Компьютерная и магнитно-резонансная томография. Мрт картина


Получение МРТ изображения | МРТ

Физические основы дают нам представление о  источнике сигнала, который затем преобразуется в МРТ изображение. МРТ в СПб дает широкие возможности, так как в любом МРТ аппарате заложено множество программ, которые надо умело использовать для получения надлежащего качества изображения. Открытый МРТ всегда слабее, но этот недостаток компенсируется более длительным временем исследования.

Импульсные МРТ последовательности

МРТ получают с помощью импульсных последовательностей, представляющих собой чередование радиочастотных импульсов и градиентных магнитных полей через определенные временные интервалы, измеряемые в миллисекундах. Любая импульсная последовательность состоит из подготавливающего (возбуждающего) модуля, считывающего модуля и завершающего модуля. В процессе подготовки радиочастотный импульс возбуждает систему. Угол возбуждения определяется амплитудой импульса. Второй радиочастотный или градиентный импульс рефазирует систему. Поэтому условно все импульсные последовательности можно разделить на  радиочастотные и градиентные, причём те и другие могут быть обычными и ускоренными. В процессе считывания происходит измерение сигнала. Завершающий модуль необходим для восстановления системы.

К радиочастотным МРТ импульсным последовательностям относят  «спин – эхо» и «инверсия – восстановление».

Импульсная последовательность  “спин – эхо” (SE) представляет собой последовательность из 90°- и 180°- импульсов, которые вновь подаются через интервал времени повторения (TR). 90°- импульс приводит к возбуждению системы: продольная намагниченность (Mz) переходит в плоскость X-Y, а поперечная намагниченность (Mx-y) начинает прецессировать с Ларморовской частотой. Затем начинается релаксация. В условиях неоднородности магнитного поля (техническая неоднородность поля магнита и действие малых магнитных полей спинов друг на друга) расфазировка идет с небольшой разницей в частоте прецессии отдельных спинов. При этом  за время  до прихода 180°- импульса  “быстрые” спины уходят на некоторый угол от  “ медленных” так как последние не успели релаксироваться до такой степени. 180°- импульс переворачивает конус прецессии, т.е. меняет направление прецессирования на противоположное. Тогда  “быстрые” спины вновь догоняют  “медленные” и в какой-то момент произойдет повторное сфазирование, т.е. появится поперечная намагниченность. Как следствие возникает сигнал в приемной катушке, обозначаемой ЭХО. От 90°- импульса до эха проходит время равное 2t и называемое эхо – задержкой (TE).

Получение МРТ изображения 1

Последовательность спин-эхо и графическое описание намагниченности

 

Считываемый МРТ сигнал в общем случае сложным образом  зависит от Т1 и Т2 тканей, но поскольку Т2 той же ткани всегда существенно меньше, чем Т1, можно получать МРТ, зависящие от одной из магнитных характеристик. При коротких ТЕ (менее 30 мс) повторное сфазирование большинства протонов не успевает произойти и сигнал практически не зависит от Т2 тканей. В этом случае длительное TR определяет зависимость от протонной плотности, напротив, при коротком ТR  получаемые МРТ типично Т1-зависимые (Т1-взвешенные). С уменьшением TR:

  • Сократится время МРТ
  • Увеличится Т1-взвешенность
  • Уменьшится отношение S/N
  • Уменьшится число срезов
  • Увеличится поглощённая энергия

Достичь Т2-взвешенных МРТ можно лишь при достаточно больших TR (более 2000 мс) и ТЕ (более 100 мс).

 

Современные томографы позволяют подавать не один 180°- импульс после 90°, а серию. Такой вариант МРТ со  “вставочными” 180°- импульсами называется  “множественное эхо” (MSE, или , по имени авторов Carr-Purcell-Meiboom-Gill – сокращенно CPMG). Количество  “вставочных” импульсов обозначается ETL (Echo Train Length). Тогда на одном уровне получают серию МРТ изображений, от преимущественно зависимых от протонной плотности до глубоко Т2-взвешенных. Вариант MSE дает возможность количественно определять Т2, исходя из амплитуды сигналов в выбранной точке от каждого из изображений, что рассчитывается автоматически по формуле, заложенной в программном обеспечении томографа. Кроме того, он применяется для сегментации К-пространства.

Импульсная МРТ последовательность “инверсия-восстановление” (IR) представляет собой чередование 180°- импульса и 90°- импульса. Через интервал TR их чередование повторяется. Первоначальный 180°-импульс переворачивает вектор М в положение –Мz (переводит все спины в антипараллельные), не вызывая ответного сигнала в приемной катушке. Однако он создает отрицательную точку отсчета на оси Z, от которой начинается процесс спин – решетчатой релаксации. Через интервал ТI, называемый инверсионной задержкой, следует 90°- импульс, называемый считывающим. Вместо 90°-импульса можно использовать и градиентный a-импульс, тогда последовательность по типу станет градиентной. За период времени TI происходит восстановление продольной намагниченности. Степень восстановления зависит от Т1 ткани. Т1 зависимость МРТ типа IR всегда высокая.

Изменения интервала TI, необходимого для восстановления, меняют отображение тканей в серой шкале. При TI короче Т1 данной ткани продольная намагниченность не успевает перейти через нулевую линию серой шкалы и эта ткань остается темной. Для усиления Т1-взвешенности МРТ используют усложненный вариант IRSE, когда после 90°-импульса следует еще один 180° с тем же смыслом, что и  в последовательности  “спин – эхо”.

Варианты МРТ с короткими TI называются STIR.

Получение МРТ изображения 2

Общий принцип МРТ последовательности STIR

 

 

 

Особенно важно для диагностики использование нулевой точки, когда при ТI равной In2·T1 или 0,69, Т1 ткань теряет свою контрастность. Таким путем можно подавить нежелательный сигнал от жира, так как он имеет короткое Т1 (порядка 210-220 мс). TI выбирается в зависимости от магнитной индукции МР томографа, для 1,5Т равное 150 мс; 1,0Т – 140 мс; 0,5Т – 120 мс. Подавление нежелательного сигнала от жира имеет широкое применение при МРТ позвоночника, внутренних органов, суставов, орбит.

 

Получение МРТ изображения 3

МРТ последовательность спин-эхо и графическое описание намагниченности.

 

 

В градиентных (GRE)  импульсных последовательностях возбуждающий импульс (a-импульс), как правило, меньше 90°. Оптимальный угол, обеспечивающий наибольшее восстановление продольной намагниченности, называется углом Эрнста (Richard R. Ernst, род. 1933, лауреат Нобелевской премии по химии 1991 г.). Угол Эрнста рассчитывается как cos a = exp (-TR/T1). В процессе считывания, которое происходит во время образования ССИ, подаются дефазирующий градиент, а затем равный ему, но противоположно направленный рефазирующий градиент. В результате формируется эхо. Завершающий модуль или отсутствует или заполняется дополнительными градиентами, иногда и радиочастотными импульсами.

 

Получение МРТ изображения 4

Градиентная МРТ импульсная последовательность

Градиентные МРТ последовательности подразделяются на получаемые в устойчивом состоянии и в неустойчивом состоянии.

Если TR короче Т1 и Т2 ткани после серии импульсов наступает устойчивое состояние (steady state), при котором продольная и поперечная намагниченности сосуществуют. Поскольку смешанная МРТ взвешенность изображения нежелательна, устраняют (“разрушают”) поперечную, либо продольную намагниченности.

Поперечную намагниченность удается устранить путем дополнительного приложения градиента разрушающего эхо. Он подаётся в завершающем модуле в направлении кодировки выбора слоя. Такая МРТ последовательность имеет следующие акронимы: FLASH (Siemens), SPGR (GE), T1-FFE (Philips), T1-FAST (Marconi), GE (Hitachi), FE (Toshiba). Ускоренный вариант МРТ получают сегментацией к-пространства (см. дальше).

Т2-взвешенные изображения МРТ можно получить двумя вариантами. В первом варианте для увеличения поперечной намагниченности в завершающем модуле в направлении кодировки фазы подаётся рефокусирующий градиент. С каждым последующим возбуждающим импульсом остаётся избыточная поперечная (отчасти и продольная) намагниченность. Выраженная Т2-взвешенность достигается только при очень коротких значениях TR и TE. Акронимы такой МРТ последовательности: FISP (Siemens), GRASS (GE), FFE (Philips), GFEC (Hitachi). Во втором варианте Т2-взвешенное МРТ изображение строится из наложившихся друг на друга эхо от первого и последующих импульсов. Такое возможно только при маленьких углах возбуждения и очень коротких TR. Импульсные последовательности данного типа называют градиентными Т2-взвешенными с усиленной контрастностью. Используются следующие акронимы: PSIF (Siemens), SSFP (GE), CE- T2-FFE (Philips). Данные импульсные МРТ последовательности отличается Т2-взвешенностью, однако из-за низкого сигнала и выраженной чувствительности к двигательным артефактам практически не применяется.

Тип взвешенности градиентных МРТ последовательностей зависит не только от TR и ТЕ, но и от угла возбуждения. Чем ниже угол возбуждения, тем более Т2-взвешенное МРТ изображение получается.

 

Построение изображения

Благодаря импульсным МРТ последовательностям можно получить сигналы, исходящие от ядер. Чтобы построить МРТ изображение, надо узнать расположение этих ядер в объекте. Для этого используют градиенты. Градиенты представляют собой слабые магнитные поля, периодически накладываемые на основное поле. Их сила лежит обычно в пределах 10 – 45 мТ/м. Градиенты подаются по трём осям пространства.

 

Кодировки градиентов по осям.

 

поперечная сагиттальная корональная
X частота срез фаза
Y фаза фаза срез
Z срез частота частота

 

Одновременно с радиочастотным импульсом подается градиент  выбора слоя. Градиент создает ступенчатую неоднородность поля. Тогда только в одной из  “ступенек” магнитная индукция будет соответствовать резонансной частоте. В соседних  “ступенях” она будет выше или ниже, а следовательно явления ЯМР в этих слоях происходить не будет. Благодаря этому градиенту выбирается срез в плоскости, перпендикулярной его подачи. Например, если градиент направлен по оси Z (вдоль тела пациента), то томограммы получатся в поперечной плоскости. Такой вариант получения срезов обозначается как 2D.

 

Получение МРТ изображения 5

Принцип действия градиента выбора слоя

После выбора слоя надо определить положение ядер внутри его. Это достигается кодировкой фазы и частоты. Фазовый градиент включается кратковременно после каждого эха  шагами вдоль пространства. С каждым шагом меняется амплитуда градиента. Согласно уравнению Лармора, с увеличением силы магнитного поля возрастает частота прецессии. Следовательно фаза (f = wt) от одного градиента к соседнему будет меняться на величину Df. Чем больше число шагов, тем выше разрешение, то есть число линий матрицы. С каждым шагом осуществляется повторение импульсной последовательности. В момент подачи фазового градиента записи сигнала не осуществляется, но он «подготавливает» протоны. Пространственное разрешение в направлении фазового градиента зависит от  числа его шагов.

Частотный или, иначе, считывающий градиент включается в третьей плоскости в момент образования эха. Его амплитуда нарастает в пространстве слева направо с постоянной скоростью. Частота прецессии будет увеличиваться пропорционально силе градиента (w = gB). В каждом пикселе будут присутствовать частоты (частотный спектр) соответственно его ширине. Следовательно, пространственное МРТ разрешение в направлении считывающего градиента зависит от ширины окна сбора данных (частотное разрешение) и силы считывающего градиента, а в общей форме, ещё и от гиромагнитного соотношения.

В конечном итоге, считываемый МРТ сигнал от каждого пиксела несёт в себе информацию о его амплитуде, частотном спектре и угловой частоте. В процессе записи МРТ сигнала происходит анализ данных параметров методом Фурье-преобразования. Если X и Y компоненты сигнала построить как функцию числа шагов фазового градиента (n) и времени (TR), то кривая будет представлять собой синусоиду, ускоряющуюся по краям и замедляющуюся к центру. Анализ Фурье (Joseph Fourier, 1768-1830, французский математик и физик) представляет её в виде серий синусов и косинусов, называемых сериями Фурье. Тогда, исходя из частот, можно рассчитать, какой амплитуды градиенты были приложены к протонам, а следовательно, выяснить их положение в пространстве.

Кодировка изображения возможна еще в варианте 3D, когда вместо градиента выбора слоя подается набор фазовых градиентов в этом направлении. В результате заметно улучшается отношение сигнал – шум. Однако, число срезов (вернее, разделений слоя) кратно увеличивает время томографии, а отношение сигнал – шум (S/N) возрастает только на корень из кратности увеличения числа срезов. Например, увеличение числа срезов с 4 до 16 в 4 раза увеличивает время МРТ сканирования и только вдвое улучшает отношение сигнал – шум. Следовательно, методика 3D неприменима с длительными интервалами TR, ибо время томографии выйдет за разумные пределы. В сочетании с быстрыми последовательностями методика 3D даёт возможность получать тонкие срезы, что особенно важно для МР ангиографии.

 

Манипуляции первичной матрицей

Матрица – это число измеряемых линий, она состоит из рядов и колонок. До момента Фурье-преобразования (то есть реконструкции) матрица состоит из первичных данных, собираемых в процессе  считывания сигнала. Эта первичная МРТ матрица еще называется К-пространством.

 

Получение МРТ изображения 6

Принцип построения первичной матрицы. Слева – фазовые градиента, справа – дефазировка по линиям матрицы

 

Горизонтальная ось К-пространства соответствует шагам фазового градиента и определяет время МРТ . Амплитуда градиента строится по вертикальной оси. Таким образом, каждый шаг фазового градиента представлен значением К, пропорциональным силе градиента кодировки фазы. К-пространство состоит из полного набора градиентов кодировки фазы разной амплитуды, от самого слабого в начале, к самому сильному в середине и опять к самому слабому в конце. Кроме того, К-пространство еще симметрично, то есть имеет положительную и отрицательную половины.

Поскольку МРТ матрица симметрична (положительные шаги градиента и отрицательные являются зеркальным отображением), можно использовать только одну половину матрицы, математически реконструируя вторую. Чтобы избежать артефактов от движения, МРТ матрица должна быть чуть больше 1/2. Такая методика называется половинным сканированием или половинным Фурье-преобразованием. Время томографии сокращается почти вдвое, но отношение сигнал-шум ухудшается на Ö2. В практической работе матрицу частично редуцируют когда больной не в состоянии лежать длительное время.

