсультов, опухолей и сосудистых заболеваниях. Однако, при отсутствии в больнице возможности МРТ диагностики с этой задачей может справиться и КТ.

Томография легких

Для исследования органов дыхания пациенту назначают компьютерную томографию легких (МСКТ). Метод идеально подходит для диагностики заболеваний органов, наполненных воздухом. Он позволяет быстро получить изображение без искажений, которые неизбежно накладывает дыхательный акт (как это бывает при МРТ, когда процедура длится до получаса). В диагностике томография легких и органов грудной клетки используется для выявления:

  • Патологий пищевода.
  • Заболеваний сердца.
  • Болезней легких (туберкулеза, саркоидоза, абсцесса, паразитарной кисты) .
  • Поражений крупных сосудов (аорты, легочной артерии) – аневризм, тромбозов, тромбоэмболии.
  • Опухолей средостения и лимфоузлов.
  • Диафрагмальной грыжи.
  • Плеврита.
  • Метастазов опухолей, расположенных в других частях тела.

Для лучшей визуализации мягких тканей и сосудов компьютерную томографию легких дополняют контрастированием: введенные внутривенно контрастные вещества накапливаются в тканях и позволяют сделать более качественное изображение.

Другой вид исследования – МРТ – в диагностике заболеваний органов грудной клетки и легких используется реже. Его применяют, в основном, для выявления злокачественных новообразований (если другие методы визуализации не помогли прояснить диагноз), патологий мягких тканей, а также для оценки миокарда и других сердечных структур, рубцов после инфаркта, сердечного кровотока. Магнитно-резонансная томография легких с контрастом проводится с целью улучшения изображения при диагностике опухолей и патологий лимфоузлов. Особый вид исследования – МРТ-ангиография с контрастированием – позволяет выявить патологии сосудов (аневризмы, атеросклероз, сужение и воспаление).

Томография брюшной полости

Томография брюшной полости активно используется в диагностике заболеваний. Какой из двух видов (МРТ или КТ) лучше подходит именно для органов брюшной полости? Это зависит от симптомов и показаний к исследованию, ведь принцип действия МРТ и КТ – совершенно разный:

  • МРТ подходит для сканирования мягких тканей и выявляет опухоли жировой клетчатки, заболевания поджелудочной железы, селезёнки и печени, желчевыводящих путей.
  • КТ хорошо визуализирует органы и полости, наполненные воздухом, жидкостью или водой, а также полые органы. Поэтому исследование подходит для диагностики заболеваний желчного пузыря, кровоизлияний, кист, абсцессов внутренних органов.

Томография брюшной полости назначается, если есть следующие показания:

  • Подозрение на цирроз, камни в желчных протоках (особенно при механической желтухе).
  • Предполагаемая опухоль органов или клетчатки.
  • Метастазы в брюшную полость из других органов.
  • Увеличение селезенки.
  • Предполагаемое повреждение органов, расположенных в забрюшинном пространстве в результате травмы.
  • Воспаление брюшной полости (брюшины).
  • Заболевания желудка и кишечника.
  • Кисты, абсцессы.

Для улучшения качества изображения томографию брюшной полости проводят с применением контрастного вещества (примовист, магневист, омнискан и др.)

Томография почек

Томографию почек пациенту назначает доктор по результатам ультразвукового исследования. Выбор способа исследования зависит от симптомов заболевания и признаков, которые выявило УЗИ:

  • МРТ актуальна при дифференцировании слоев почечной ткани на корковый и мозговой, визуализации мочевыводящих путей без использования контрастного вещества. Вместе с тем, МР-томография почек не может использоваться для диагностики кальцинатов (камней).
  • КТ хорошо демонстрирует камни в почках и мочевыводящих путях, но не способна дифференцировать почечные слои без введения контрастного вещества. Использование препаратов для контрастирования расширяет возможности метода и делает возможной визуализацию слоев, почечных лоханок и сегментов мочеточников.

Какие бывают показания для томографии почек?

  • Выявление аномалий строения, опущения органа.
  • Диагностика опухолей.
  • Выявление камней почек и мочевыводящих путей.
  • Диагностика абсцессов, карбункулов и кист почки и надпочечников.
  • Диагностика поликистоза, гидроуретеронефроза.
  • Томография почек помогает установить причину злокачественной гипертонии (если причиной является патология почек или почечных артерий).

Томография позвоночника

Исследование томография позвоночника – самый лучший на сегодня способ получения трехмерного изображения позвоночного столба во всех проекциях.

Показанием для выполнения томографии позвоночника является:

  • Подозрение на перелом позвонков, деформацию позвоночного канала, межпозвонковые грыжи.
  • Травмы спины.
  • Аномалии строения позвоночника.
  • Боль в спине без установленной причины.
  • Предполагаемая опухоль позвоночника или метастазы в него из других органов.
  • Остеопороз.
  • Остеохондроз.

Как правило, томография позвоночника является вторым этапом диагностики, когда сделанные ранее рентгеновские снимки указывают на проблему, и нужно уточнить диагноз. Иногда для лучшей визуализации требуется проведение исследования с контрастом – это актуально при выявлении патологии спинного мозга и межпозвонковых дисков, зло- и доброкачественных опухолей.

