Методические пособия по магнитно-резонансной томографии

Принцип работы МР томографа

Рисунок №2. Схематическое изображение принципов работы МР томографа.

Пациента укладывают на выдвигаемый стол и помещают внутрь устройства.

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

Далее следует облучение исследуемого пациента радиоволнами. Частота радиоволн подбирается с тем условием, чтобы в теле человека частицы с положительным зарядом были способны поглощать некоторый уровень энергии радиоволн и изменять направленность электромагнитных полей относительно статического магнитного поля. После этого протоны начинают обратную трансформацию в первоначальное состояние, при этом они способны излучать энергию. Именно эта энергия обуславливает возникновение электрического тока в принимающих катушках аппарата МРТ.

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

Характеристика томограммы зависит от плотности протонов, времени продольной релаксации (сплин-решетчатой) и времени поперечной релаксации (спин-спиновой).

Время релаксации оказывает основное влияние.

В зависимости от порядка и характеристики генерируемых импульсов различают два варианта получения МР изображения. А именно:

• Спин-решетчатый. Продольная релаксация (Т1) – основной анализируемый объект. Построение изображения основано на различии времени релаксации разных тканей. От тканей с коротким временем релаксации идет наиболее сильный сигнал. Изображение в этом случае будет светлым. И наоборот, ткани, обладающие длинным временем релаксации, на снимке будут выглядеть темнее;
• Спин-спиновой вариант. Связан с построением изображения на основе получения сигнала от тканей о времени поперечной релаксации (Т2). Здесь способ противоположный спин-решетчатому. Маленькое время поперечной релаксации обуславливает получение слабого сигнала и соответственно, темную картинку на полученном изображении.

Рисунок № 3. МРТ исследование головного мозга.

Магнитно-резонансная томография головного мозга с контрастным веществом

Для более детального исследования головного мозга иногда необходимо ввести пациенту внутривенно контрастное вещество. Благодаря этой процедуре различные ткани на экране компьютерного монитора приобретают разную окраску, что позволяет врачу-диагносту поставить диагноз более точно.

Для того чтобы избавить пациента от шума, который производит установка магнитного резонанса в процессе работы, ему предлагаются наушники. Есть еще один малоприятный момент: магнитно-резонансное оборудование с позиции пациента – это абсолютно замкнутое пространство, в котором многие испытывают сильный дискомфорт. Врач в этот момент находится в другом помещении, и единственная возможность для связи обследуемого с ним – переговорное устройство.

Если процедуре МРТ мешает клаустрофобия пациента, выход один: использование установки открытого типа; такие тоже существуют. Это позволит чувствовать себя комфортно и не испытывать неприятных эмоций. Магнитно-резонансная терапия позволяет получать изображения любых органов, включая и те, что недоступны к исследованию другими методами. Там, где рентгеновский снимок или УЗИ оказываются недостаточно информативными, сканирование методом МРТ позволяет получать хороший результат.

Особенно важными оказываются возможности МРТ при исследовании головного и спинного мозга, для оценки имеющихся в них болезненных или возрастных изменений. На сегодняшний день магнитно-резонансная терапия – самый совершенный и точный метод для подобных исследований. Если для других исследований пациентам нужно специально готовиться (не завтракать, выпить определенный объем минеральной воды и пр.), то для процедуры МРТ в подобных неудобствах нет необходимости. Все, что требуется, — просто спокойно лежать на кушетке, задерживать дыхание по команде врача или не глотать.

Как проводится исследование МРТ

Пациенту нет необходимости специально готовиться к процедуре магнитно-резонансной томографии. Исключением является обследование органов малого таза. Перед сканированием следует поесть; прием лекарств, назначенных врачом, прерывать не нужно. Сама процедура абсолютно безболезненна.

На пациенте должна быть одежда без металлических деталей (молнии, кнопки и пр.). Прежде чем лечь на кушетку, нужно избавиться от всех лишних аксессуаров – ювелирных изделий, часов, бижутерии, заколок и шпилек для волос. Если имеются зубной протез, парик или слуховой аппарат, их тоже необходимо снять. Иными словами, на пациенте не должно быть ничего, что содержит металл.

Дело в том, что металлические предметы влияют на характеристики магнитного поля, генерируемого установкой, в результате чего снимки могут получиться некачественными. Кроме того, магнитное поле может вывести из строя, к примеру, электронные наручные часы. В ситуациях, когда в организме пациента имеются неотделимые металлические элементы (сердечный клапан, кардиостимулятор, искусственный сустав, несъемный зубной протез и пр.), следует сообщить об этом врачу. Наличие металла в организме во время процедуры МРТ может не только ухудшить качество снимка, но и создать угрозу здоровью.

В процессе сканирования методом МРТ исследуется какая-либо конкретная область организма. Пациент принимает горизонтальное положение на кушетке, которую помещают в узкий тоннель томографа. В течение всей процедуры необходимо сохранять неподвижность, в этом тоже состоит залог качественного результата.

Открытие эффекта ядерного магнитного резонанса

Около 60 лет назад, в 1952 году, Ф. Блох и Э. М. Парсел, ученые Гарвардского и Стэндфордского университетов, стали лауреатами Нобелевской премии. Высокая награда досталась им потому, что они открыли эффект ядерного магнитного резонанса, суть которого состоит в следующем: при помещении в магнитное поле ядра некоторых атомов демонстрируют способность поглощать энергию электромагнитного импульса, преобразовывать ее в радиосигнал и излучать по окончании импульса. Данное явление имеет место в случаях, когда частота электромагнитного импульса соответствует индукции магнитного поля, и носит название ядерного резонанса.

Прошло более 30 лет, пока ядерный магнитный резонанс стал использоваться в медицинских целях. В частности, на международном конгрессе радиологов в 1982 году в Париже широкой общественности были представлены первые МР-томографы, действовавшие на основе принципа магнитного резонанса ядер самого распространенного в живой природе элемента – водорода.

Как оценивают результаты магнитно-резонансной томографии

В основе любой диагностики лежит комплексный подход. «Свежие» результаты МРТ сравниваются с предыдущими, а также с данными УЗИ и рентгеновских снимков. Нелишними окажутся данные лабораторных анализов крови и амбулаторная карточка со всеми записями, ведущимися на протяжении многих лет. Именно так и рождается правильный диагноз.

МРТ, как и любое другое исследование, следует проводить строго по назначению лечащего врача. Только специалист может определить, в какой мере пациент нуждается в данном виде диагностики. Нередко случается так, что первое исследование не является окончательным для постановки правильного диагноза; требуются дополнительные МРТ-процедуры. Такое случается нечасто; обычно результаты магнитно-резонансной томографии бывают готовы через несколько минут.

Противопоказания

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

Абсолютные противопоказания

• установленный кардиостимулятор (изменения магнитного поля могут имитировать сердечный ритм)
• ферромагнитные или электронные имплантаты среднего уха
• большие металлические имплантаты, ферромагнитные осколки
• ферромагнитные 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 (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)
• 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.[неавторитетный источник?]

Метод

Аппарат для магнито-резонансной томографии

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 на базе гадолиния или оксидов железа.

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 возбужденных протонов.

Первые томографы имели индукцию магнитного поля 0,005 Тл, однако 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.