Можно редуцировать МРТ матрицу и по краям,  где приложены слабые градиенты. Тогда построение МРТ изображения идет за счет срединной части К-пространства, а  по краям представляется как ноль. Это почти не сказывается на контрастности МРТ изображения и лишь в небольшой степени на пространственном разрешении, так как первичная МРТ матрица не совпадает с матрицей конечного МРТ изображения. Время МРТ сокращается на 10 – 30%, но за счет небольшого ухудшения отношения сигнал – шум.

Манипуляции МРТ матрицей лежат в основе так называемых  “ускоренных” последовательностей. Понятие  “ускоренные” отражает не только короткое время МРТ, но и принципиально новые качественные возможности.

В turbo (синонимы: fast, RARE) вариантах после 90°-импульса идет несколько 180°- импульсов. После каждого из формирующихся эхо считывается сигнал. Однако в отличии от обычного МРТ типа MSE на каждое эхо приходится не один, а несколько шагов фазового градиента, другими словами несколько К-профилей. Чем больше число 180°-импульсов (значение ETL или иначе turbo-фактор), тем короче время МРТ. Истинное МРТ изображение отражает одно  “эффективное” эхо, комбинируемое из нескольких. Как правило, МРТ последовательность tSE используется Т2-взвешенного типа и мало отличается от классического по изображению. Однако очень высокий турбо-фактор (больше 20 при линейном профиле) приводит к деформации МРТ изображения. Турбо-методика возможна и с двумя эхо, например последовательность DEFSE (Siemens). Сокращение времени МРТ позволяет сочетать tSE c матрицей 512 х 512. Т1-взвешенные tSE МРТ используют гораздо реже, так как с увеличением турбо-фактора пропорционально уменьшается число срезов. Сочетание половинного Фурье-преобразования с tSE-методикой получила сокращение HASTE. Эффективно применять турбо-методику в последовательности IRTSE, так как время МРТ существенно сокращается.

Turbo вариант градиентных МРТ последовательностей – turbo FLASH ( Siemens), Rapid SPGR (GE), TFE ( Philips) и т.д. – также отличается от обычных градиентных заполнением нескольких линий матрицы. Методика EPI (эхо – планар), отличается тем, что все или много шагов фазового градиента заполняются за один интервал TR. Она требует сильных градиентов. EPI бывает любого типа МРТ взвешенности и в сложных комбинациях. В частности, импульсная последовательность, использующая переслоение EPI и tSE, получила наименование GRASE. Перед  возбуждающим импульсом в подготавливающем модуле можно дать 180°- импульс, что приведет к усилению  Т1-взвешенности МРТ по аналогии с последовательностью IR. Этот тип турбо-градиентной МРТ последовательности имеет акронимы MPRAGE (Siemens), IR FGR (GE).

МРТ матрица может быть сокращена также в направлении частотного (считывающего) градиента. Эхо представляет собой симметричное нарастание и снижение сигнала. Поэтому можно считывать 60 – 80% эха, достраивая недостающую часть. Большого выигрыша во времени частичное эхо не дает, в отличии от сокращения К-пространства в направлении фазового градиента. Однако, чем короче ТЕ, тем меньше выражена дефазировка от движений. Поэтому метод нашел применение в МР ангиографии.

www.mri-kholin.ru

Магнитно резонансная томография (МРТ) для чего проводится?

Метод магнитно-резонансной томографии основан на способности ядер некоторых атомов (в частности, водорода) поглощать передаваемую энергию и переходить на более высокий энергетический уровень. Однако это состояние в соответствии со вторым законом термодинамики нестабильно и стремится восстановиться в своей прежней позиции.

Поэтому энергетически заряженное ядро водорода стабильно только на время действия специального магнита и резонансно с ним в положении (как раз положение атома и изменяется при воздействии магнита). Пока магнит подает некоторый электромагнитный уровень на данную область, ее атомы как бы выстраиваются в сторону вектора магнитного поля.

После окончания действия атомы занимают выгодное положение, излучая лишнюю энергию, которая и фиксируется с последующим конвертированием в изображение. Дифференцировка происходит по времени вращения атомов (времени спина), которое происходит при возвращении в обычное положение атома (положение – понятие относительное, ведь электрон атома находится в постоянном движении). Также ткани отличаются по содержанию ионов водорода.

Томография (перевод с латинского языка: tomia – разрезать, graphia – написание (разрезание – условно, метод не инвазивен) – метод визуализации внутренних сред, который подразумевает послойное изображение определенной области через все слои. Впоследствии томограммы могут быть наложены друг на друга с получением трехмерного изображения, что очень удобно для анализа и семиотики.

Изображение снимка, на котором изображен головной мозг с нормальными показателями

Положительный результат на обследовании это — нормальное расположение и «консистенция» тканей, отсутствие аномальных образований («плюс-тень»), нет кровотечений, гнойных скоплений, тромбов и т.д.

Показания

Показания к проведению магнитно-резонансной томографии очень многочисленны, однако первое, что нужно указать, – МРТ не является базовым методом как в общем плане обследования, так и в инструментальном. Метод относительно дорог, и полученные данные не всегда соразмерны с потраченными средствами, временем.

Магнитно-резонансная томография – один из наиболее информативных методов диагностики головного мозга ввиду его достаточно высокой защищенности от внешних воздействий (в том числе и многих диагностических). Для чего необходимо сканирование?— обследование нервной тканиСостояние после произошедшего острого нарушения мозгового кровообращения (при геморрагическом инсульте метод выбора для нейровизуализации – компьютерная томография)

  • Черепно-мозговая травма (МРТ не является основным методом нейровизуализации – проводится после компьютерной томографии)
  • Обязательно проведение при подозрении на опухолевое, в том числе и метастатическое поражение головного мозга или его оболочек
  • Дегенеративные и демиелинизирующие заболевания головного мозга, в том числе и дисциркуляторная энцефалопатия
  • Эпилепсия первичная или симптоматические судорожные припадки (после проведения электроэнцефалографии)
  • Состояние после оперативного вмешательства на головном мозге или сосудах
  • Различные инфекционные или паразитарные заболевания головного мозга (эхинококкоз, цистицеркоз, метастазы туберкулезной палочки, а также различные абсцессы головного мозга)
  • Подозрение на мозговую причину наличия симптоматической артериальной гипертонии
  • Врожденные аномалии развития головного мозга
  • Гидроцефалия любого генеза

— обследования сосудовДля этого используется магнитно-резонансная ангиография. Суть этого метода заключается в том, что аппарат дифференцирует сигналы от движущихся объектов (кровь в сосудах). Таким образом исследуется кровеносное русло, наличие в нем изменений. Метод является альтернативой инвазивному вмешательству – ангиографии, при которой после введения рентгеноконтрастного вещества проводится рентгеновское исследование, что также несет лучевую нагрузку в отличие от магнитного резонанса.

  • Нарушения мозгового кровообращения, как острые, так и хронические
  • Нарушения развития сосудов головного мозга, артериовенозные мальформации, аневризмы
  • Мигрени, артериальная гипертония
  • Невралгия тройничного нерва
  • Васкулиты

Что может показать исследование

Магнитно-резонансная томография позволяет выявлять структурные изменения и органические нарушения в структуре головного мозга, его оболочек или окружающих тканей. Метод не подходит для функциональной оценки кровотока или электрической активности нервной ткани. Однако в некоторых случаях для определения этиологии заболевания могут быть использованы косвенные признаки или наоборот, исключения органического компонента патологии.

Магнитно-резонансная томография позволяет обнаружить очаги измененной нервной ткани, наличие новообразований, полостей, смещение тканей. Важной характеристикой состояния головного мозга является определение его архитектоники, оценка состояния серого и белого вещества, их взаимоотношений для дифференцировки дегенеративных и демиелинизирующих заболеваний, врожденных пороков развития.

Также проводится магнитно-резонансная томография с использованием контрастирования – гадолиний. Контраст накапливается неоднородно – больше в измененных тканях, что позволяет лучше локализовать очаг поражения.

Преимущества и возможности данного метода исследования

Преимущества магнитно-резонансной томографии многочисленны. В первую очередь это – высокая показательность и информативность исследования, особенно для исследования головного мозга и его сосудов. Важно, что результирующая картина представляется объемной благодаря наложению нескольких томограмм. Метод сам по себе не несет лучевой нагрузки, что исключает стохастические эффекты впоследствии.

Касательно нейровизуализации – многие методы (в том числе УЗИ) являются малоинформативными, т.к. головной мозг защищен костным черепом. Преимущество нейровизуализации для диагностики энцефальных заболеваний в том, что они позволяют точно поставить топический диагноз с прогнозированием возможных будущих нарушений, еще не выявляемых на данной стадии клинически.

МР-семиотика – что это такое, как видны заболевания на снимках

Семиотика – определение прямых или косвенных указателей на тот или иной патологический процесс или конкретную нозологию.

Опухоли и метастатические поражения

В первую очередь опухоль на магнитно-резонансной томограмме выглядит как очаг нервной ткани измененной плотности, причем это может быть как более, так и менее плотная ткань. В зависимости от рода опухоли в ней могут быть кальцинаты, псевдокисты, другие образования. Края опухоли позволяют сказать о ее происхождении и в некоторой степени – о степени злокачественности. Инвазивный рост (пропитывание опухолью нормальной нервной ткани) – относительно плохой прогностический признак. Рост опухоли со значительным оттеснением нервных структур в более-менее неизменном виде – признак опухоли из мозговых оболочек. Метастазы опухолей чаще бывают множественными (в отличие от первичного очага).

МРТ-снимок головного мозга, пораженного метастазами

Наиболее частыми симптомами метастазов являются нарушения речи, параличи, парезы, судороги и нарушения психических функций

Важным прогностическим признаком опухолей является их объемность: они сдавливают окружающие ткани, оттесняя их и разрушая (масс эффект), что может быть причиной как выпадения каких-либо функций, так и появления парциальных или генерализованных эпилептических приступов.

Кроме того, опухоли часто становятся причиной окклюзионных гидроцефалий, которые являются тяжелым осложнением. И если гидроцефалию можно установить с помощью пункционных проб, то МРТ позволяет определить ее уровень.Также для диагностики степени злокачественности опухоли используется диффузионно-взвешенное изображение в МРТ, которое позволяет определять степень диффузии в измененных тканях. Так, опухоли со злокачественным ростом имеют повышенную диффузию.

Острые нарушения мозгового кровообращения

Чаще всего в острейшем периоде для постановки диагноза инсульта применяется компьютерная томография. МРТ исследование же дает информацию о состоянии головного мозга уже после проведенной экстренной терапии. Однако МРТ является более чувствительным методом диагностики, раньше выявляет очаг поражения. При ишемическом инсульте очаг с высоким сигналом соответствует определенной зоне кровоснабжения (чаще в бассейне средней мозговой артерии).

На картине диффузионно-взвешенного изображения изменения могут быть выявлены еще до того, когда они станут заметны в других режимах, в виде повышенного осмоса. При геморрагическом проявляется гиподенсивным сигналом в режиме T1 и гиперденсивным сигналом в режиме T2, возможен масс эффект.

Лакунарный инсульт – своеобразный небольшой ишемический инсульт, чаще в области белого вещества головного мозга – высокой интенсивности очаги до 20 мм в диаметре.О наличии в анамнезе инсульта говорит наличие полости в головном мозге – псевдокисты, которые остаются на месте некротизированной нервной ткани.

Субарахноидальное кровоизлияние выглядит на МР томограмме как очаг в форме серпа, окаймляющий большой полушарие, повторяющий его борозды и извилины, оттесняя нервную ткань с возможным сдавлением желудочков и гидроцефалией.

При эпидуральной гематоме кровь оттесняет нервную ткань, но не повторяет форму головного мозга и отделена от него прослойкой менингеальных тканей. Форма гематомы напоминает линзу.При внутрижелудочковом кровоизлиянии в области желудочка МРТ определяет скопление повышенной плотности.

Дегенеративные и демиелинизирующие заболевания

Для многих дегенеративных заболеваний головного мозга характерны атрофические явления: ткани полушарий несколько уменьшаются, борозды углубляются, желудочки становятся более широкими. Такая картина характерна, например, для дисциркуляторной энцефалопатии.  Определяются диффузные или очаговые изменения в сером или белом веществе.

Для рассеянного склероза характерно определение своеобразной картины МРТ исследования: пунктир над третьим желудочком на сагиттальных срезах, который является ранним признаком рассеянного склероза. Также для этого заболевания характерно появление пространств Вирхова-Робина, которые проявляются очагами нервной ткани со сниженной плотностью вокруг сосудов. При рассеянном склерозе появляются множественные гиперденсивные очаги.

 

МРТ-снимок головного мозга, пораженного склерозом

К основным признакам рассеянного склероза относят слабость и покалывания в конечностях, тазовые расстройства и ухудшение зрения

Абсцесс головного мозга

Картина весьма типична: объемное образование головного мозга, которое не оттесняет окружающие ткани, имеет сниженную плотность, относительно окружающей нервной ткани. Четко определяется капсула вокруг очага, особенно при контрастном усилении. В анамнезе чаще всего есть указание на перенесенный энцефалит.

Снимок, на котором отображаются области головного мозга, пораженные абсцессом

Причиной образования абсцессов чаще всего являются воспалительные процессы в легких (бронхоэктатическая болезнь, эмпиема плевры, хроническая пневмония, абсцесс легкого)

 

Немного истории

Магнитно-резонансная томография – сравнительно молодой метод диагностики заболеваний внутренних органов. Ядерный магнитный резонанс был открыт совсем недавно – в 1946 году учёными США – Феликсом Блохом и Ричардом Пурселлом, которые в 1952 году стали удостоены премии Нобеля в области физики. С тех пор способность некоторых элементов поглощать и впоследствии излучать энергию, возвращаясь в привычное состояние, была использована для получения объемного изображения предметов в 1973 году профессором радиологии и химии из США Полом Лотербуром, который и указал на отличие в МРТ картине опухолевых клеток от нормальных.

Первый аппарат магнитно-резонансной томографии был построен в 1977 году. В 2003 г. Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур стали лауреатами премии Нобеля за совершенствование алгоритмов обработки получаемого сигнала от элементов и получения изображения. Эти и многие другие работы позволяют современным медицинским учреждениям с успехом использовать магнитный резонанс для диагностики многих сложных заболеваний. На современном этапе развития медицины возможности МРТ значительно расширились, что позволяет выявлять заболевания на более ранних этапах развития.