Какой вид томографии позвоночника (МРТ или КТ) предпочтительнее? Выбор зависит от цели исследования:

  • КТ хорошо визуализирует костную ткань, поэтому метод подходит для диагностики патологии позвонков, переломов, артрита, травматических повреждений позвоночника.
  • МРТ лучше выбрать, когда нужно выявить новообразования, воспалительные процессы, травмы спинного мозга, сосудистые патологии, проблемы с мышцами и межпозвонковыми дисками.

Томография носовых пазух

Томография пазух носа может проводиться компьютерным и магнитно-резонансным способом. Выбор зависит от целей исследования:

  • МРТ назначают, когда нужно исследовать клиновидные и решетчатые пазухи, находящиеся в глубине черепа. Метод хорош для выявления патологии слизистой оболочки, полипов и опухолей.
  • Компьютерная томография пазух применяется в случае, когда нужно диагностировать трещину или перелом костных тканей, прорастание в них опухоли из смежной области.

Какие показания являются основанием для назначения томографии пазух носа?

  • Врожденные аномалии строения.
  • Синуситы – воспаление пазух носа (острый и хронический)
  • Травмы и попадание инородного тела.
  • Головная боль неясного происхождения (томография нужна для диагностики свища, опухоли или полипа крыши решетчатой кости).
  • Подозрение на кисты, опухоли и полипы пазух носа.
  • Уточнение диагноза при обнаружении опухоли, определение степени ее распространения.
  • Подозрение на гематосинус (кровоизлияние в пазуху).

Для лучшей визуализации мелких структур томография пазух носа может проводиться с применением контрастного вещества.

Томография зубов

Томография зубов – это современный способ диагностики их заболеваний и проблем в полости рта. Сегодня применяются два вида исследования. Каждое из них имеет свои показания.

Панорамная томография зубов (ортопантомография), которая делает снимок всех зубов пациента за одну процедуру. ​Во время съемки излучатель и кассета, заряженная плёнкой, едут по определенной траектории и формируют изображение.

Дентальная компьютерная томография зубов (ДКТ) – лучший на сегодня метод рентген-диагностики в стоматологии. Она дает возможность получить послойные снимки челюстных костей, зубов, мягких тканей и нервов. Исследование важно для решения о проведении дентальной имплантации: на основании трехмерной реконструкции изображения врач определяет, хватает ли объема собственной ткани, чтобы имплант успешно прижился, изучает размеры челюстей, расположение нижнечелюстного канала и нервов.

С помощью КТ можно контролировать результаты сделанной имплантации – вживленные металлические конструкции не мешают процедуре, они лишь немного ухудшают качество снимков. Также ДКТ позволяет диагностировать кисты, опухоли, переломы костей и зубных коронок, воспаления, кариес, вывихи и артроз челюстных суставов, аномалии строения челюстей и неба, заболевания слюнных желез. ДКТ нужна и пластическим хирургам, если речь идет об изменении формы челюсти.

Процедура томографии зубов абсолютно безболезненна. Она занимает всего несколько минут. Как правило, пациент получает диск с записью снимков, который он может передавать лечащему врачу для изучения и диагностики.

Где сделать томографию зубов? Такое исследование проводят все крупные стоматологические клиники, имеющие в своем арсенале необходимое оборудование.

Диагностика с помощью томографии

Когда применяется томография?

Значение томографии в современной медицинской диагностике очень велико. С помощью исследования можно быстро поставить диагноз, уточнить состояние пациента, принять решение о необходимости хирургического вмешательства и дальнейшей тактике лечения. Показания к исследованию различаются, в зависимости от его вида:

  • МРТ лучше всего подходит для исследования мягких тканей, а потому её применяют при диагностике патологических изменений в брюшной полости и её органах, мышцах и жировой клетчатке, в малом тазу. Исследование актуально в случае, если нужно диагностировать острое или хроническое нарушение мозгового и спинномозгового кровообращения, патологии позвоночника, суставов и головного мозга.
  • КТ необходима для выявления болезней полых и заполненных воздухом органов, травм скелета, заболеваний суставов и костных патологий, атеросклероза, опухолевого поражения костей.
  • ПЭТ подходит для диагностики опухолей и контроля эффективности их лечения, выявления сердечных заболеваний, рассеянного склероза, болезни Альцгеймера.

Как подготовиться к томографии?

Прежде чем пройти томографию в клинике или медицинском центре, к ней нужно подготовиться. Вид подготовки зависит от того, какое исследование будет проводиться:

  • Томография головного мозга, суставов, позвоночника не требует предварительных мероприятий.
  • Томографию органов малого таза проводят, когда мочевой пузырь имеет достаточное наполнение. Поэтому за 2-3 часа до процедуры нельзя мочиться, а за час до процедуры следует выпить 0,5 л негазированного напитка.
  • Перед проведением томографии брюшной полости за 2-3 дня до исследования нужно исключить газообразующие и высококалорийные продукты. Для уменьшения вздутия можно принимать ферменты, энтеросорбенты и ветрогонные средства.
  • Перед компьютерной томографией кишечника (виртуальной колоноскопией) нельзя есть твердую пищу за день до процедуры. Вечером накануне КТ надо выпить слабительное средство, которое рекомендовал врач, либо сделать очистительную клизму (вторую клизму в этом случае ставят за час до исследования).

Если будет проводиться ПЭТ-исследование, накануне нужно ограничиться легким ужином без углеводов (мучного, фруктов, сладостей). Лучше отдать предпочтение кисломолочным продуктам и творогу, нежирному мясу и рыбе. За двое суток до процедуры нужно исключить алкоголь. В день исследования нужно приехать в клинику натощак (запрещено даже употребление жевательной резинки), последний прием пищи должен быть не позже 6 часов. В питьевом режиме больные не ограничены – пить можно воду без газа.

