Принципы работы МРТ

С быстрым развитием глобальных технологий было изобретено много техник обработки изображений, таких как компьютерная томография, рентгенография, а так же МРТ визуализация. Медицинская визуализация - это технология, которая используется для получения изображений тела человека для медицинских целей, таких как диагностика или исследование заболеваний. Визуализация также используется для медицинских научных исследований, например, с использованием технологии МРТ, ученые успешно получили трехмерное изображение мозга человека, что помогло им в изучении функций и структуры этого важнейшего органа человеческого тела.

Что такое МРТ?

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - является одним из современных методов лучевой диагностики, позволяющим неинвазивно получать изображения внутренних структур тела человека.

Важнейшим преимуществом МРТ по сравнению с другими методами лучевой диагностики является отсутствие ионизирующего излучения и, как следствие, эффектов канцеро- и мутагенеза, с риском возникновения которых сопряжено воздействие рентгеновского излучения.

МРТ является единственным методом неинвазивной диагностики, обладающим высокой чувствительностью и специфичностью при выявлении отека и инфильтрации костной ткани.

Развитие МР-спектроскопии и диффузионной МРТ, а также создание новых органотропных контрастных препаратов является основой развития «молекулярной визуализации» и позволяет проводить гистохимические исследовании in vivo.

Физический принцип МРТ

МРТ как способ исследования основана 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.

Ядра атомов водорода - протоны - имеют магнитные свойства, которые могут быть использованы для создания изображений.

Теперь подробнее. Человеческое тело на 80% состоит из воды. Молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Все атомы состоят из ядер, вокруг которых существует определенное количество орбит электронов. Ядро атома водорода - протон - излучает импульсы, использующиеся для получения MР-изображений.

Протоны обладают свойством, которое называется спин (от англ. - вращение). Его можно представить, как некий фактор, заставляющий протон вращаться вокруг собственной оси и вести себя наподобие небольшого двухполюсного магнита.

В магнитном поле ось вращения может ориентироваться по направлению силовых линий либо против него, подобно тому, как притягиваются или отталкиваются полюса реальных магнитов.

На практике большинство протонов ориентировано по направлению силовых линий магнитного поля. Применение пучка радиоволн при MPТ нарушает это равновесие. Когда излучение отключается, протоны начинают возвращаться в исходное состояние, которое различно для разных типов тканей. При этом они излучают импульсы энергии, которые фиксируются MP-томографом. На основе этих данных и строится томограмма.

Принцип, по которому можно построить изображения, состоит в том, что различные органы или ткани внутри человеческого тела имеют разное количество молекул воды, а значит и реагируют на электромагнитные волны с разной скоростью. Используя компьютер для расчета, можно получить изображения органов и тканей как раз на основании этой скорости реакции.

О томографах

Томограф представляет собой большой магнит. По силе магнита сканеры разделяются на низкопольные (до 0.5Тл), среднепольные (от 0.5Тл до 1.0Тл), высокопольные (от 1.0 до 3.0Тл) и сверхвысокопольные (более 3.0Тл). Наибольшее распространение в клинической практике получили 1.5Тл томографы, в большинстве случаев позволяющие получить исчерпывающую информацию о структуре тканей и органов.

Процесс получения изображений при МР-томографии более длительный по сравнению с другими исследованиями (УЗ-диагностика, рентген и КТ), в среднем сканирование одной области составляет около 20 минут, на протяжении которого пациент должен лежать неподвижно. Высокопольные МР-системы (1.5Тл) обладают сравнительно быстрой способностью получения и обработки изображения по сравнению с низкопольными магнитами.

При длительном сканировании радиочастотное излучение может вызвать у пациента чувство жара, для предотвращения чрезмерного нагрева тканей в современных томографах установлена защита, ограничивающая силу радиочастотного импульса, в соответствии с международными стандартами безопасности.

МР-томографы подразделяются на «открытый» и «закрытый» типы. Для первого вида характерно отсутствие замкнутой апертуры, что играет важную роль для пациентов с клаустрофобией, но такие томографы как правило обладают низкой силой магнитного поля, а, следовательно, и разрешением, кроме того исследования выполняются более длительное время. Абсолютное большинство томографов в клинической практике - закрытого типа. В закрытом томографе пациент почти полностью находится в закрытой апертуре, что позволяет добиться высокой разрешающей способности и скорости сканирования.

Что показывает МРТ

Магнитно-резонансная томография с успехом применяется для диагностики заболеваний:

• головного мозга;
• позвоночника;
• щитовидной железы;
• печени;
• желчного пузыря и протоков;
• поджелудочной железы;
• почек;
• селезенки;
• суставов;
• спинного мозга;
• сосудов головы, шеи, брюшной области;
• органов малого таза;
• мягких тканей;
• и т.д.

Все вышеописанные анатомические структуры отлично визуализируются на МР-снимках. Результаты диагностики позволяют с высокой точностью выявить отклонения в работе исследуемых органов.

В каких случаях назначают МРТ

Широкие возможности магнитно-резонансной диагностики делают ее применение незаменимым в случае:

• необходимости постановки первичного диагноза;
• проведения комплексного обследования;
• подготовке к хирургическому вмешательству;
• отслеживания эффективности применяемой терапии и методов лечения.

В каждом отдельно взятом случае выбор диагностической методики осуществляется лечащим врачом. Магнитно-резонансная томография чаще других методов применяется для выявления заболеваний и травм мягких тканей.

Методика МРТ незаменима для диагностики:

Магнитно-резонансное сканирование способно четко выявить границы и размеры опухоли, а также степень ее прорастания в мягкие ткани. Ни одна другая методика лучевой диагностики не способна дать такую четкую и детализированную картину заболеваний.

МРТ также дает возможность с большой долей вероятности определить характер опухоли. Злокачественные новообразования имеют нечеткие границы и прорастают в окружающие ткани. Доброкачественные новообразования, как правило, четко дифференцированы от здоровых тканей.

Большая точность магнитно-резонансной диагностики позволяет визуализировать такие небольшие по размеру анатомические структуры, как гипофиз и турецкое седло. Также МРТ с контрастированием головного мозга имеет высокую эффективность для диагностики демиелинизирующих заболеваний (рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и др.), так как позволяет четко увидеть строение измененных нервных тканей.

Изображение мозга, полученное с помощью МРТ головного мозга с контрастом, отличается особой четкостью, так как магнитные волны плохо отображают твердые анатомические структуры, и на снимках мозга отсутствуют артефакты от костей черепа.

• Новообразований.
• Заболеваний головного мозга.
• Заболеваний межпозвонковых дисков.