Заключение

Магнитно-резонансная томография является одним из наиболее сильных инструментальных методов диагностики заболеваний головного мозга, обладает высокой чувствительностью и, что важно именно для семиотики заболеваний центральной нервной системы, позволяет с точностью поставить топический диагноз, играющий важную роль в определении дальнейшей тактики ведения пациента.

 

uziprosto.ru

МРТ

МРТ (магнитно-резонансная томография), ядерная магнитно-резонансная томография (ЯМРТ) или магнитно-резонансная визуализация (МРВ) – это используемая в рентгенологии медицинская техника детальной визуализации внутренних структур тела. МРТ использует свойство ядерного магнитного резонанса (ЯМР) отображать ядра атомов тела.

Продолжение ниже ⇓

МРТ сканер – это устройство, в котором пациент лежит внутри большого мощного магнита, где используется магнитное поле для выравнивания намагниченности некоторых ядер атомов и радиочастотные поля для систематических изменений направления этой намагниченности. Это заставляет ядра создавать вращающееся магнитное поле, которое фиксируется сканером – и эта информация записывается, чтобы составить изображение сканируемой части тела. Градиенты магнитного поля заставляют ядра в различных местах вращаться с разной скоростью. Направляя градиенты по разным сторонам можно получить 2D изображение или 3D визуализацию любых изменений.

МРТ делает контрастными различные мягкие ткани тела, что особенно полезно при визуализации мозга, мышц, сердца и раковых опухолей, по сравнению с другими технологиями медицинской визуализации, такими как компьютерная томография (КТ) или рентгенография. В отличие от КТ или традиционного рентгена, в МРТ не используется ионизирующее облучение.

Содержание статьи:

  1. Как работает МРТ
    1. Поляризованная МРТ
  2. История
    1. Нобелевская премия 2003 г.
  3. Применение
    1. Основные виды сканирования МРТ
      1. Т1 -взвешенная
      2. Т2 -взвешенная
      3. Т*2-взвешенная
      4. МРТ спиновой плотности
    2. Специализированные виды сканирования МРТ
      1. Диффузионная
      2. МРТ передачи намагниченности
      3. Т1ρ МРТ
      4. Инверсия - восстановление сигнала свободной воды (FLAIR)
      5. Магнитно-резонансная ангиография
      6. Магнитный резонанс закрытой внутричерепной динамики спинномозговой жидкости (MR-GILD)
      7. Магнитно-резонансная спектроскопия
      8. Функциональная МРТ
      9. В режиме реального времени
      10. Интервенционная МРТ
      11. Моделирование лучевой терапии
      12. Визуализация плотности тока
      13. Фокусированная ультразвуковая терапия под МР-контролем
      14. Многоядерная визуализация
      15. МРТ в режиме изображений, взвешенных по неоднородности магнитного поля (SWI)
      16. Другие техники специализированной МРТ
    3. Переносные приборы
    4. МРТ и КТ
    5. Экономика МРТ
  4. Видео об МРТ
  5. Безопасность
    1. Магнитное поле
    2. Стимуляция периферических нервов
    3. Повышение температуры, вызванное поглощением радиоволн
    4. Шум
    5. Криогенные вещества
    6. Контрастные вещества
    7. Беременность
    8. Клаустрофобия и дискомфорт
    9. Управление
    10. Европейская директива по физическим веществам

Как работает МРТ

Аппараты МРТ используют тот факт, что ткани человеческого тела содержат большое количество воды (и, следовательно, протонов), которые выравниваются в широком магнитном поле. Каждая молекула воды содержит два ядра, или протона, водорода. Когда человек находится внутри сканера с мощным магнитным полем, средний магнитный момент множества протонов выравнивается под действием поля. Высокочастотный ток, который включается ненадолго, создает переменное электромагнитное поле. Частота этого электромагнитного поля, известная как резонансная частота, достаточна, чтобы при поглощении повернуть спины протонов в магнитном поле. После выключения электромагнитного поля, спины протонов возвращаются в термодинамическое равновесие, и объемная намагниченность выравнивается по статическому магнитному полю. Во время этой релаксации генерируется радиочастотный сигнал (электромагнитная радиация в радиочастотном диапазоне), который может быть измерен с помощью приемника.

Информация об источнике сигнала в 3D пространстве может быть получена с помощью применения дополнительного магнитного поля во время сканирования. В этом заключается идея К-пространства – 3D изображение, сложенное из многочисленных 2D изображений. Эта 3D визуализация может также давать изображения любой плоскости. Доктор может вращать изображение и манипулировать им, чтобы иметь возможность обнаружить даже самые крохотные изменения структур тела. Поля, генерируемые электрическими токами, которые проходят через градиентные катушки, заставляют силу магнитного поля варьироваться в зависимости от расположения магнита. Поскольку это также делает частоту испускаемого радиосигнала предсказуемо зависимой от ее источника, распределение протонов в теле можно математически вычислить из сигнала, обычно, при помощи обратного преобразования Фурье.

Протоны в разных тканях возвращаются к состоянию равновесия с разными скоростями. Параметры тканей, включая плотность спина, время Т1 и Т2 релаксации, поток и спектральные сдвиги, могут быть использованы для построения изображений. При изменении настроек сканера, этот эффект используется для создания контраста между различными типами тканей тела или между другими веществами, как в функциональных, так и в диффузионных магнитно-резонансных томографах.

Контрастные вещества МРТ могут быть введены внутривенно, чтобы улучшить визуализацию кровеносных сосудов, опухоли или воспаления. Контрастные агенты также могут быть непосредственно введены в сустав в случае артрограмм, при МРТ суставов. В отличие от КТ, магнитно-резонансная томография не использует ионизирующее излучение и, как правило, является безопасной процедурой. Тем не менее, сильные магнитные поля и радиоимпульсы могут повлиять на металлические имплантаты, в том числе кохлеарные имплантаты и кардиостимуляторы. В случае кохлеарных имплантатов, Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США одобрило некоторые имплантаты как совместимые с МРТ. В случае кардиостимуляторов, результаты могут иногда привести к летальному исходу, поэтому пациентам с такими имплантатами, как правило, МРТ противопоказана.

Поскольку градиентные катушки находятся внутри туннеля сканера, между ними и катушками основного поля действуют силы, которые являются причиной шума, слышимого во время операции. Если не прикладывать усилия к подавлению шума, он может достигать 130 децибел (дБ) в сильном поле.

МРТ используется для исследования любых частей тела и особенно эффективна для тканей с высоким содержанием ядер водорода и малым контрастом плотности, таких как мозг, мышцы, соединительная ткань и большинство опухолей.

МРТ сканеры требуют наличия магнитного поля с двумя характеристиками: однородной индукцией поля и напряженностью поля. Магнитное поле не может изменяться более чем на 1/10000 от 1%, а напряженность поля варьируется в пределах от 0,2 до 3 Тл в современных, клинически используемых сканерах. В исследовательских сканерах напряженность может достигать 7 Тл. Более низкая напряженность может быть получена при использовании постоянных магнитов, которые часто применяются в «открытых» МРТ сканерах для пациентов, страдающих клаустрофобией. Более высокая напряженность достигается только при помощи сверхпроводящих магнитов.

Вернуться к содержанию

Поляризованная магнитно-резонансная томография

В 2001 году команда исследователей из Стэнфорда предложила новую технологию, которая получила название «Поляризованная МРТ», или ПМРТ. Они продемонстрировали, что магнит не обязательно должен быть одновременно однородным и сильным; но можно использовать два магнита, один из которых будет сильным, а другой – однородным.

Первый магнит в ПМРТ сканере – сильный, но не однородный. Этот магнит создает очень напряженное магнитное поле, чья однородность варьируется в пределах 40%. Это «поляризованный» компонент. Второй, более слабый (ему требуется электрическая мощность, равная мощности двух фенов для волос), но намного более точный, магнит создает однородное магнитное поле. Эти два магнита могут быть обычными покрытыми медью магнитами, что значительно снижает стоимость МРТ сканера. Поскольку магнитное поле «настраивается» вторым магнитом, ПМРТ изображение, в отличие от обычной МРТ, может быть получено даже при наличии металлического протеза.

История

В 1950-х годах Герман Карр объявил о создании одномерного изображения МРТ. Пол Лотербур расширил метод Карра и нашел способ создавать первые 2D и 3D МРТ изображения, используя градиенты. В 1973 году Лотербур опубликовал первое ядерное магнитно-резонансное изображение. А первое изображение поперечного сечения живой мыши было получено в январе 1974 года. Ядерная магнитно-резонансная визуализация – эта относительно новая технология впервые разрабатывалась в университете Ноттингема, в Англии. Питер Мэнсфилд, физик и профессор университета, затем разработал математический метод, который позволял делать более четкие изображения за секунды.

В Советском Союзе Владислав Иванов подал заявку в Государственный комитет по делам изобретений и открытий в Ленинграде (в 1960 году) на патент МРТ устройства, но она не была одобрена до 1970-х.

В 1971 году в журнале «Наука» доктор Реймонд Дамадьян, американский врач армянского происхождения, ученый и профессор Медицинского Центра Университета Нью-Йорка, заявил, что опухоли и здоровые ткани в организме можно различить при помощи ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Он предположил, что эти различия можно использовать для диагностики рака, хотя последующие исследования показали, что эти различия, хоть и присутствуют, слишком непостоянны для диагностических целей. Изначальный метод Дамадьяна был непригоден для практического использования, поскольку он опирался на точечное сканирование всего тела и использование скорости релаксации, что оказалось не самым эффективным способом обнаружения раковых тканей.

Исследуя аналитические свойства магнитного резонанса, Дамадьян создал первый МРТ аппарат в 1972 году. 17 марта 1972 года он подал заявку на первый патент на МРТ аппарат, патент США № 3 789 832, который был выдан ему 5 февраля 1974 года. Как отмечает Национальный научный фонд: «Патент заключал идею использования ЯМР для «сканирования» человеческого тела с целью обнаружения раковых тканей». Однако не был описан метод получения изображений с помощью сканера, также не было точного описания того, как его сделать. Дамадьян, совместно с Ларри Минкофф и Майклом Голдсмитом, провел первое сканирование человеческого тела 3 июля 1977 года. Данные об исследованиях на людях были опубликованы в 1977 году. В 1980 году Пол Боттомли присоединился к GE исследовательскому центру в Скенектади, Нью-Йорк. Они заказали самый большой возможный магнит – 1,5 Тл – и построили первый полноценный МРТ/МРС сканер с сильным полем, преодолели проблемы моделей катушек, проникновения радиочастот и соотношения сигнал/шум. Результатом стала сверхуспешная линия 1,5 Тл МРТ сканеров, на сегодняшний день разработано 20 000 систем. Боттомли сделал первую локальную МРС человеческого сердца и мозга. Начав совместную работу с Робертом Вейссом над сердечными аппаратами в госпитале Джонс Хопкинс, Боттомли вернулся в университет в 1994 году в качестве профессора Рассел Морган и главы подразделения МР исследований. Хотя МРТ чаще всего производится при напряженности поля 1,5 Тл, более напряженные поля (такие как 3 Тл) набирают популярность, благодаря повышенной чувствительности и высокому разрешению. В исследовательских лабораториях были произведены исследования на людях с напряженностью поля в 9,4 Тл, а исследования на животных – с напряженностью в 21,1 Тл.

Вернуться к содержанию

Нобелевская премия 2003 г.

В качестве признания фундаментальной важности и применимости МРТ в медицине, Полу Лотербуру из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Сэру Питеру Мэнсфилду из Университета Ноттингема в 2003 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине за их «открытия в области магнитно-резонансной томографии». В Нобелевской речи было признано понимание Лотербуром использования градиентов магнитного поля для определения положения в пространстве. Это открытие затем дало толчок к развитию 2D визуализации. Мэнсфилд был награжден за применение математического формализма и развитие техники эффективного использования градиента и создания быстрых снимков. Исследования, за которые был получен приз, были проведены почти 30 лет назад, когда Пол Лотербур был в Университете Стоуни Брук в Нью-Йорке.

Награда была рьяно оспорена Реймондом Ваганом Дамадьяном, основателем корпорации FONAR. Он заявил, что именно он придумал МРТ, а Лотербур и Мэнсфил лишь усовершенствовали его технологию. Группа под названием «Друзья Реймонда Дамадьяна» (сформированная в компании Дамадьяна FONAR) развернула масштабную кампанию в Нью-Йорк Таймз и Вашингтон Пост под названием «Позорная несправедливость должна быть исправлена», требуя получить как минимум часть Нобелевской премии.

Применение МРТ

В клинической практике МРТ используется, чтобы отличить патологические ткани (такие как опухоль мозга) от здоровых. Одним из преимуществ МРТ является то, что она не приносит вреда пациенту. В отличие от КТ сканера и традиционной рентгенографии, которые используют ионизирующее излучение, в МРТ используются напряженные магнитные поля и неионизирующие электромагнитные поля в радиочастотном диапазоне.

Тогда как КТ предлагает хорошее пространственное разрешение (способность проводить различие между двумя отдельными структурами, находящимися на относительно небольшом расстоянии друг от друга), МРТ предоставляет сопоставимое пространственное разрешение и улучшенное контрастное разрешение (способность проводить различия между двумя похожими, но не идентичными тканями). В основу этой способности легла сложная библиотека последовательности импульсов, которая есть в каждом современном сканере, оптимизированном для предоставления контрастного изображения, основанного на химической чувствительности МРТ.

МРТ организмаНапример, при некоторых значениях эхо-времени (ТЕ) и времени повтора (TR), которые являются основными параметрами получения изображения, последовательность принимает значение Т2 –взвешивания. На Т2 –взвешенном сканере ткани, содержащие воду и жидкости, показаны яркими (большинство современных Т2 последовательностей являются быстрыми Т2 последовательностями), жиросодержащие ткани показаны темными. Обратные значения являются справедливыми для Т1 –взвешенных изображений. Поврежденные ткани обычно отекают, что заставляет Т2 –взвешенную последовательность реагировать на патологию и иметь возможность отличать патологические ткани от здоровых. При добавлении радиочастотных импульсов и дополнительных манипуляций с магнитными градиентами Т2 -взвешенная последовательность может быть обращена в FLAIR последовательность, в которой свободная вода окрашена в темный цвет, но отечные ткани остаются яркими. Эта последовательность на данный момент является наиболее чувствительным способом протестировать мозг на демиелинизирующие заболевания, такие как рассеянный склероз.