Одежда должна быть свободной и комфортной, чтобы больной мог расслабиться – это важно для получения изображения хорошего качества. На время исследования нужно снять все металлические украшения. Так как все этапы позитронно-эмиссионной томографии (оформление документов, введение препарата, ожидание после введения, сканирование), занимает от 2 до 5 часов, больного нужно настроить на длительное пребывание в клинике.

Людям с сахарным диабетом перед ПЭТ-исследованием нужно проконсультироваться у лечащего врача, чтобы он скорректировал сахар крови с учётом введения радиофармпрепарата на основе глюкозы.

Противопоказания и ограничения

Основные противопоказания

Диагностика при помощи томографии имеет ряд противопоказаний, которые различаются в зависимости от вида исследования.

Абсолютных противопоказаний к КТ диагностике нет. КТ и МСКТ нежелательно проводить, когда:

  • у больного большой вес (больше 120 кг, ограничения по весу определяются моделью томографа),
  • в его желудке и кишечнике имеется раствор бария, оставшийся от предыдущих исследований,
  • он не может задерживать дыхание при сканировании, как это предписано правилами.

Противопоказанием является гипсовая повязка или металлическая конструкция, расположенные в исследуемой области. Кроме того, КТ/МСКТ не проводят при наличии выраженной клаустрофобии и неадекватного поведения человека.

В связи с тем, что обследование сопряжено с лучевой нагрузкой, решение о проведении процедуры беременным, женщинам в период лактации и маленьким детям должно приниматься индивидуально, после рассмотрения каждого конкретного случая. Нельзя делать КТ и МСКТ в первом триместре беременности, так как в это время формируются органы будущего ребенка.

При необходимости использования контрастного вещества для КТ исследования следует учесть следующие противопоказания: почечная недостаточность, аллергическая реакция на компоненты контрастного вещества, заболевания щитовидной железы, сахарный диабет тяжелого течения.

Магнитно-резонансный метод томографии запрещается, если у пациента установлены:

  • Сердечный стимулятор.
  • Ферромагнитные имплантаты среднего уха.
  • Имплантаты большого размера из металла, ферромагнитные аппараты Илизарова.

Возможно, но нежелательно проводить МРТ при наличии:

  • Инсулиновой помпы.
  • Неферромагнитных имплантатов внутреннего уха.
  • Протезированных клапанов сердца.
  • Вживлённых нейростимуляторов.
  • Клипс, установленных на сосуды (за исключением мозговых сосудов).
  • Татуировок, которые нанесены красителем с металлом.

Также противопоказанием для магнитно-резонансной томографии органов и систем является:

  • Первый триместр беременности.
  • Сердечная недостаточность в стадии декомпенсации.
  • Патологическая паника больного в замкнутом пространстве (клаустрофобия).
  • Тяжёлое физическое состояние пациента, связанное с его заболеваниями.
  • Необходимость мониторинга основных жизненных показателей человека.
  • Эмоциональная неустойчивость, психические отклонения больного.

Противопоказаниями для позитронной томографии являются:

  • Беременность.
  • Грудное вскармливание. При проведении позитронной томографии в период лактации, грудное вскармливание нужно прекратить на сутки, чтобы радиофармпрепарат был полностью выведен из организма.
  • Сахарный диабет (если исследование проводится с применением фтордезоксиглюкозы). Проведение процедуры возможно при условии, что лечащий врач-эндокринолог скорректирует уровень глюкозы.
  • Почечная недостаточность – в этом случае задержка радиофармпрепарата в организме приводит к искажению данных ПЭТ.
  • Инфекционные заболевания.
  • Тяжёлое состояние здоровья, при котором человек не может находиться в неподвижном лежачем положении на протяжении 1 часа.
  • Химиотерапия (можно проводить ПЭТ спустя 12 дней после окончания «химии»).
  • Лучевая терапия (ПЭТ разрешается через 3 месяца после лечения).
  • Период восстановления после хирургической операции (2 месяца).

Томография при беременности

Можно ли пройти томографию при беременности, ведь иногда у женщин обостряется или возникает заболевание, для диагностики которого требуется МРТ или КТ. На сегодня самым безопасным видом исследования для беременных признано УЗИ. Остальные диагностические исследования должны выполняться, если УЗИ не даёт полной картины. Но даже если причины для проведения КТ /МРТ имеются, лучше воздержаться от процедуры в первом триместре, когда органы плода ещё формируются.

Какие виды томографического обследования допустимы при беременности? Если рассматривать различные виды томографии, исследование на основе ядерно-магнитного резонанса (МРТ) считается относительно безвредным, потому что оно не даёт лучевую нагрузку. Благодаря этому, МРТ успешно применяют не только для диагностики проблем со здоровьем у будущей мамы, но и для выявления врождённых пороков развития плода и внутриутробных болезней. Её назначают, когда:

  • По УЗИ определяются патологии органов плода, пуповины, плаценты, выраженное мало- и многоводие.
  • Выявлено слабое сердцебиение и снижение активности плода.
  • Имеется подозрение на внутриутробное инфицирование, травматические повреждения ребёнка.
  • В анамнезе семьи имеются случаи врожденных аномалий, мертворождения.

Магнитная томография позволяет уточнить диагноз без проведения инвазивного вмешательства (прокола, разреза). По результатам исследования врачи и будущие родители могут подготовиться к тому, что ребенку потребуется операция или лечение после рождения, либо принять решение о прерывании беременности по медицинским показаниям. Иногда магнитно-резонансная томография опровергает данные УЗИ и показывает, что у малыша нет отклонений и заболеваний. Ультразвуковое исследование, хоть и является основным способом диагностики для беременных, не всегда может дать точную картину: из-за положения плода, костной тени, лишнего веса будущей мамы, многоводия визуализация затрудняется. МРТ позволяет увидеть ребёнка детально и полностью. И если раньше препятствием для магнитной томографии были быстрые и хаотичные детские движения, то современные аппараты позволяют получить изображение за доли секунды в нужной плоскости.

Что же касается КТ, то рентгеновские лучи, особенно в большом количестве, могут оказывать негативное влияние на плод. По этой причине компьютерная томография во время беременности применяется крайне редко, если только польза превышает риск осложнений.

Применение томографии для детей

Для диагностики томография имеет неоценимое значение: в отличие от других способов, она позволяет увидеть тело в виде послойных срезов с малым шагом, за счёт чего увеличивается точность исследования. Поэтому метод томографии широко применяется у детей:

  • Магнитно-резонансная томография – самый безопасный вид исследования, действие которого основано на ядерно-магнитном резонансе.
  • Компьютерная томография у детей используется не так широко, как магнитно-резонансная. Это связано с особенностями метода: МРТ основано на безопасном воздействии магнитного поля, а при КТ на организм воздействуют рентгеновские лучи, охватывающие тело со всех сторон. Большая лучевая нагрузка вредит растущему организму. Поэтому КТ детям назначают с осторожностью.

В основном, в детском возрасте выполняется КТ- или МРТ- исследование головного мозга. Оно нужно для диагностики заболеваний:

  • Родовых травм и кровоизлияний в период новорожденности.
  • Травм головы (гематом, переломов черепа).
  • Повышенного внутричерепного давления.
  • Опухолей и кист.
  • Сосудистых аномалий, аневризм.

Также КТ проводят с целью выявления заболеваний опорно-двигательного аппарата и органов дыхания (при компьютерной томографии легкие визуализируются лучше, чем на МРТ).

Позитронно-эмиссионная томография используется редко – в основном, когда требуется подтвердить или опровергнуть наличие злокачественной опухоли у ребенка.

Независимо от вида исследования (МРТ, КТ, ПЭТ), процедуру маленьким детям до 5 лет желательно проводить под наркозом, чтобы обеспечить их неподвижность – это необходимо для получения качественных снимков. Поэтому когда родители ищут, где сделать томографию, помимо квалификации специалистов, выполняющих сканирование, нужно подбирать клинику с хорошим детским анестезиологом. Как правило, для процедуры достаточно лёгкого ингаляционного наркоза, после которого ребенок быстро проснется.

Где сделать томографию?

Где можно пройти томографию? Сегодня это исследование проводят все крупные медицинские центры, клиники, стационары. Подыскивая оптимальный для себя вариант, нужно учитывать:

  • Возможности аппарата. Томографы различаются по мощности и разрешению, максимальному весу пациента, могут быть закрытыми и открытыми. Определиться с выбором здесь поможет лечащий врач.
  • Квалификация и опыт специалистов, выполняющих исследование – оценить их можно, изучив документы о медицинском образовании и повышении квалификации. Полезно также ознакомиться с отзывами других пациентов.

Ещё один вопрос – где сделать томографию позитронно-эмиссионным способом. Ввиду сложности процедуры и дорогостоящего оснащения, исследование выполняют далеко не все клиники. Ещё несколько лет назад его проводили только в Москве и Санкт-Петербурге. Сегодня же география расширяется: позитронная томография становится доступной для жителей крупных городов России.

Исследование томография давно приобрело заслуженную популярность. Врачи любят его за точные результаты, а пациенты – за безболезненность, доступность и быстроту процедуры. Качество исследования постоянно растёт – совершенствуются аппараты, способы визуализации, разрабатываются новые методы. Так, позитронно-эмиссионная томография, появившись совсем недавно, позволяет выявлять онкологические заболевания на самой ранней стадии, когда другие способы диагностики в силу малого размера опухоли не могут её обнаружить.

Представлены данные об истории возникновения метода магнитно-резонансной томографии (МРТ), принципах формирования МРТ-изображений, устройстве МР-сканера, процессе МРТ-сканирования и используемых импульсных последовательностях, преимуществах и недостатках МРТ по сравнению с рентгеновской компьютерной томографией, о биологическом действии магнитных полей и противопоказаниях к проведению МРТ, использовании контрастных веществ, а также методике МРТ всего тела с диффузионно-взвешенным исследованием.

***

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — метод получения томографических (послойных) изображений внутренних органов человека с использованием явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР). ЯМР — физическое явление, основанное на свойствах некоторых атомных ядер при помещении их в постоянное магнитное поле поглощать энергию в радиочастотном (РЧ) диапазоне и излучать ее после прекращения воздействия РЧ-импульса. При этом напряженность постоянного магнитного поля и частота РЧ магнитного поля должны строго соответствовать друг другу, в случае чего возникает резонанс. Помимо метода МРТ явление ЯМР используется в аналитической химии (ЯМР- спектроскопия). Ранее существовавшая аббревиатура ЯМР-томография в настоящее время не используется, поскольку слово «ядерный» ассоциируется с ядерной энергией, радиоактивностью или облучением, что не имеет к МРТ никакого отношения [1, 2].