Стандартный сеанс МРТ состоит из 5-20 последовательностей, каждая из которых предоставляет особый вид информации об анализируемых тканях. Эта информация затем обобщается врачом.

Вернуться к содержанию

Основные виды сканирования

Т1 -взвешенная МРТ

Т1-взвешенное изображение – это набор стандартных изображений, которые отражают различия во времени спин-решеточной (или Т1) релаксации различных тканей в теле. Т1-взвешенные изображения можно получить, используя либо последовательность спинового эха, либо последовательность градиентного эха. Т1-взвешенный контраст может быть повышен с помощью инверсивных радиочастотных импульсов. Т1-взвешенные последовательности, которые применяют градиентное эхо, можно получить очень быстро из-за их способности использовать короткое время повтора импульсов (TR). Т1-взвешенные последовательности часто получают до и после введения МРТ контрастных веществ, сокращающих Т1. Т1-взвешенные сканы мозга могут показать значительный контраст между серым и белым веществом. Т1-взвешенные сканы тела используются для различения жира и воды – вода обычно показана темнее, а жир – ярче.

Т2 -взвешенная магнитно-резонансная томография

Т2-взвешенные сканы – это второй базовый тип МРТ. Как и при Т1-взвешенном сканировании, жир отличается от воды, только в этом случае жир подкрашен темным, а вода – светлым. Например, в случае исследования головного или спинного мозга спинномозговая жидкость на Т2 взвешенном изображении будет светлее. Следовательно, сканеры такого типа особенно хорошо подходят для изображения отеков, поскольку у них короткое TE и длинное TR. Поскольку последовательность спинового эха менее подвержена неоднородностям магнитного поля, эти изображения давно стали применяться в клинической практике.

Т*2-взвешенная МРТ

Т*2 (произносится как «Т 2 звездочка») -взвешенная МРТ использует последовательность градиентного эха с длинным TE и длинным TR. Использованная последовательность градиентного эха не посылает дополнительных изменяющих фокус импульсов, как спиновое эхо, поэтому она подвержена дополнительным потерям, по сравнению с нормальным Т2 распадом (который называют Т’2), все вместе это называется Т*2. Это также делает Т*2-взвешенную МРТ более подверженной потерям чувствительности на границе воздух/ткань, но может повысить ее контрастность в некоторых типах тканей, например в венозной крови.

Вернуться к содержанию

Магнитно-резонансная томография спиновой плотности

МРТ спиновой плотности, которую также называют плотностью протонов, практически не отличается от Т1 или Т2 распада, поскольку изменение сигнала происходит за счет разницы в количестве доступных спинов (ядер водорода в воде). В этом виде МРТ используется последовательность спинового эха или последовательность градиентного эха с коротким TE и длинным TR.

Специализированные виды сканирования МРТ

Диффузионная магнитно-резонансная томография

Диффузионная МРТ измеряет диффузию молекул воды в биологических тканях. В клинических исследованиях диффузная МРТ полезна для диагностики состояний (например, инсультов) или неврологических расстройств (например, рассеянного склероза) и помогает лучше понять связь аксонов белого вещества и центральной нервной системы. В изотопной среде (внутри стакана с водой, например) молекулы воды в естественном состоянии движутся произвольно, в зависимости от сил и броуновского движения. Однако в биологических тканях, где число Рейнольдса достаточно низкое, чтобы потоки не были ламинарными, движение может быть анизотропным. Например, молекула внутри аксона нейрона с крайне низкой вероятностью может пройти через миелиновую мембрану. Следовательно, молекулы, в основном, движутся вдоль осей нейронных волокон. Известно, что молекулы в отдельных элементах объемного изображения распространяются, главным образом, в одном направлении, и можно предположить, что большинство волокон в этой области идут параллельно в этом же направлении.

Недавнее развитие диффузной тензорной визуализации (ДТВ) позволило измерить диффузию в разных направлениях и рассчитать анизотропию каждого направления для каждого вокселя. Это позволило исследователям составить карту направлений волокон в мозге, чтобы исследовать связи между разными отделами мозга (используя трактографию) или обнаруживать зоны нейронной дегенерации и демиелинизации при таких болезнях, как рассеянный склероз.

Другим возможным применением диффузионной МРТ стала диффузионно-взвешенная визуализация (ДВВ). После ишемического инсульта ДВВ особенно чувствительна к изменениям, происходящим в поврежденных тканях. Возможно, что увеличение ограничений (барьеров) для диффузии воды в результате цитотоксического отека (клеточной опухоли) ответственно за усиление сигнала на ДВВ сканере. Повышение сигнала ДВВ появляется в течение 5-10 минут после начала проявления симптомов инсульта (по сравнению с компьютерной томографией, которая часто не отображает изменений при остром инфаркте в течение 4-6 часов после удара), и он остается высоким в течение двух недель. Исследователи могут использовать ДВВ в сочетании с перфузией головного мозга, чтобы выделить районы «несовпадения перфузии/диффузии», которые могут указывать на районы, где, возможно, необходима терапия реперфузии.

Как и прочие специализированные применения, эта техника обычно применяется в сочетании с последовательностью быстрого получения изображений, такой как последовательность эхо-планарной визуализации.

Вернуться к содержанию

МРТ передачи намагниченности

Передача намагниченности (ПН) относится к передаче продольной намагниченности от свободных протонов воды к гидратным протонам в ЯМР и МРТ.

В магнитно-резонансной томографии молекулярных растворов, таких как протеиновые растворы, находят два типа молекул воды: свободные (объемные) и гидратные (связанные). У протонов свободной воды средняя частота вращения выше, и, следовательно, слабо закрепленные молекулы воды могут вызвать местную неоднородность поля. Из-за этой неоднородности частота резонанса большинства протонов свободной воды лежит практически в пределах нормальной частоты резонанса 63МГц (1,5 Тл). Это также вызывает замедленный сдвиг поперечной намагниченности и, следовательно, более долгое Т2. Наоборот, гидратные молекулы воды движутся медленнее из-за взаимодействия с молекулами растворов и, следовательно, создают неоднородность поля, которая приводит к более широкому спектру частоты резонанса.

В свободных жидкостях протоны, которые обычно можно увидеть как маленькие магнитные диполи, показывают поступательное и вращательное движение. Эти движущиеся диполи раздражают окружающее магнитное поле, однако в течение достаточно длительного отрезка времени (который может равняться наносекундам) среднее поле, вызванное движением протонов, равняется нулю. Это получило название «динамическое усреднение», или сужение, и является характеристикой протонов, свободно двигающихся в жидкостях. С другой стороны, протоны, привязанные к макромолекулам, таким как протеины, стремятся иметь фиксированную направленность, и среднее магнитное поле, близкое к подобным структурам, не сводится к нулю.

Результатом является пространственный рисунок в магнитном поле, который повышает вероятность остаточных соединений диполей (диапазон частот прецессии) для протонов, испытывающих действие этого магнитного поля. Широкое частотное распределение выглядит как широкий спектр, в несколько кГц. Четкий сигнал от таких протонов пропадает очень быстро, обратно пропорционально широте, из-за потери когерентности спинов, т.е. Т2 релаксации. Вследствие механизмов обмена, таких как передача спина, или протонный химический обмен, (некогерентные) спины, связанные с макромолекулами, постоянно меняются местами с (когерентными) спинами в объемных средах и устанавливают динамическое равновесие.

Передача намагниченности:

Хотя не поступает измеряемый сигнал от связанных спинов или от связанных спинов, которые меняются местами в объемных средах, их продольная намагниченность сохраняется и может восстановиться только через относительно медленный процесс Т1 релаксации. Если продольная намагниченность только что соединившихся спинов может быть изменена, тогда эффект может быть измерен в спинах объемных сред благодаря процессу обмена. Последовательность передачи намагниченности применяет радиочастотную насыщенность к частоте, которая не уловима для узкой линии объемной воды, но уловима для связанных протонов со спектральной шириной линии в кГц. Это вызывает насыщение связанных спинов, которые превращаются в объемную воду, что приводит к потере продольной намагниченности, и, следовательно, сигнал уменьшается в объемной воде. Это дает возможность напрямую измерить содержание макромолекул в ткани. Применение передачи намагниченности включает выбор подходящих сдвигов частоты и форм импульса, чтобы достаточно насытить связанные спины, не выходя за рамки пределов безопасности, т.е. специального уровня поглощения радиочастотного облучения.

Вернуться к содержанию

Т1ρ МРТ

Т1ρ (Т1 ро): Молекулы обладают кинетической энергией, которая является функцией от температуры и выражается в виде вращательных и поступательных движений и в столкновениях между молекулами. Движущиеся диполи раздражают магнитное поле, но часто настолько быстро, что долговременный средний эффект может быть равен нулю. Однако в зависимости от масштаба времени, взаимодействия между диполями не всегда проходят незаметно. В самом медленном случае время взаимодействия практически бесконечно и происходит только там, где есть большое раздражение стационарного поля (например, магнитный имплантат). В этом случае потеря когерентности описывается как «статический сдвиг фазы». Т2* - это мера потери когерентности в совокупности спинов, которые включают все взаимодействия (включая статический сдвиг фазы). Т2 – это мера потери когерентности, которая исключает статический сдвиг фазы, используя радиочастотные импульсы для изменения самых медленных диполярных взаимодействий. Фактически, это континуум времени взаимодействия в данном биологическом образце, и свойства перефокусированного радиочастотного импульса могут быть изменены, чтобы перефокусировать не только статический сдвиг фазы. В общем, уровень распада совокупности спинов является функцией, зависящей от количества взаимодействий и силы радиочастотного импульса. Тип распада, происходящего под действием радиочастот, известен как Т1ρ. Он похож на Т2 распад, но происходит с некоторыми более медленными диполярными взаимодействиями и статическими взаимодействиями, следовательно, Т1ρ ≥ Т2.

Инверсия - восстановление сигнала свободной воды (FLAIR)

Инверсия - восстановление сигнала свободной воды (FLAIR) – это последовательность импульсов инверсии-восстановления, которая используется для обнуления сигнала, исходящего из жидкостей. Например, этот метод может быть использован в визуализации мозга для подавления сигнала спинномозговой жидкости, чтобы вывести вперед околожелудочковые повреждения, такие как бляшки рассеянного склероза (РС). Аккуратно выбирая время инверсии TI (время между импульсами инверсии и возбуждения), можно подавить сигнал из любой определенной ткани.

Магнитно-резонансная ангиография

Магнитно-резонансная ангиография (МРА) воссоздает изображения артерий, чтобы определить возможный стеноз (ненормальное сужение) или аневризм (растяжение стенок сосуда и возможный риск разрыва). МРА часто используется для осмотра артерий шеи и мозга, грудной и брюшной аорт, почечной артерии и ног (так называемый «отток»). Для получения изображений могут быть использованы различные техники, такие как ввод контрастного вещества на основе парамагнетика (гадолиний) или «потоковое усиление» (например, 2D и 3D последовательность времени пролета), при котором большинство сигналов на изображении появляется благодаря крови, которая недавно поступила в эту плоскость.

Техника, включающая фазовую аккумуляцию (фазово-контрастная ангиография), также может быть использована для легкого и аккуратного отображения карт скоростей потоков. Магнитно-резонансная флебография (МРФ) – это похожая процедура, которая используется для получения изображений вен. В этом методе ткань получает возбуждение снизу, а сигнал собирается из плоскости, находящейся непосредственно над возбужденной плоскостью – таким образом, представляя венозную кровь, которая недавно покинула возбужденную плоскость.

Вернуться к содержанию

Магнитный резонанс закрытой внутричерепной динамики спинномозговой жидкости (MR-GILD)

Магнитный резонанс закрытой внутричерепной динамики спинномозговой жидкости (MR-GILD) – это магнитно-резонансная последовательность, основанная на биполярном градиентном импульсе, который используется для отображения пульсирующего потока спинномозговой жидкости по венам, полостям, сильвиеву водопроводу и по всему пути спинномозговой жидкости. Это метод анализа динамики циркуляционной системы спинномозговой жидкости для пациентов, страдающих от обструктивных повреждений спинномозговой жидкости, таких как нормотензивная гидроцефалия. MR-GILD также позволяет сделать визуализацию артериального и венозного пульсирующих кровотоков в сосудах без использования контрастных веществ.

Магнитно-резонансная спектроскопия

Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) используется для измерения уровня различных метаболитов в тканях тела. МР сигнал производит спектр резонансов, которые соотносятся с различным молекулярным расположением «возбужденных» изотопов. Эта сигнатура используется для диагностики определенных расстройств метаболизма, особенно тех, которые затрагивают мозг, и предоставления информации о метаболизме опухолей.

Магнитно-резонансная спектроскопическая томография (МРСТ) совмещает в себе методики спектроскопа и томографии, чтобы предоставить локализованные в пространстве спектры из образца тканей пациента. Пространственное разрешение намного ниже (ограничено уровнем сигнал/шум), но спектры в каждом вокселе содержат информацию о многочисленных метаболитах. Поскольку доступный сигнал используется для расшифровки пространственной и спектральной информации, МРСТ требует высокого уровня сигнал/шум, который доступен только в поле высокой напряженности (3 Тл и выше).

МРТ аппарат

Функциональная МРТ

Функциональная МРТ (фМРТ) измеряет изменения сигналов в мозге, которые являются следствием изменения нейронной активности. Мозг сканируется в низком разрешении, но с высокой скоростью (обычно раз в 2-3 секунды). Усиления нейронной активности вызывают изменения в сигнале МРТ через изменения Т*2; этот механизм получил название BOLD (зависимость от уровня кислорода в крови) эффект. Повышенная нейронная активность создает повышенную потребность в кислороде, а кровеносная система чрезмерно компенсирует эту потребность, повышая отношение количества обогащенного кислородом гемоглобина к количеству гемоглобина без кислорода. Поскольку гемоглобин без кислорода ослабляет МР сигнал, реакция сосудов ведет к улучшению сигнала, что связано с нейронной активностью. Точная природа отношения между нейронной активностью и BOLD сигналом сейчас активно исследуется. BOLD эффект также позволяет получать 3D карты высокого разрешения венозных сосудов внутри нервной ткани.