Явление ЯМР в жидкостях и твердых телах открыли в 1946 г. независимо друг от друга американские исследователи Ф. Блох и Э. Пурселл, получившие за это в 1952 г. Нобелевскую премию по физике. В 1972 г. американец П. Лаутербур получил первое в мире двухмерное МР-изображение двух стеклянных капилляров, заполненных жидкостью. На получение этого изображения ушло 4 ч 45 мин. Первое МРТ-изображение человека (пальцы кисти) было представлено П. Мэнсфилдом в Лондоне в 1976 г. На сканирование уходило уже от 15 до 23 мин.

За изобретение метода МРТ П. Лаутербуру и П. Мэнсфилду присуждена Нобелевская премия по медицине в 2003 г.

Вклад в развитие метода внес американец Р.Дамадьян, который в 1974 г. получил патент «Аппаратура и метод обнаружения раковой ткани». Р. Дамадьян измерил время релаксации удаленных образцов нормальных и раковых тканей у мышей и пришел к заключению, что опухоли имеют более длительные по времени релаксации. С начала 1980-х годов МР-томографы стали использоваться для исследований всего тела человека.

В настоящее время МРТ является одним из основных томографических методов лучевой диагностики в медицине, во многих случаях превосходящим рентгеновскую компьютерную томографию (КТ) по диагностической эффективности.

Принципы формирования МРТ-изображений

Метод МРТ основан на измерении отклика атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн (РЧ-импульсами) в постоянном магнитном поле [3]. Почему в клинической МРТ основную роль в формировании изображений играет водород? Для этого имеются две основные причины: I) большая распространенность водорода в организме человека — он входит в состав молекул воды (Н20), из которой на 2/3 состоит тело человека, а также в состав белков, жиров и углеводов (химические группы СН2 и др.); 2) большой магнитный момент, то есть способность выстраиваться вдоль внешнего магнитного поля. Ядро атома водорода состоит из заряженной частицы (протона) и нейтральной частицы (нейтрона). Положительно заряженный протон обусловливает наличие у водорода магнитных свойств.

Формирование МРТ-изображения включает следующие основные этапы.

1.    Сканируемый объект помещается во внешнее постоянное магнитное поле, в котором протоны водорода приобретают продольную, то есть совпадающую по направлению с внешним магнитным полем, намагниченность.
2.    В объект подаются кратковременные РЧ- импульсы, обусловливающие отклонение намагниченности в заданную плоскость. В типичном случае используют 90° РЧ-импульс, отклоняющий намагниченность в поперечную плоскость.
3.    После прекращения воздействия РЧ-импульса намагниченность начинает возвращаться в исходное положение, что называют релаксацией. При этом сканируемым слоем испускается РЧ-сигнал, улавливаемый МР-сканером и преобразуемый в изображение.

Кроме постоянного и РЧ магнитного полей в МРТ используют еще одно магнитное поле — градиентное. 0но служит для выделения слоя — выбора плоскости сканирования и толщины среза. В отличие от КТ, при которой томограмму можно получить только в плоскости механически вращающихся вокруг пациента рентгеновской трубки и детектора излучения (в большинстве случаев это трансверсальная плоскость), при МРТ плоскость сканирования определяется направлением приложения градиентного магнитного поля и может быть любой — трансверсальной, сагиттальной, коронарной или наклоненной к ним (рис. I).

Основные компоненты МР-сканера

Основными компонентами МР-сканера являются магнит, радиочастотная и градиентная системы, стол пациента и компьютер для управления процессом сканирования и реконструкции изображений (рис. 2) [2].

Магнит создает внешнее постоянное магнитное поле, основной характеристикой которого является напряженность или сила, выражаемая в Теслах (Тл). По силе магнитного поля МР-томо- графы разделяют на низкопольные (менее 0,5 Тл), среднепольные (0,5—1,0 Тл), высоко- польные (1,0—2,0 Тл) и сверхвысокопольные (более 2,0 Тл). В клинической практике наиболее распространены томографы с напряженностью 1,5 Тл, которые в настоящее время считаются оптимальными по соотношению качества изображений, функциональных возможностей сканера и цены. Все более распространенными становятся сканеры с напряженностью 3 Тл. В последние годы началась клиническая эксплуатация аппаратов с напряженностью 7 Тл (рис. 3). Консорциум Европейских компаний и университетов проводит работы по созданию МР-томографа с напряженностью 11,7 Тл, которые должны быть завершены в 2016 г.

Преимуществом свервысокопольных сканеров является более высокая детализация изображений, что особенно важно для нейровизуализации. К недостаткам относится увеличение количества энергии, передаваемой сканируемому объекту, что требует соблюдения определенных предосторожностей. Кроме этого, сложнее создать полную однородность магнитного поля, что может снизить качество изображений при некоторых исследованиях (например, с подавлением сигнала от жира).

В зависимости от конструкции магниты разделяют на закрытые (см. рис. 2) и открытые. В первом случае томограф имеет туннель, в который помещается сканируемый объект в положении лежа. Преимуществом открытых магнитов является отсутствие туннеля, что делает условия сканирования более комфортными для пациента и позволяет проводить интервенционные вмешательства. Одна из разновидностей МР-сканеров с магнитом открытого типа позволяет проводить обследование пациента в положении сидя или стоя, то есть в условиях физиологической нагрузки на позвоночник. Недостаток открытых магнитов — меньшая напряженность магнитного поля (в настоящее время не более 1,2 Тл). С технической точки зрения магниты бывают постоянного, резистивного и сверхпроводящего типов. В высокопольных МР-сканерах используются магниты сверхпроводящего типа, предусматривающие охлаждение жидким гелием.

РЧ и градиентное магнитные поля создаются с помощью специальных приспособлений, называемых катушками. РЧ-катушки отвечают за передачу и прием из сканируемого объекта РЧ-сигналов (рис. 4). Для сканирования определенной анатомической зоны используют специально предназначенные для нее РЧ-катушки, которые могут быть съемными (например, для сканирования головного мозга, брюшной полости, коленного сустава) или встроенными в стол пациента (для сканирования позвоночника) или в обшивку магнита (для сканирования всего тела). Градиентные катушки встроены в обшивку магнита.

Контраст МР-изображений и основные импульсные последовательности

В отличие от КТ, при которой плотность тканей может быть измерена в единицах Хаунсфилда, при МРТ говорят об интенсивности сигнала, которую не принято оценивать количественно, так как она существенно варьирует в зависимости от большого количества факторов [2, 4]. Интенсивность сигнала (контраст тканей) в МРТ определяется в основном четырьмя параметрами:
1)    протонной плотностью (количество протонов в исследуемой ткани);
2)    временем продольной релаксации тканей (обозначается как время Т1);
3)    временем поперечной релаксации тканей (время Т2);
4) движением или диффузией исследуемых структур.

В каждом МР-изображении присутствует контраст, обусловленный как протонной плотностью, так и Т1- и Т2-релаксацией. В зависимости от их соотношения говорят о Т1-взвешенных изображениях (Т1-ВИ), Т2-взвешенных (Т2-ВИ) или об изображениях протонной плотности (PD), которые также называют средневзвешенными.

Специально разработанные импульсные последовательности (ИП) определяют вклад того или иного параметра в интенсивность сигнала изображения для получения оптимального контраста между нормальными и патологическими тканями [5]. ИП — это набор радиочастотных и градиентных импульсов заданной формы, амплитуды и интервала между ними, многократно повторяемых во время сканирования и определяющих контраст МР-изображений. Другими словами, ИП — это компьютерная программа, управляющая МР-сканером в процессе сканирования.

Основными техническими параметрами ИП являются время повторения (TR), время эха (ТЕ), время инверсии (TI), угол отклонения.

Используемые в клинической практике ИП можно схематически разделить на следующие группы:
•    спин-эхо;
•    турбоспин-эхо — быстрое спин-эхо;
•    градиентное эхо — еще более быстрые ИП;
•    инверсия-восстановление:
FLAIR— подавление сигнала от свободной жидкости (темная жидкость); STIR — подавление сигнала от жира;
•    МР-ангиография (МРА):
без внутривенного (в/в) введения контрастного вещества (КВ): время-пролетная МРА (ToF-МРА); фазово-контрастная МРА; с в/в введением КВ (контрастно-усиленная МРА);
•    эхопланарная визуализация — сверхбыстрые ИП:
диффузионно-взвешенная МРТ (диффузи- онно-взвешенное исследование — ДВИ) и ее разновидность — диффузионная тензорная МРТ (трактография); перфузионная МРТ — с болюсным в/в контрастным усилением; функциональная МРТ (фМРТ);
•    МР-спектроскопия (МРС):
одновоксельная; мультивоксельная.

Для того чтобы отличить Т2-ВИ от Т1-ВИ можно использовать следующие способы. Во-первых, на Т2-ВИ вода имеет повышенный сигнал (белая), а на Т1-ВИ — сниженный (темная) (рис. 5). Обычно оценивают интенсивность сигнала спинномозгового ликвора. Во-вторых, можно обращать внимание на значения параметров TR и ТЕ. Так, при использовании спинэховых и турбо-спинэховых ИП эти параметры обычно составляют для Т2-ВИ — TR более 1600 мс, TE более 60 мс; для Т1-ВИ — TR 300— 600 мс, TE 10—20 мс; для изображений протонной плотности — TR более 2000 мс, TE 20 мс.

Считается, что Т2-ВИ по своей контрастности наиболее информативны для выявления патологии — большинство опухолей имеют повышенное содержание воды и поэтому на Т2- ВИ характеризуются повышенным сигналом.

Т1-ВИ позволяют установить серозную (сниженный сигнал) или геморрагическую (в подостром периоде — повышенный сигнал) природу жидкостных образований, а также используются для оценки контрастного усиления после в/в введения содержащих гадолиний КВ. Изображения протонной плотности хорошо визуализируют суставной хрящ и наиболее широко используются при МРТ суставов [6].