Поскольку BOLD сигнал является самым распространенным методом, используемым при неврологических исследованиях человека, гибкая природа МРТ позволяет направить сигнал к другим аспектам кровотока. Альтернативные методы используют маркировку артериального спина (ASL) или взвешивание МРТ сигнала относительно мозгового кровотока (CBF) и мозгового объема крови (CBV). Метод мозгового объема крови требует ввода инъекций контрастных веществ МРТ, которые в данное время проходят клинические испытания на людях. Поскольку в доклинических испытаниях этот метод продемонстрировал большую чувствительность, чем BOLD техника, он может потенциально расширить роль клинического применения фМРТ. Метод мозгового кровотока дает больше количественной информации, чем BOLD сигнал, хотя при этом теряется значительная часть его чувствительности.

Вернуться к содержанию

Магнитно-резонансная томография в режиме реального времени

МРТ в режиме реального времени означает непрерывный мониторинг («съемку») движущихся объектов в реальном времени. За последние двадцать лет было разработано большое число различных техник, результатом последнего прорыва стала МРТ в режиме реального времени, основанная на лучевой FLASH (МРТ быстрой экспозиции с малым углом отклонения) и итеративной реконструкции, которая дает временное разрешение от 20 до 30 мс для изображения с плоскостным разрешением в 1,5-2,0 мм. Этот новый метод обещает добавить важную информацию о заболеваниях сердца и суставов. Во многих случаях МРТ обследования могут стать легче и удобнее для пациентов.

Интервенционная МРТ

Отсутствие вредного воздействия на пациента и оператора делает МРТ подходящей для инвазивной радиологии, где картинки, получаемые при помощи МРТ сканера, используются для проведения минимально инвазивной операции. Разумеется, такие процедуры должны проводиться без ферромагнитных инструментов.

Отдельная отрасль интервенционной МРТ – интраоперационная магнитно-резонансная томография, в которой МРТ используется во время хирургических операций. Некоторые специализированные МРТ системы были разработаны для того, чтобы визуализация проходила одновременно с операцией. Однако чаще всего операцию прерывают на короткое время, чтобы получить МРТ снимки и удостовериться в успехе операции или направить последующие хирургические действия.

Моделирование лучевой терапии

Поскольку МРТ предоставляет собой высокоточные изображения мягких тканей, в настоящее время ее специально используют для локализации опухолей в качестве подготовки к лучевой терапии. Для моделирования терапии пациента помещают в специальное воспроизводимое положение тела и сканируют. МРТ система вычисляет точное местоположение, форму и направление опухоли, с корректировкой пространственных помех, присущих системе. Пациенту затем наносят точки, по которым, учитывая положение тела, можно точно обозначить направление лучевой терапии.

Вернуться к содержанию

Визуализация плотности тока

Визуализация плотности тока (ВПТ) предпринимает попытки использовать фазовую информацию визуализации, чтобы реконструировать плотность тока внутри объекта. Визуализация плотности тока работает, так как электрические токи образуют магнитные поля, которые, в свою очередь, влияют на фазы магнитных диполей во время последовательности визуализаций. Эти эксперименты подчеркнули важность магнитно-резонансной томографии всего тела при диагностике ранних стадий патологий, поскольку, когда патологии появляются на КТ или рентгене, прогноз может быть печальным или неутешительным.

Фокусированная ультразвуковая терапия под МР-контролем

При фокусированной ультразвуковой терапия под МР-контролем ультразвуковые лучи – направленные и контролируемые с помощью МР термальной томографии – фокусируются на ткани, и, благодаря значительной энергии фокуса, температура внутри ткани повышается до 65°C (150°F), полностью разрушая ее. Эта технология помогает достичь точной абляции поврежденной ткани, благодаря точной фокусировке ультразвуковой энергии. МРТ предоставляет количественные тепловые изображения оперируемой зоны в режиме реального времени. Это позволяет врачу понять, что температура, генерируемая при каждом выпуске ультразвуковой энергии, достаточна для термальной абляции поврежденной ткани, а если нет, то изменять параметры для достижения эффективного лечения.

Многоядерная визуализация

Водород является самым часто изображаемым атомом в МРТ, поскольку он в больших количествах присутствует в биологических тканях, и его гиромагнитное отношение дает сильный сигнал. Однако любые ядра с целым нечетным спином могут быть отображены на МРТ. Такие ядра включают гелий-3, литий-7, углерод-13, фтор-19, кислород-17, натрий-23, фосфор-31 и ксенон-129. 23Na и 31P в естественном состоянии присутствуют в теле человека в большом количестве, поэтому их можно визуализировать без препятствий. Газообразные изотопы, такие как 3He или 129Xe, нужно гиперполяризовать и затем вдохнуть, так как их ядерная плотность слишком низкая, чтобы давать уловимый сигнал в нормальных условиях. 17O и 19F можно наблюдать в достаточных количествах в жидкой форме (например, вода с 17O), поэтому гиперполяризация не нужна.

Многоядерная визуализация на данный момент применяется только в исследованиях. Однако ее потенциальные сферы применения включают функциональную визуализацию и визуализацию органов, которые плохо видно на 1Н МРТ (например, легкие и кости), или альтернативу контрастным веществам. Поглощенный гиперполяризованный 3He может использоваться для визуализации распределения воздушного пространства в легких. Впрыснутые растворы, содержащие 3C, или стабилизированные пузырьки гиперполяризованного 129Xe изучались как контрастные вещества для ангиографии и перфузии. 31P потенциально может предоставить информацию о плотности и структуре костей, а также дать функциональное изображение мозга. Многоядерные визуализации несут потенциал для изучения распределения лития в мозге человека, так как этот элемент оказался необходимым лекарством для людей, страдающих от таких заболеваний, как биполярное расстройство.

МРТ в режиме изображений, взвешенных по неоднородности магнитного поля (SWI)

Изображения, взвешенные по неоднородности магнитного поля (SWI), - это новый тип контраста МРТ, отличающийся от МРТ спиновой плотности, Т1 или Т2 визуализации. Этот метод использует разницу в чувствительности между тканями и применяет 3D радиочастотное градиентное эхо-сканирование высокого разрешения с полной компенсацией скорости. Эта особая форма сбора информации и обработки изображений дает изображение повышенной контрастности, чувствительное к венозной крови, кровоизлияниям и накоплениям железа. Она используется, чтобы повысить точность обнаружения и диагностирования опухолей, сосудистых и нервно-сосудистых заболеваний (инсульт и кровоизлияние, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера), а также показывает повреждения мозга после травм, которые нельзя диагностировать другими способами.

Вернуться к содержанию

Другие техники специализированной магнитно-резонансной томографии

Новые методы и варианты существующих методов часто публикуются в том случае, когда они могут показать лучший результат в определенных областях. Примерами таких недавних улучшений могут быть Т*2-взвешенное турбо спиновое эхо (Т2 ТСЭ МРТ), двойная инверсия-восстановление магнитно-резонансная томография (ДИВ МРТ) или фазочувствительная инверсия-восстановление магнитно-резонансная томография (ФИВ МРТ) – каждая из них способна улучшить изображение повреждений мозга. Другим примером является быстрое получение изображения градиентного эха с предварительным намагничиванием (MP-RAGE), которое улучшает визуализацию кортикальных повреждений при рассеянном склерозе.

Переносные приборы

Переносные МРТ приборы доступны для использования в учебных целях и при полевых исследованиях. Работая по принципу ядерно-магнитного резонанса земного поля (ЯМР земного поля), эти приборы не имеют сильного поляризующего магнита, поэтому они могут быть маленькими и недорогими. Некоторые из них могут использоваться одновременно для ЯМР спектроскопии и МРТ визуализации. Низкая напряженность земного поля отражается в низком уровне сигнал/шум, что требует длительного времени сканирования для захвата спектроскопической информации или построения МРТ изображений. Однако чрезмерно низкий шумовой порог МРТ-детекторов на основе СКВИД и низкая плотность термального шума в низкочастотном диапазоне (десятки килогерц) могут позволить использовать уровень сигнал/шум, как и в традиционных инструментах. Более того, технологии сверхнизкого поля позволяют засечь спины электронов и, возможно, визуализировать их на безопасных частотах.

Исследования с атомными магнитометрами рассмотрели возможность создания дешевых и переносных МРТ приборов без больших магнитов.

Вернуться к содержанию

МРТ и КТ

Использование рентгеновского излучения, одного из видов ионизирующего излучения, в компьютерной томографии (КТ) для получения изображений делает компьютерную томографию хорошим средством обследования тканей, состоящих из элементов с атомным числом большим, чем в окружающих тканях, таких как кость и отвердения (накопление солей кальция) в тканях тела (углеродистые тела) или структурах (сосудах, кишечнике). МРТ, с другой стороны, использует неионизирующие радиочастотные (РЧ) сигналы для получения изображений и больше подходит для мягких тканей (хотя МРТ может также использоваться для получения изображений костей, зубов и даже окаменелостей).

КТ сканер использует ионизирующее излучение (рентгеновские лучи) для создания изображений; это излучение меняет ДНК клеток в облучаемой части тела. Это вызывает двухнитевой разрыв при дозе в 35 Гр (хотя необходимо учитывать, что Грэй это довольно большая единица, и большинство сканеров находится в мГр диапазоне) и удаляет часть эпигенетических маркеров ДНК, которые регулируют экспрессию генов. За этим повреждением следует попытка клетки восстановить поврежденные и сломанные ДНК, однако процесс восстановления не идеален, и не до конца восстановленные повреждения могут заставить клетку отклониться от ее изначальной миссии. Неправильное функционирование может привести к смерти клетки (апоптоз и/или некроз), раку и другим заболеваниям, вызванным случайными изменениями ДНК и эпигенетических маркеров. У части населения механизм восстановления ДНК бракован и, следовательно, эти люди больше подвержены риску при облучении. В отличие от КТ, МРТ не использует ионизирующее излучение и не вызывает двухнитевых разрывов ДНК.

Контраст в КТ изображениях может быть получен только при ослаблении рентгеновских лучей, тогда как в МРТ изображениях различные свойства могут быть использованы для достижения контрастности. При изменении параметров сканера, контрастность тканей может быть изменена, чтобы подчеркнуть отдельные свойства изображения. И КТ, и МРТ изображения могут быть усилены при помощи контрастных веществ. Контрастные вещества для КТ содержат соотносимые с тканями элементы с высоким атомным числом, такие как йод или барий, тогда как контрастные вещества для МРТ, такие как гадолиний и марганец, обладают парамагнитными свойствами и изменяют время релаксации тканей.

КТ и МРТ сканеры могут создавать многочисленные объемные кросс-сечения (томографии, или «срезы») тканей и трехмерные реконструкции. МРТ может генерировать кросс-сечения любой плоскости (включая наклонные плоскости). В прошлом возможности КТ были ограничены изображениями осевой плоскости (или околоосевой). А сканы назывались Компьютерной осевой томографией (КОТ сканы). Однако развитие мультидетекторных КТ сканеров с околоизотропным разрешением позволяет КТ сканерам создавать информацию, которая может быть ретроспективно восстановлена в любой плоскости с минимальной потерей качества изображения. МРТ обычно превосходит КТ, если речь идет об обнаружении и идентификации опухолей в мозге. Однако в случае солидных опухолей живота или грудной клетки предпочитают использовать КТ, так как она менее подвержена изменениям от движения. К тому же, КТ обычно более доступна, быстрее и дешевле, чем МРТ. Однако недостатком КТ является подвергание пациента вредному ионизирующему облучению.

МРТ также больше подходит для случаев, когда пациенту предстоит пройти обследование несколько раз за короткий промежуток времени, поскольку, в отличие от КТ, она не подвергает пациента риску ионизирующего облучения.

Однако МРТ обычно противопоказана, если у пациента есть какой-либо медицинский имплантат: стимулятор блуждающего нерва, имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор, циклический регистратор, инсулиновый дозатор, кохлеарный имплантат, глубокий стимулятор мозга и т.д.; любое металлическое инородное тело, такое как шрапнель или фрагменты патрона; или металлические имплантаты, такие как хирургические протезы. Эти приборы могут неисправно работать или нагреться во время сканирования, поэтому для пациентов с имплантатами КТ рекомендуется как более безопасный метод исследования.

Вернуться к содержанию

Экономика магнитно-резонансной томографии

Стандартный сканер МРТ с индукцией 1,5 Тл стоит от $1 млн. до $3 млн. Стандартный сканер с индукцией 3 Тл стоит от $2 млн. до $2,3 млн. Конструирование палат с МРТ может стоить до $500 000, в зависимости от масштаба проекта. Переносные устройства стоят на порядок меньше, около $50 000.

МРТ сканеры были крупными источниками дохода для больниц в США. Причиной тому – высокий процент компенсации от страховых компаний и программ федерального правительства. Страховая компенсация складывается из двух компонентов: расходы на оборудование для поддержания производительности аппарата и профессиональная надбавка за анализ изображений и/или информации рентгенологом. На Северо-западе США расходы на оборудование достигали $3 500, а профессиональная надбавка – $350, хотя реальные суммы, которые получали больница и врач, были значительно меньше и зависели от ставок, обсуждаемых со страховыми компаниями или установленных Министерством здравоохранения. Например, группа хирургов-ортопедов в Иллинойсе выставила счет в $1 116 за МРТ колена в 2007 году, но компенсация составила лишь $470,91. Многие страховые компании хотят исключить МРТ из списка покрываемых расходов.

В США закон о сбалансированности бюджетного дефицита 2005 года значительно сократил ставки компенсаций, выплачиваемых федеральными страховыми программами, за рабочие компоненты многих сканеров, что пошатнуло экономическое положение. Многие частные страховые компании последовали за государственными.

В Соединенных Штатах компенсация за МРТ мозга с использованием или без использования контраста составит, в среднем, $403 – технический платеж и $93 – отдельный платеж рентгенологу. Однако, человеку без медицинской страховки, такое обследование обойдется в $4 087 без учета профессиональной надбавки.

Во Франции стоимость МРТ обследования составляет 150 евро. Это покрывает стоимость основных сканирований, включая одно с внутривенным контрастным веществом, консультацию с врачом и отправку письменного заключения лечащему врачу.

В Японии стоимость исследования (без учета стоимости контрастных веществ и пленки) находится в пределах $155-180, включая дополнительную плату в $17 рентгенологу.

В Индии стоимость МРТ исследования, включая плату за заключение рентгенолога, варьируется около 3 000-4 000 рупий ($50-60), за вычетом стоимости контрастных веществ.

Вернуться к содержанию

Видео об МРТ

Безопасность

Некоторые особенности МРТ сканирования могут повлечь за собой некоторые риски.