МРТ-сканирование обычно включает получение Т2-ВИ и Т1-ВИ в одной или нескольких плоскостях, при необходимости — Т1-ВИ после в/в введения КВ и ряд дополнительных ИП. Получение каждой серии изображений занимает от 1 до 7 мин, в среднем — 2—3 мин. В итоге общая длительность МРТ-сканирования составляет в среднем 20—40 мин, а в некоторых случаях может достигать 1 ч и более. Необходимо отметить, что контрастная разрешающая способность, пространственная разрешающая способность (толщина среза) МР-изображений и длительность сканирования имеют обратную связь друг с другом — так называемый Бермудский треугольник. Это означает, что для получения более контрастных и трехмерных (тонкие срезы) изображений требуется больше времени. Поэтому до начала МРТ-исследования необходимо четко понять стоящие перед ним задачи, чтобы определить оптимальный с точки зрения качества изображений и длительности сканирования протокол исследования.

Преимущества и недостатки МРТ по сравнению с КТ

Как и КТ, МРТ является неинвазивным томографическим методом лучевой диагностики. К преимуществам МРТ относятся:
1)    более высокая контрастная разрешающая способность. Например, при МРТ очаги в головном мозге нередко визуализируются лучше, чем при КТ; фибромиома матки при КТ не отличается по плотности от тканей матки, при МРТ— имеет сниженный сигнал на Т2-ВИ и четко визуализируется; суставной хрящ хорошо визуализируется на МРТ-изображениях в отличие от КТ;
2)    отсутствие ионизирующего излучения, что позволяет проводить МРТ всего тела и повторять исследование в динамике, что особенно важно в онкологии для стадирования злокачественных опухолей и оценки эффективности лечения;
3)    отсутствие артефактов от костной ткани — преимущество при оценке базальных отделов головного мозга;
4)    естественный контраст от движущейся крови — исследование сосудов без в/в контрастирования;
5)    исследование функции органов: измерение скорости кровотока, уровня диффузии в тканях с помощью ДВИ, метаболизма тканей с помощью МРС, визуализация активации коры головного мозга с помощью фМРТ.

Одним из преимуществ МРТ ранее считали возможность сканирования в любой плоскости, а не только в аксиальной, как при КТ. Однако с появлением многосрезовых КТ-сканеров стало возможным получение тонких аксиальных КТ- срезов с последующей реконструкцией изображений в любой плоскости.

К основным недостаткам МРТ по отношению к КТ относятся:
1)    более длительное сканирование, что может стать причиной двигательных артефактов и снижает пропускную способность аппарата;
2)    недостаточная визуализация легочной ткани — воздух не создает МР-сигнала, но визуализируется легочный интерстиций;
3)    невозможность надежного выявления кальцификатов, некоторых видов патологии костных структур— кальций не дает МР-сигнала, визуализируется костный мозг, а не костная ткань;
4)    подверженность МР-изображений артефактам, в том числе за счет неоднородности магнитного поля;
5)    невозможность обследования пациентов с клаустрофобией, искусственными водителями сердечного ритма, наличие других противопоказаний;
6)    высокая стоимость оборудования и его эксплуатации.

Учитывая сказанное, МРТ имеет преимущества перед КТ при визуализации головного и спинного мозга, органов таза, суставов [6, 7].

При патологии легких, для диагностики ряда заболеваний костных структур, а также у пациентов, которые не могут длительно и осознанно соблюдать неподвижность во время сканирования, предпочтительнее выполнять КТ. При МРТ брюшной полости может потребоваться многократная задержка дыхания, в случае неспособности пациента ее выполнять информативность исследования значительно снижается. При выборе метода обследования необходимо учитывать и другие факторы, такие как длительность сканирования и доступность соответствующего оборудования.

Биологическое действие магнитных полей и противопоказания к МРТ

Энергия, передаваемая объекту электромагнитным излучением, пропорциональна его частоте. Используемые в МРТ радиоволны имеют частоту порядка 107 Гц, в то время как рентгеновское излучение— 101W Гц. Из этого следует, что рентгеновские лучи передают тканям гораздо больше энергии, чем радиоволны, частота которых даже ниже, чем у видимого света. В этой связи метод МРТ считается безопасным для человека, однако имеет ряд ограничений. Магнитное поле сканера с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл в 30 000 раз сильнее магнитного поля Земли. Поэтому МРТ противопоказана при наличии у пациента кардиостимулятора (его работа может нарушаться с потенциальной угрозой для жизни) и других электронных имплантированных устройств, ферромагнитных интракраниальных аневризмальных клипс, инородных металлических тел в орбитах (угроза смещения и повреждения тканей).

Не рекомендуется проводить МРТ в первые 3 мес беременности по причине неизученности возможного влияния на плод.

Несъемные металлические зубные коронки, протезы суставов, немагнитные (титановые, танталовые, из нержавеющей стали, биодеградабельные) стенты и аневризмальные клипсы не опасны для проведения МРТ спустя 2—4 нед после их установки. Вместе с тем металлические имплантаты, находящиеся в зоне сканирования, вызывают артефакты, создающие сложности для интерпретации результатов исследования. МРТ невозможно провести при наличии у пациента боязни замкнутого пространства (клаустрофобия), которая встречается не более чем у 4% населения. У маленьких детей (обычно в возрасте до 5 лет) исследование проводится в состоянии медикаментозного сна.

К другим возможным негативным эффектам используемых в МРТ магнитных полей относятся [8]:
1)    кратковременное головокружение, металлический привкус во рту во время или сразу после сканирования — обычно не возникают при напряженности магнитного поля менее 3 Тл;
2)    локальное повышение температуры тканей — не возникает при соблюдении рекомендации по параметру «норма специфической абсорбции» (SAR);
3)    стимуляция периферических нервов с непроизвольными сокращениями мышечных волокон — практически не встречается на сканерах с напряженностью поля 1,5 Тл;
4)    сильный шум в процессе сканирования, обусловленный нормальной работой аппарата.

Перед началом исследования пациент заполняет анкету с вопросами о возможных противопоказаниях. Снимаются любые металлические украшения, предметы и элементы одежды. Другой специальной подготовки к МРТ обычно не требуется.

Использование контрастных веществ при МРТ

При МРТ используют КВ на основе редкоземельного элемента гадолиния (омнискан, магневист, оптимарк, гадовист и др.), которые вводят струйно в локтевую вену в дозе 0,2 мл/кг массы тела пациента (гадовист— 0,1 мл/кг). В ряде случаев, например при перфузионной МРТ и МРТ молочных желез, рекомендуется болюсное введение, то есть с помощью автоматического инжектора.

После в/в введения препарат проникает через поврежденный гематоэнцефалический барьер (при злокачественных опухолях, ишемии, инфекционно-воспалительных и демиелинизирующих заболеваниях головного мозга), а также накапливается в нормальных и патологических экстракраниальных тканях.

Для оценки контрастного усиления проводят сканирование с использованием Т1-ВИ, на которых патологические образования приобретают повышенный сигнал. В онкологии использование МР-КВ играет важную роль как при определении распространенности опухолевого процесса, так и при контроле эффективности лечения [6]. У беременных женщин использование содержащих гадолиний КВ допускается лишь в случае крайней необходимости, поскольку КВ проникает через плаценту и может накапливаться в амниотической жидкости. У кормящих грудью женщин ограничения для в/в контрастирования при МРТ не установлены [9].

Еще одной группой МР-КВ являются наночастицы железа оксида. Показана высокая эффективность их использования для диагностики метастазов в лимфатических узлах. В отличие от гадолиниевых препаратов частицы железа оксида вызывают снижение сигнала от нормальных тканей лимфоузла на Т2-ВИ. В настоящее время данные препараты не представлены на рынке.

Как отмечалось выше, МРТ является нерадиационным безопасным методом обследования пациентов, что с учетом высокой контрастной разрешающей способности делает его весьма подходящим для сканирования всего тела, особенно в онкологии.

Программа сканирования всего тела может отличаться в зависимости от технических возможностей МР-сканера, опыта и предпочтений врача-диагноста, но обычно включает Т2-ВИ и Т1-ВИ в коронарной плоскости, ДВИ в трансверсальной плоскости. Преимущество ДВИ особенно очевидно у онкологических пациентов — первичные и метастатические злокачественные опухоли имеют повышенный сигнал на фоне подавления сигнала от нормальных тканей, что делает ДВИ-изображения подобными на изображения позитронной эмиссионной томографии (рис. 6). При ДВИ не требуется в/в введение КВ, то есть методика является абсолютно неинвазивной.

В РНПЦ онкологии и меди-цинской радиологии им. Н. Н. Александрова первая МРТ-ДВИ всего тела была проведена 20 марта 2012 г. у пациента с лимфомой Ходжкина на МР-томографе «Optima 450w», 1,5Тл («Дженерал Электрик», США). Общее время сканирования всего тела, включая шею, грудную, брюшную полость и таз, в зависимости от роста пациента составляет 34—40 мин, из них ДВИ — 18—23мин. Подробно протокол сканирования всего тела описан в нашей предыдущей публикации [10].

За истекший период выполнено 256 МРТ-ДВИ всего тела у 165 пациентов с лимфомами и 36 исследований у 23 пациентов с другими злокачественными опухолями (рак предстательной и молочной желез, шейки матки, яичников, меланома) и заболеваниями (лихорадка неясного генеза, миелофиброз). При лимфомах МРТ-ДВИ всего тела выполняли до начала лечения с целью определения исходной распространенности опухолевого процесса (стадирование) и после окончания химиотерапии с целью оценки эффективности лечения (рестадирование) (см. рис. 6). Преобладание пациентов с лимфомами связано с выполнением НИР «Разработать и внедрить метод определения распространенности опухолевого процесса, прогнозирования и контроля эффективности лечения злокачественных лимфом на основе использования диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографии» (2013—2017 гг.). Показана более высокая диагностическая эффективность МРТ-ДВИ всего тела при стадировании лимфом по сравнению с КТ [10].

Заключение

МРТ является высокоинформативным и безопасным томографическим методом лучевой диагностики. По сравнению с КТ метод имеет ряд существенных преимуществ, обусловливающих более широкое его использование в клинической практике. Грамотное применение МРТ требует учета показаний и противопоказаний, а также адаптации протокола сканирования в соответствии с конкретной клинической задачей. Достаточно новой высокоинформативной методикой МРТ является ДВИ. Высокая контрастная разрешающая способность и отсутствие ионизирующего излучения делают метод МРТ- ДВИ особенно подходящим для исследования всего тела, особенно у пациентов с онкологическими заболеваниями.

Контактная информация:
Хоружик Сергей Анатольевич — к. м. н., доцент.

РНПЦ онкологии и медицинской радиологии
им. Н. Н. Александрова.
223040, а/г Лесной, Минский район;
сл. тел.: (+37517) 26S-56-81.
Конфликт интересов отсутствует.

Ключевые слова: диффузионно-взвешенное исследование, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография

Автор(ы):
Хоружик С. А.

Медучреждение:
РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова Минздрава Республика Беларусь