Эти особенности:

  • Мощные магнитные поля
  • Радиоволны
  • Криогенные жидкости
  • Шум
  • Клаустрофобия

К тому же, в случае использования МРТ с контрастными веществами, последние также обычно несут связанные риски.

Магнитное поле

Многие медицинские имплантаты или биостимуляторы обычно считаются противопоказаниями для МРТ сканирования. Это касается кардиостимуляторов, стимуляторов блуждающего нерва, имплантируемых кардиовертеров-дефибрилляторов, циклических регистраторов, инсулиновых дозаторов, кохлеарных имплантатов, глубоких стимуляторов мозга и капсул после капсульной эндоскопии.

Таким образом, у пациентов всегда спрашивают полную информацию обо всех имплантатах до входа в комнату со сканером. Сообщалось о смерти нескольких пациентов с кардиостимуляторами, которым сделали МРТ сканирование, не предприняв необходимые меры предосторожности. В надежде снизить этот риск имплантаты постоянно совершенствуются, чтобы их можно было безопасно сканировать. Также разрабатываются специализированные протоколы, позволяющие безопасное сканирование некоторые имплантатов и стимуляторов. Кардиоваскулярный стент считается безопасным.

Ферромагнитные инородные тела, такие как фрагменты пуль, или металлические имплантаты, такие как хирургические протезы и клипсы для аневризмы, также несут потенциальный риск. Взаимодействие магнитного и радиочастотного полей с этими объектами может привести к травме из-за движений объекта в магнитном поле или термальным повреждениям от индукционного нагревания объекта под действием радиочастот.

Титан и его сплавы не подвержены воздействию магнитного поля.

В США компанией ASTM International была разработана классификационная система имплантатов и вспомогательных клинических приборов, которая сейчас является стандартом, одобренным Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США.

  • МР-Безопасный – Это устройство или имплантат является полностью немагнитным, непроводящим электрический ток и не реагирующим на радиочастоты, что убирает все возможные первичные опасности МРТ сканирования.
  • МР-Условный – Устройство или имплантат может содержать магнитные, проводящие электрический ток или РЧ-активные компоненты, что безопасно для проведения операций вблизи МРТ, учитывая, что условия для безопасной операции определены и соблюдаются (такие как «безопасное тестирование при индукции 1,5 Тл» или «безопасно в магнитном поле с индукцией ниже 500 Гс»).
  • МР-Небезопасный – Название практически говорит само за себя, эта категория отведена для объектов, которые обладают значительной ферронамагниченностью и представляют прямую и ясную угрозу человеку и оборудованию внутри магнитной комнаты.

Очень высокая напряженность магнитного поля может также вызвать случаи «эффекта ракеты», когда ферромагнитные объекты притягивались к центру магнита, были случаи повреждений и смерти. Чтобы сократить риск летающих предметов, все ферромагнитные объекты и устройства обычно запрещены вблизи МРТ сканера, и пациенты, проходящие обследование, обязаны снять все металлические предметы, порой даже переодевшись в сорочку или халат. В некоторых больницах даже используют металлодетекторы.

Нет никаких свидетельств биологического вреда даже в очень мощных статических магнитных полях.

Вернуться к содержанию

Стимуляция периферических нервов

Быстрое включение и выключение градиентов магнитного поля способно спровоцировать стимуляцию нервов. Добровольцы сообщают об ощущении подергивания, которое возникает при нахождении в постоянно переключаемых полях, особенно на их краях. Причина того, что периферические нервы стимулируются, заключается в том, что меняющееся поле увеличивается с ростом расстояния от центра градиентных катушек (которые более или менее совпадают с центром магнита).

Хотя СПН не было проблемой для медленных, слабых градиентов, использовавшихся в первых годы появления МРТ, быстро переключаемые градиенты, используемые в методах EPI, фМРТ, диффузионной магнитно-резонансной томографии и т.д., способны вызвать СПН. Американские и европейские регуляторные органы настаивают на том, чтобы производители не выходили за пределы установленных лимитов дБ/дт (дБ/дт – это изменение в поле за единицу времени) или же доказывали, что при большинстве последовательностей нет риска СПН. В результате дБ/дт ограничений МРТ системы не могут использовать полную мощность своих градиентных усилителей.

Повышение температуры, вызванное поглощением радиоволн

В каждый МРТ сканер встроен мощный радиопередатчик, который создает электромагнитное поле, возбуждающее спины. Если тело поглощает энергию, происходит нагревание. Поэтому уровень поглощения энергии телом должен быть ограничен.

Шум

Переключение градиентов поля вызывает изменение силы Лоренца, которая воздействует на градиентные катушки, что производит минутное расширение и сжатие самой катушки. Поскольку переключение обычно происходит в диапазоне звуковых частот, вибрация вызывает громкий шум (щелканье или пиканье). Это особенно заметно в машинах с сильным полем и при использовании техник быстрого получения изображений, где сила звука может достигать 120 дБ(А) (эквивалентно шуму от реактивного самолета), и, следовательно, необходима ушная защита для каждого, кто находится в комнате с МРТ сканеров во время обследования.

Вернуться к содержанию

Криогенные вещества

Согласно Физике магнитно-резонансной томографии, многие МРТ сканеры используют криогенные жидкости, чтобы усилить сверхпроводящие способности электромагнитных катушек. Хотя используемые криогенные жидкости не токсичны, их физические свойства до конца еще не исследованы.

Непреднамеренное выключение сверхпроводящего электромагнита, которое также называется «охлаждение», заключается в быстром закипании жидкого гелия в устройстве. Если быстро распространяющийся гелий невозможно собрать через внешний клапан, который называется «трубка охлаждения», он может просочиться в экзаменационную комнату, вызвать замещение кислорода и риск асфиксии.

В качестве меры предосторожности обычно используются мониторы нехватки кислорода. Жидкий гелий, наиболее часто используемый в МРТ хладагент, испытывает взрывное увеличение, переходя из жидкого в газообразное состояние. Использование кислородных мониторов необходимо, чтобы убедиться, что уровень кислорода достаточен для пациента/врача. Комната, построенная для сверхпроводящего МРТ сканера, должна быть оборудована механизмами понижения давления и вытяжным вентилятором в дополнение к трубке охлаждения.

Поскольку охлаждение выражается в быстрой утечке хладагента из магнита, восстановление магнита требует больших финансовых и временных затрат. Спонтанное охлаждение случается редко, но оно может быть запущено из-за сбоя оборудования, некорректной техники заливки хладагента, загрязняющих веществ в криостате или чрезмерных магнитных или вибрационных нарушений.

Контрастные вещества

Самые распространенные внутривенные контрастные вещества основаны на хелатах гадолиния. В целом, эти вещества доказали свою безопасность по сравнению с йодированными контрастными веществами, используемыми в рентгенографии или КТ. Анафилактоидные реакции случаются редко, примерно в 0,03-0,1% случаев. Особый интерес представляют редкие случаи нефротоксичности при малых дозах, по сравнению с йодированными веществами – это сделало контрастную МРТ возможной для пациентов с почечной недостаточностью, которым нельзя сделать контрастную КТ.

Хотя гадолиниевые вещества доказали свою эффективность для пациентов с почечной недостаточностью, для пациентов с острой формой почечной недостаточности, которым нужен диализ, существует риск редкого и серьезного заболевания – нефрогенного системного фиброза, которое может быть связано с использованием некоторых веществ на основе гадолиния. Наиболее тесно с ним связан гадодиамид, но другие вещества тоже могут стать причиной. Хотя точная связь до сих пор не установлена, текущей медицинской установкой в США является использование гадолиниевых веществ для пациентов на диализе только при острой необходимости. Сразу после сканирования необходимо провести диализ, чтобы быстро вывести вещества из организма. В Европе, где доступно большинство веществ, содержащих гадолиний, была проведена классификация веществ согласно возможным рискам. Недавно для диагностического использования было одобрено новое контрастное вещество гадоксетат с именем бренда Еовист (США) или Примовист (ЕС): у него есть теоретическое преимущество двойного пути вывода.

Вернуться к содержанию

Беременность

МРТ не проявила никакого влияния на плод. В частности, поскольку в магнитно-резонансной томографии не используется ионизирующее излучение, к которому плод особенно чувствителен. Однако, в качестве меры предосторожности, современные рекомендации советуют беременным женщинам проходить МРТ только в случае необходимости. Это особенно касается первого триместра беременности, поскольку в это время происходит органогенез. Ограничения при беременности практически не отличаются от стандартных, но плод может быть более чувствительным, особенно к шуму и нагреванию. Однако особым фактором риска становятся контрастные вещества. Компоненты на основе гадолиния могут пройти через плаценту и попасть в кровеносную систему плода, поэтому использование гадолиния необходимо избегать.

МРТ головного мозга

Несмотря на эти опасности, МРТ все чаще становится способом диагностирования и мониторинга врожденных заболеваний плода, поскольку она может предоставить больше диагностической информации, чем ультразвук, и не использует ионизирующее излучение, как КТ. МРТ без контрастных веществ является способом визуализации для диагностики заболеваний плода и обнаружения опухолей у плода, особенно тератом, что облегчает оперативное и другие виды вмешательства и подготовку к операциям (таким как операция EXIT) для безопасных родов и лечения детей, чьи заболевания могут оказаться смертельными.

Клаустрофобия и дискомфорт

МРТ сканирование может быть неприятным. Более старые закрытые системы магнитно-резонансной томографии представляли собой достаточно длинную трубу или туннель. Часть тела, которую необходимо было сканировать, должна была лежать в центре магнита, который находился в абсолютном центре туннеля. Поскольку время сканирования на старых машинах могло быть долгим (иногда до 40 минут для полной процедуры), люди даже с незначительными признаками клаустрофобии иногда не могли вынести МРТ сканирование без помощи. В некоторых современных сканерах есть большие отверстия (до 70 см), и время сканирования сокращено. Это означает, что клаустрофобия перестала быть серьезной проблемой, и подверженные ей пациенты могут счесть процедуру терпимой.

Нервные пациенты могут счесть следующие советы полезными:

  • Предварительная подготовка
    • посещение комнаты со сканером; попробовать лечь на стол
    • техники визуализации
    • химическое успокоение
    • общая анестезия
  • Контроль состояния внутри сканера
    • присутствие близкого человека в комнате, чтобы он держал за руку и успокаивал
    • «кнопка паники»
    • закрытые глаза, в том числе повязкой или маской
    • прослушивание музыки через наушники или просмотр фильма, используя зеркальные очки и защитный экран или через шлем виртуальной реальности.

Большинство современных МРТ систем имеют диагональное зеркало над глазами пациента, чтобы он мог смотреть в туннель, а не в отверстие прямо у него над головой.

Альтернативные конфигурации, такие как открытые или вертикальные сканеры, также могут помочь, если они доступны. Хотя открытые сканеры достаточно популярны, они дают изображения более низкого качества, так как работают в менее напряженном магнитном поле, чем закрытые сканеры. Хотя недавно на рынке появились открытые системы с индукцией 1,5 Тл, которые дают лучшее качество изображение, чем предыдущие открытые модели со слабым полем.

Для младенцев и детей стандартными являются химические успокоительные и общая анестезия, поскольку дети не могут спокойно лежать внутри сканера во время процедуры. Пациенты с избыточным весом и беременные женщины могут с трудом поместиться в аппарате. Беременным женщинам также может быть трудно лежать на спине без движения в течение часа.

Вернуться к содержанию

Управление

Проблемы безопасности, включая возможное взаимодействие с биостимулирующим устройством, движение ферромагнитных тел и локализованное нагревание, были рассмотрены в «Белой книге по МР безопасности» Американского Колледжа Радиологии, которая была опубликована в 2002 году и расширена в 2004 году. «Белая Книга АКР по МР безопасности» была переписана и издана в 2007 году под новым названием «Инструкция АКР по безопасным МР процедурам».

В декабре 2007 года регуляторное агентство Великобритании, Агентство по надзору за оборотом лекарств и товаров медицинского назначения, выпустило собственную «Инструкцию по безопасному использованию оборудования для магнитно-резонансной томографии в клинической практике».

В феврале 2008 года Объединенная Комиссия, организация по аккредитации учреждений в области здравоохранения США, выпустила Особое извещение № 38, содержащее самые строгие рекомендации по безопасности пациентов во время МРТ.

В июле 2008 года Управление по делам ветеранов США, федеральное агентство, предоставляющее необходимые услуги здравоохранения для бывших военных, выпустило значительное дополнение к «Инструкции по использованию МРТ», где содержались соображения по физической безопасности и безаварийной работе МРТ.

Европейская директива по физическим веществам

Европейская директива по физическим веществам (электромагнитным полям) – это закон, принятый в Европейском законодательстве. Изначально был принят в 2008 году, но каждое отдельное государство-член Европейского союза, обязано включить его в свое законодательство к концу 2012 года. Некоторые страны-участницы выпустили соответствующие законы и теперь стараются отменить свои государственные законы в надежде на то, что финальная версия Европейской директивы по физическим веществам будет пересмотрена до указанной даты принятия закона.

Директива применяется к профессиональному облучению электромагнитным излучением (не в медицинских целях) и была направлена на ограничение времени нахождения рабочих под действием напряженных электромагнитных полей, которые могут испускаться электрическими подстанциями, радио- или телевизионными трансмиттерами или промышленным оборудованием. Однако под эти ограничения попала и МРТ, так как в законе содержится целая статья о рекомендованном лимите нахождения в статическом магнитном поле, переменном магнитном поле и подверженности радиочастотной энергии. Работодатель может совершить криминальное деяние, если позволит работнику превышать установленный лимит, так Директива применяется в отдельных государствах-участниках.

Директива основана на международном соглашении об установленных эффектах воздействия электромагнитного поля и, в особенности, на рекомендации одного из советников Европейской комиссии – Международной Комиссии по защите от неионизирующего излучения (МКЗНИР). Целью Директивы и рекомендаций МКЗНИР, на которых она основана, является предотвратить подверженность потенциально опасным полям. На самом деле, ограничения в Директиве близки к тем, что рекомендовал Институт инженеров по электротехнике и электронике, кроме частот, испускаемых градиентными катушками, где ограничения ИИЕЕ гораздо жестче.

Многие страны-члены Европейского Союза уже имеют отдельное законодательство по контролю электромагнитных полей или (как в Великобритании) общие рекомендации в составе закона об охране и гигиене труда на рабочем месте, чтобы защитить работников от электромагнитных полей. В большинстве случаев существующие меры были приняты в соответствии с ограничениями МКЗНИР, поэтому, теоретически, Директива не сильно затронет работодателей, которые и так ведут себя ответственно.

Введение Директивы подняло существующую потенциальную проблему профессионального облучения при работе с МРТ. На сегодняшний день очень мало информации о количестве и типах магнитно-резонансных томографий, которые могут привести к облучению, превышающему уровни, установленные Директивой. Врачи, работающие с МРТ, справедливо озабочены тем, что если Директиву сделают еще жестче, чем существующее законодательство, использование МРТ будет ограничено, или поменяется практика работы с МРТ.

В первой версии закона был установлен лимит напряженности магнитного поля в 2 Тл. Затем он был удален из проекта и вряд ли будет возвращен, так как не был достаточно обоснован. Тем не менее, некоторые ограничения по использованию статических полей могут быть введены после детального рассмотрения вопроса МКЗНИР. Следствием этого ограничения может стать запрет на установление, работу и содержание МРТ сканеров с магнитами в 2 Тл и сильнее. Поскольку усиление напряженности поля было основным методом развития изображений высокого разрешения и сканеров большей производительности, Директива станет широким шагом назад. Вот почему это вряд ли произойдет без серьезного обоснования.

Отдельные правительственные агентства и Европейская Комиссия уже сформировали рабочую группу для исследования применения МРТ и оценки проблемы профессионального облучения электромагнитным полем при работе с МРТ.

© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.

www.nazdor.ru

Компьютерная и магнитно-резонансная томография

Компьютерная (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ) — самые современные методы диагностики. Чем они отличаются и зачем нужны?

Если в начале XX века врачи располагали только изображением костей на рентгене, то к концу прошлого столетия были изобретены компьютерные томографы, которые стали различать и мягкие ткани человеческого тела.

Томограф обладает способностью послойного изучения нашего тела. Слой за слоем томограф демонстрирует на экране изображение позвоночника, головы или живота с детальной прорисовкой тех органов, мышц и сосудов, которые попали в виртуальный "срез".

Компьютерная томография (КТ)

 

 

По сути компьютерная томография (КТ) — это дитя рентгена. Источник излучения — та же рентгеновская трубка, точнее несколько трубок. Просвечивая пациента с нескольких сторон, компьютер складывает полученные данные и рисует двухмерную картинку на уровне одного виртуального "среза". Далее он делает "срез" через 5 мм и снова рисует картинку. И так 8—10 раз.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

 

 

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — это тоже послойное изучение тела, но с помощью магнитного поля такой плотности, в котором человеческое тело начинает светиться в буквальном смысле слова.

Наш глаз этого не видит, но датчики МРТ определяют его.

Поскольку все наши органы имеют разную плотность и структуру тканей, они и светятся по-разному. На этом и строится реконструкция изображения.

При всей своей родственности, рентген, КТ и МРТ — разные методы. Они не заменяют друг друга. Все костные структуры лучше видны на обычном рентгеновском снимке и подчас нет нужды обращаться к КТ.

Процедура компьютерной томографии (МРТ и КТ)

 

 

Процедура, как правило, длится около получаса.

Важный момент: степень облучения здесь значительно выше, чем при обычном рентгене, поэтому перед КТ следует сделать рентгенографию, чтобы выбрать нужный сегмент тела, тем самым сократив область облучения.

Как работает МРТ

 

 

Томограф видит все объемные образования твоего тела. Наиболее четко он различает костную структуру, демонстрирует "лишние" части в органах: опухоли, рубцы и кисты.

Современные программы спиральных компьютерных томографов реконструируют на экране монитора трехмерное изображение тела. Время исследования — 17 секунд, а качество опережает воображение.

Что исследует КТ и МРТ?

 

 

На КТ лучше исследовать отдельные позвонки и суставы позвоночника при болях в спине, но на МРТ лучше видны мягкие межпозвонковые диски.

МРТ менее вредна. Ее важнейшее преимущество — отсутствие ионизирующего излучения.

На МРТ хорошо изучать головной мозг, органы малого таза, легкие. На КТ после введения в вену контрастного вещества с помощью ЗD-графики можно построить трехмерное, цветное объемное изображение сосудов шеи и головного мозга и, поворачивая его на экране, как букет цветов, изучать каждый из них в отдельности. Качество изображения такое, что становится неясно, что более реально — сам пациент или его трехмерная виртуальная модель на экране.

  • МРТ облегчает диагностику опухолей молочной железы.
  • MPT выявляет заболевания тазобедренных суставов.

Подготовка к МРТ и противопоказания

 

 

Специальной подготовки к МРТ не требуется. Самостоятельно разобраться в том, какой метод тебе необходим, ты не сможешь. Но решение проведении КТ и МРТ на основании направления лечащего врача, принимать только тебе.

  • Противопоказаний к КТ нет.
  • МРТ нельзя делать при наличии кардиостимулятора, слухового аппарата; беременности, ожирении, клаустрофобии и неадекватном поведении пациента.

ona-znaet.ru

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Определения

Сокращения

Вп

Время повторения

Вэ

Время эхо

Ви

Время инверсии

Т1

Время релаксации спин-lattice («время намагничивания») (увеличение)

Т2

Время релаксации спин-спин («время размагничивания») (уменьшение)

Табл. 19-4. Пределы получаемых данных

Короткое Вэ

Длинное Вэ

Короткое Вп (<1000)

Т1

Длинное Вп (>2000)

Протонная плотность или спиновая плотность

Т2

Режим Т1

Короткое Т1 → высокий сигнал (яркий). «Анатомическое изображение», напоминающее до некоторой степени КТ. Более короткое время получения, чем для режима Т2. Ткани, содержащие много протонов (напр., Н2О) имеют длинное Т1.

Жир (включая костный мозг), кровоизлияние >48 ч, меланин

Белое вещество

Серое вещество

Кальций

ЦСЖ, (кость)

(примечание: черно-белая шкала показывает направление изменений интенсивности, а не действительный цвет на МРТ)

Единственные объекты, которое в режиме Т1 имеют белую окраску: жир, меланин, подострое кровоизлияние (>48 ч). Белое вещество выглядит светлее, чем серое (в миелине содержится много жиров). Большинство патологических образований в режиме Т1 имеют низкий сигнал.

Режим Т2

Длинное Т2 → высокий сигнал (яркий). «Патологическое изображение». Большинство патологических образований имеют высокий сигнал, включая окружающий отек.

Отек мозга/вода

ЦСЖ

Серое вещество

Белое вещество

Кость, жир

(примечание: черно-белая шкала показывает направление изменений интенсивности, а не действительный цвет на МРТ)

NB: жир и кровь давностью 7-14 д (см. табл. 29-4) имеют высокий сигнал в режиме Т1. В режиме Т2 кровь также имеет высокий сигнал, но жир теряет его и выглядит черным.

Режим плотности спина

Др. названия: сбалансированное изображение, изображение протонной плотности. Промежуточный режим между Т1 и Т2. Сигнал ЦСЖ = серому веществу, она выглядит практически изоденсной мозгу (полезен при демиелинизирующих заболеваниях белого вещества).

Эхо-трэйн (т.н. эхо быстрого спина)

Вп остается постоянным, Вэ прогрессивно увеличивается, используя множенные эхо (8-16), а не одно. Изображение приближается к режиму Т2, но требует значительно меньше времени (в этом режиме жир выглядит ярче, что можно исправить с помощью методик подавления сигнала от жира).

Режим «GRASS»

Сокращение для режима «gradient recalled acquisition in a steady state». «Быстрый» Т2 режим, при котором используется частичный угол поворота. GRASS является торговой маркой фирмы «General Electric», другие производители используют другие названия для этого режима, напр., FISP. ЦСЖ выглядит белой, кости – черными, сосуды с протекающей кровью – белыми. Типичные параметры получения: Вп=22, Вэ=11, угол=8°. Используется напр., при МРТ шейного отдела для получение «миелографических» изображений, улучшает способность МРТ визуализировать остеофиты.

Режим «STIR»

Сокращение для режима «short tau inversion recovery». Объединяет режимы Т1 и Т2. Приводит к подавлению сигнала от жира (иногда называется изображением с подавлением сигнала от жира), при этом в зонах богатых жиром лучше визуализируется КУ гадолиниумом. В основном используется при исследованиях позвоночника и орбит.

Режимы диффузии и перфузии

Используются при ишемических поражениях ГМ (большинство МР томографов не имеют достаточных градиентов для режима диффузии или скорости, необходимой для режимов диффузии и перфузии).

Режим диффузии чувствителен к случайному броуновскому движению молекул воды. Коэффициент диффузии рассчитывается для каждой области с учетом ряда переменных величин (время, ориентация среза и др.). Свободно диффундирующая вода (напр., в ЦСЖ) выглядит в режиме диффузии темной.

В зонах острой ишемии мозга наблюдается повышение сигнала в режиме диффузии в течение нескольких мин. Однако, и другие факторы кроме фокальной ишемии (напр., общая ишемия, гипогликемия, эпилептический статус и др.) могут вызывать понижение коэффициента диффузии. Поэтому изображения  в режиме диффузии необходимо интерпретировать с учетом клинических данных. В некоторых случаях, но не всегда, изменения в режиме диффузии регистрируются при ТИА.

Режим перфузии дает информацию о перфузии в результате микроциркуляции. В настоящее время используется несколько методов, среди которых наиболее распространен метод с болюсом КВ. Для того, чтобы следовать за постепенным уменьшением до нормы после введения КВ (обычно гадолиниума) используют изображения с ультрабыстрым гладиентом. Получают кривую вымывания КВ, которую сравнивают с КВ в артерии.

Теоретически режимы диффузии и перфузии можно объединить для того, чтобы в режиме перфузии определить зону дефицита перфузии, которая превышает зону необратимого инфаркта в режиме диффузии и таким образом выявить зону жизнеспособного мозгового вещества, находящуюся под угрозой ишемического инфаркта (т.н. зона «полутени»), напр., с целью выявления кандидатов для проведения тромболитической терапии.

 

Гринберг. Нейрохирургия

medbe.ru

Как работает аппарат МРТ (Магнитно-Резонансной Томографии)

Одним из наиболее результативных способов медицинского обследования, является МРТ или магнитно-резонансная томография, дающая возможность обрести наиболее точную информацию об особенностях анатомии человеческого организма, эндокринной системы, возбудимости тканей, а также внутренних органов. Возможность определения локализации процесса и объема произошедших повреждений становится основным преимуществом процедуры МРТ при обнаружении злокачественных опухолей и обследования сосудов.

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ ИЗ СЕБЯ МРТ?

Что представляет из себя МРТ?

Магнитно-резонансная томография – это исключительный шанс получить точнейшие послойные изображения, области организма, которая исследуется. Процедура осуществляется посредством специализированного устройства, влияние которого, на человеческий организм, находится в стимулировании электромагнитных волн, образовании внушительного магнитного поля и фиксирования обратного электромагнитного сигнала от человеческого организма. Итогом, является выстраивание изображения, при помощи обрабатывания поступающего сигнала на компьютер.

Магнитно-резонансный томограф, является аппаратом, дающим возможность достичь эффективнейшего диагностирования, определить метаморфозы в функционировании организма и осуществить высочайшее по точности изображение изучаемых органов, которое дает результаты, на порядок выше, нежели рентген, компьютерная томография или УЗИ. Магнитно-резонансная томография дает возможность обнаружить онкологические заболевания и перечень других не менее опасных болезней, а также замерить быстроту кровотока и течение спинномозговой жидкости.

За основу функционирования МРТ, взят ЯМР принцип, с последовательным обрабатыванием приобретенной информации, специализированными программами. Томограф создает условия для возникновения сильнейшего магнитного поля. Существенным фактором, поясняющим суть работы томографа, является присутствие в организме человека протонов (из уроков химии, многим должно быть известно, что протон – это ядро атома водорода). Аппарат МРТ дает возможность содействовать неизменному состоянию магнетизма в теле человека, при его размещении внутри устройства. В результате чего, он осуществляет:

  • стимулирование организма с помощью электромагнитных волн, помогая смене стабильной направленности настроенных частиц;
  • приостановку электромагнитных волн и фиксацию тех же излучений, со стороны человеческого организма;
  • обрабатывание принятого сигнала и перестройка его в картинку (изображение).

МРТ изображениеИтоговое изображение – это совсем не фотография или фото-негатив изучаемой части тела или органа. Радиосигналы преобразовываются в высококачественное изображение среза человеческого организма, на экране монитора. Доктора видят органы в разрезе. Магнитно-Резонансная Томография, является более точным и надежным методом диагностирования, нежели КТ (компьютерная томография), ведь при МРТ не осуществляется применение ионизирующего излучения, наоборот, применяются абсолютно безвредные для организма электромагнитные волны.

История производства и особенности устройства аппарата МРТ

История производства МРТ

Датой сотворения сего полезнейшего устройства, называют 1973 год, а одним из первых разработчиков, считается – Пол Лотербур. В одном из его трудов был четко описан факт изображения строений организма и органов, благодаря применению магнитных и радиоволн.

Однако, Лотербур не единственный изобретатель, приложивший руку к изобретению МРТ. За 27 лет до этого, Ричард Пурселл и Феликс Блох, работая в Гарвардском Университете, испытывали явление, основой которого являлось качество, характерное для атомных ядер (изначальное вбирание энергии и ее последующее «отдавание», то есть отделение с возвращением к исходному состоянию). Спустя шесть лет, за свою работу, ученые были удостоены Нобелевской премии.

Их открытие, стало, в определенном роде, прорывом для развития суждения по ЯМР.Удивительный феномен подвергался изучению многими ученными, не только физиками, но и математиками, и химиками. Показ первого Компьютерного Томографа, с перечнем опытов, был осуществлен в 1972 году. В результате, был выявлен новейший способ диагностирования, позволяющий подробно изображать наиболее важные структуры человеческого организма.

Впоследствии, некто Лотербур, хоть и не в полной мере, но высказал принцип функционирования МРТ. Его работа стала толчком для развития и дальнейших исследований в данной отрасли.

Головной мозг на МРТНемало времени уделяли надзору над недоброкачественными опухолями.Исследования, производящиеся Лотербуром, продемонстрировали: они кардинально разнятся со здоровыми клетками. Разница состоит в параметрах добываемого сигнала.

И так, можно смело утверждать, что стартом новейшей эры развития диагностирования с помощью МРТ, являются семидесятые годы прошлого века. Именно в тот период времени, Ричард Эрнст, предложил осуществление МРТ с применением особенного метода – кодирования (и радиочастотного, и фазового). Метод, который был предложен тогда, используют доктора и в наши дни. В восьмидесятом году прошлого века было продемонстрировано изображение, на создание которого было затрачено всего 5 минут, а через шесть лет, это время составляло уже 5 секунд. Стоит отметить, что качество изображения при этом, не изменилось.

Через 8 лет после первого изображения, внушительный рывок произошел и в ангиографии, дающей возможность показать кровоток человека без вспомогательного введения в кровь лекарств, выполняющих функцию контраста.

Развитие данной отрасли стало историческим моментом для современной медицины.МРТ используется в диагностировании болезней:

  • позвоночника;
  • суставов;
  • головного и спинного мозга;
  • нижнего мозгового придатка;
  • внутренних органов;
  • парных молочных желез внешней секреции и так далее.

Потенциал открытого метода, дает возможность выявлять болезни на начальных стадиях и находить аномалии, нуждающиеся в безотлагательном лечении или в неотложном хирургическом вмешательстве.Процедура МРТ, осуществленная на нынешнем ультрасовременном оборудовании, позволяет:

  • получить точнейшую визуализацию внутренних органов, тканей;
  • накопить нужные данные о вращении спинномозговой жидкости;
  • выявить уровень активности областей коры головного мозга;
  • отслеживать газообмен, происходящий в тканях.

МРТ значительно и в лучшую сторону отличим от прочих методов диагностирования:

  • Он не предусматривает манипуляций с хирургическими инструментами;
  • Он эффективен и безопасен;
  • Процедура достаточно распространена, доступна и необходима при изучении наиболее серьезных случаев, нуждающихся в подробном изображении случающихся в организме метаморфоз.

Принцип работы Магнитно-Резонансного Томографа (МРТ)

Принцип работы МРТПроцедура производится следующим образом. Пациента размещают в специализированное узкое углубление (своего рода тоннель), в котором он обязательно должен быть размещен горизонтально. Длительность процедуры составляет от четверти до половины часа.

По завершении процедуры, человеку на руки отдают изображение, которое формируется с помощью ЯМР метода – физического явления магнитного и ядерного резонанса, связанного с особенностями протонов. Благодаря радиочастотному импульсу, в образованном при помощи аппарата электромагнитном поле преобразуется излучение, превращающееся в сигнал. Затем он принимается и подвергается обработке специализированной программой для компьютера.

Каждый изучаемый и выводящийся на монитор, в виде визуализации, срез, обладает индивидуальной толщиной. Этот метод отображения похож на технологию удаления всего лишнего над или под слоем. Немаловажную роль, при этом, выполняют конкретные элементы объема и части среза.

Из-за того, что тело человека на 90% состоит из жидкости, осуществляется стимулирование протонов атомов водорода. Метод МРТ, дает возможность взглянуть в организм и определить серьезность недуга без непосредственного физического вмешательства.

Устройство МРТ

Современный аппарат МРТ, состоит из таких частей:

  • магнит;
  • катушки;
  • генератор радиоимпульсов;
  • клетка Фарадея;
  • ресурс питания;
  • охладительная система;
  • системы, обрабатывающие получаемые данные.

В последующих пунктах мы изучим работу части отдельных элементов аппарата МРТ!

Магнит

Производит стабилизированное поле, которое характеризуется равномерностью и внушительной эмфазой (напряженностью). Из заключительного показателя выявляется мощность устройства. Упомянем еще раз, именно от мощности зависит то, насколько высокое качество обретет визуализация после окончания терапии.

Аппараты делятся на 4 группы:

  • Низкопольные – оснащение начального типа, сила поля менее 0.5 Тл;
  • Среднепольные – сила поля от 0,5-1 Тл;
  • Высокопольные – характеризуются великолепной скоростью обследования, хорошо просматриваемой визуализаций, даже если человек двигался при процедуре. Сила поля – 1-2 Тл;
  • Сверхвысокопольные – более 2 Тл. Применяются исключительно при исследованиях.

Также стоит отметить такие разновидности применяемых магнитов:

Постоянный магнит – производится из сплавов, имеющих, так называемые Ферромагнитные свойства. Плюсами данных элементов, являет то, что им нет необходимости понижать температуру, потому что им не нужно энергии для поддержки однородного поля. Из минусов, стоит отметить внушительную массу и незначительную напряженность. Кроме прочего, такие магниты, восприимчивы к изменениям температур.

Сверхпроводимый магнит – катушка, созданная из особого сплава. Через данную катушку, происходит пропуск огромных токов. Благодаря аппаратам с подобными катушками, в них создается внушительное по силе магнитное поле. Однако, в сравнении с предыдущим магнитом, для сверхпроводимого магнита, необходима охладительная система. Из минусов, стоит отметить значительный расход жидкого гелия при незначительных затратах энергии, внушительные затраты на эксплуатирование агрегата, экранирование в обязательном порядке. Кроме прочего, существует риск выброса жидкости для охлаждения при утрате сверх проводимых свойств.

Резистивный магнит – не нуждается в применении специализированных систем охлаждения, и могут производить относительно однородное поле для осуществления сложных испытаний. Из минусов, стоит отметить внушительную массу, составляющую около пяти тонн и повышающуюся в случае экранирования.как устроен МРТ

Передатчик

Вырабатывает колебания и импульсы радиочастот (формы прямоугольника и сложной). Данное изменение дает возможность достичь возбуждения ядер, улучшить контрастность картинки, получаемой в результате обработки данных. Сигнал передает на переключатель, который оказывает действие на катушку, образуя магнитное поле, обладающее влиянием на спиновую систему.

Приемник

Это усилитель сигнала с высочайшей чувствительностью и незначительным шумом, который работает на сверхвысоких частотах. Получаемый отзыв видоизменяется из мГц в кГц (то есть от больших частот, к меньшим).

Прочие запчасти

Для более подробной детализации картинки несут ответственность, также, датчики регистрации, расположенные около изучаемого органа. Процедура МРТ не представляет никакой опасности для человека, осуществив излучение сообщаемой энергии, протоны перетекают в изначальное состояние.

Чтобы качество визуализации было лучше, исследуемому человеку могут ввести вещество контрастного типа на основе Gadolinium, которое не обладает побочными действиями. Вводится он при помощи шприца, который автоматизировано, подсчитывает необходимую дозу и быстроту введения препарата. Средство поступает в организм синхронно с протекающей процедурой.

Качество МРТ исследования, зависит от большого количества факторов – это и состояние магнитного поля, катушка, которая применяется, какой контрастный препарат и даже доктор, проводящий процедуру.

Преимущества МРТ:

  • высочайшая вероятность получить наиболее точную визуализацию исследуемой части тела или органа;
  • постоянно развивающееся качество диагностирования;
  • отсутствие негативных воздействий на человеческий организм;

Аппараты разнятся по силе генерируемого поля и «распахнутости» магнита. Чем выше мощность, тем скорее проводится исследование и тем лучше качество визуализации.

Открытые аппараты, обладают C-образной формой и считаются наилучшим для исследования людей, подверженных тяжелым формам клаустрофобии. Изначально они разрабатывались для осуществления вспомогательных внутри-магнитных процедур. Также, стоит отметить, что эта разновидность устройства значительно слабее, нежели закрытый аппарат.Обследование с помощью МРТ - одно из наиболее результативных и неопасных методов диагностирования и максимально информативно для подробного изучения спинного и головного мозга, позвоночника, органов брюшной полости и малого таза.

kakustroen.ru

Петербургская школа магнитно-резонансной томографии

МРТ картина структур позвоночника в МРТ изображении, схемы

 Сделать МРТ позвоночника  надо с четким пониманием анатомии для правльной трактовки изображения. По стандартной методике МРТ в СПб в наших клиниках произволится в сагиттальной и аксиальной плоскостях Т2-взвешенного типа МРТ, при необходимости дополняемое Т1-взвешенными МРТ в разных плоскостях, а также МРТ с подавлением жира.

Позвоночник состоит из 5 отделов. В основе позвоночного столба лежат 29 позвонковых костей. В шейном, грудном и поясничном отделах выделяют 3 группы структурных элементов:

•мягкие ткани, связки и структуры нервной системы

Схема позвоночника.

Тело позвонка состоит из губчатого вещества, заполненного гемопоэтической тканью и жиром, и  замыкательных пластин. Жировая ткань в теле появляется с 6-7 лет и увеличивается на протяжении жизни. При МРТ это соответствует увеличению сигнала на Т1. Между телами находятся межпозвоночные диски, состоящие из желатинозного пульпозного ядра и фиброзного кольца. При МРТ пульпозное ядро яркое на Т2, фиброзное кольцо и прободающие волокна (Шарпея) гипоинтенсивны. В задней части диск толще. Васкуляризация диска исчезает в 8-10 лет и дальше его питание идёт путём диффузии из прилегающего костного мозга.

Схема позвонка в аксиальной плоскости.

Передние структурные элементы дополняются 2 длинными связками – передней продольной и задней продольной. Обе они гипоинтенсивны и сливаются с телами и фиброзными кольцами, за исключением уровня 4-5 поясн., где развит эпидуральный жир и задняя продольная связка отстаёт от тел. Между задними структурными элементами расположены короткие связки: жёлтые между дугами, межостистые и надостистые. В шейном отделе вместо надостистой связки проходит выйная связка. Все они имеют промежуточный сигнал при МРТ позвоночника.

Схема и МРТ позвоночника в норме.

Подвижность позвоночника обеспечивается симметричными дугоотростчатыми суставами. Они образованы верхним суставным отростком нижележащего позвонка и нижним суставным отростком  вышележащего позвонка.  Мягкие ткани и связки образуют капсулу. При МРТ они видны на парасагиттальных и поперечных срезах. В норме жидкость в суставе не видна.

Схема соединения позвонков.

Схема строения дугоотростчатого сустава.

Внутри позвоночного канала расположен дуральный мешок, содержащий СМЖ и спинной мозг. На Т2 отчётливо выражен миелографический эффект. Спинной мозг имеет 2 утолщения - шейное и поясничное. Шейный отдел позвоночника имеет свои особенности: сочленение с черепом, слабо развитый эпидуральный жир и каналы поперечных отростков. В канале проходят позвоночная артерия, вена и симпатическое сплетение.

МРТ шейного отдела позвоночника в норме. Сагиттальная Т2-взвешенная МРТ.

МРТ шейного отдела позвоночника в норме. Аксиальная Т2-взвешенная МРТ.

Грудной отдел позвоночника участвует в формировании грудной клетки. Между задними концами рёбер и позвонками существуют рёберно-позвоночные суставы - сустав головки ребра и рёберно-поперечный сустав.

Схема суставов в грудноом отделе позвоночника.

Поясничный отдел несёт наибольшую нагрузку, тела позвонков здесь массивные. Задние границы межпозвоночных дисков вогнутые, кроме уровней L4-5 и L5-S1, где они слегка выпуклые в норме. Дугоотростчатые суставы богато иннервируются. что играет роль в формировании болевого синдрома. Сустав, покрытый латеральной частью жёлтой связки, ограничивает межпозвоночное отверстие сзади. Спереди оно ограничено замыкательными пластинами, диском и волокнами задней продольной связки. Сверху и снизу отверстие ограничено ножками дуг смежных позвонков. Верхняя половина отверстия занята корешком, ганглием, корешковыми артерией и веной. Спинной мозг обычно кончается на уровне 1-2 поясничного позвонка, дальше идёт конский хвост. Корешки выходят косо под углом 45º.

Схема. Структурные элементв позвоночного столба.

Препарат. Сагиттальный распил поясничного отдела позвоночника.

МРТ позвоночника в норме. Т2-взвешенные сагиттальная и аксиальная МРТ.

ТМО - фиброзный мешок, не прикрепляется к позвонкам, а только к периостему большого затылочного отверстия наверху. Внизу доходит до 2 крестцового позвонка. Латерально ТМО входит в межпозвоночные отверстия, образуя карманы для корешков и ганглия. Между периостеумом позвонков и ТМО расположено эпидуральное пространство, содержащее жир, соединительную ткань и венозные сплетения. Между ТМО и паутинной оболочкой находится субдуральное пространство, содержащее незначительное количество жидкости. Паутинная оболочка - тонкая промежуточная выстилка, простирающаяся до 2 крестцового позвонка. Между паутинной и мягкой оболочками расположено субарахноидальное пространство, заполненное СМЖ и паутинными трабекулами. Ниже окончания сп.мозга в субарахноидальном пространстве расположен конский хвост и конечная нить. Мягкая оболочка тесно прилегает к поверхности сп.мозга. Содержит сосуды. От неё отходят зубчатые связки. Внутри ТМО спинной мозг поддерживается 21 зубчатыми связками, расположенными между корешками. 

Схема поперечного разреза позвоночника.

Спинной мозг состоит большей частью из серого вещества и окружён белым. Корешки выходят раздельно и расположены интрадурально. Экстрадурльно в межпозвоночном отверстии проходит единый ствол (канатик). Протяжённость сп.мозга 42-45 см. Имеет переднюю медиальную щель и заднюю медиальную борозду.

Схема спинного мозга и его корешков.

Схема строения сегмента спинного мозга.

Схема поперечных распилов спинного мозга на разных уровнях.

Кровоснабжение сп.мозга осуществляется из передней и парной задней спинномозговых артерий. 70% мозга получает кровь из передней СпА, представляющей собой анастомозы  6-8 передних корешковых (радикуломедуллярных) артерий. Самая крупная из них – большая корешковая артерия (Адамкевича). Она расположена на нижнегрудном или верхнепоясничном уровне, чаще слева. Артерия Адамкевича отходит от аорты и питает нижние 2/3 мозга. От передней СпА отходят бороздчатые артерии, питающие левую и правую половины. Парную заднюю СпА образуют 18-22 задние корешковые артерии. От каждой из задних СпА отходит своя задняя бороздчатая артерия.

Схема артериального кровоснабжения спинного мозга.

Венозный дренаж осуществляется через одиночные переднюю и заднюю спинномозговые вены. В них впадают анастомозирующие между собой бороздчатые вены. Спинномозговые вены впадают во внутреннее позвоночное венозное сплетение, расположенное в эпидуральном пространстве. Внутреннее венозное сплетение соединяется с наружным. 

 Схема венозного оттока.

Профессор Холин А.В. проводит МРТ позвоночника в нескольких клиниках с учетом предварительного диагноза, лично беседует с пациентом и определяет необходимый объем МРТ.

mrtspb.info


Смотрите также