Магнитно-резонансная томография

МРТ представляет собой  технологию медицинской визуализации, используемую в радиологии, для получения изображений анатомических областей организма. Весьма существенным преимуществом МРТ перед рентгеновским исследованием, включая рентгеновскую компьютерную томографию (КТ), является неинвазивность и отстутствие лучевой нагрузки. До сих пор нет никаках данных, что используемые при МРТ мощности электромагнитных (в радиочастотном мегагерцовом диапазоне) и магнитных полей (как постоянных – до 4 Тесла, так и переменных, при которых импульсные градиенты магнитного поля достигают 40 мТесла/м) могут оказывать отрицательное влияние на организм. Сегодня физики и врачи считают МРТ практически безопасным и безвредным методом. При полном использовании всего арсенала технических возможностей МР-томографов можно достичь достаточно высокого контраста мягких тканей, что позволяет чаще всего получить высокоинформативные диагностические МРТ-изображения без введения магнитно­резонансных контрастных средств (МРКС). Такие контрастные вещества, однако, существуют и для МРТ, но в большинстве случаев они требуются для уточнения диагноза. Отметим, что МРКС переносятся пациентами значительно легче чем рентгеноконтрастные вещества, используемые при КТ или в классической ретгенологии.

В основе МРТ лежит явление ядерного магнитного резонанса ядер водорода или протонов, которые наиболее эффективно взаимодействуют с внешним магнитным полем по сравнению с другими ядрами, обладающими магнитным моментом. При проведении исследования пациент помещается в однородное магнитное поле, которое и взаимодействует с магнитным моментом протонов организма человека. В результате магнитные моменты ядер водорода (или их спины) ориентируются по направлению силовых линий поля и начинают вращаться или прецессировать с частотой, прямопропорциональной напряженности поля и получившей название частоты Лармора. Для возбуждения протонов подают радиочастотные электромагнитные импульсы в мегагерцовом диапазоне с частотой, близкой к частоте Лармора, что позволяет получить информацию о пространственном распределении и состоянии водородсодержащих молекул, подавляющая часть которых представлена водой. Кроме того, в зазоре магнита в определенной последовательности создают импульсные градиенты магнитного поля в трёх перпендикулярных направлениях, и ядра водорода в разных участках тела начинают отличаються по частоте и фазе прецессии (таким образом происходит кодирование или выбор среза, частотное и фазовое кодирование). В целом способ подачи градиентных и радиочастотных импульсов называют «импульсной последовательностью». В результате ядра водорода начинают поглощать подаваемую электромагнитную энергию, что и носит название ядерного магнитного резонанса. Получаемый сигнал (спад свободной индукции или ССИ) обрабатывают с помощью Фурье-преобразования, что и создает на магнитно­резонансном томограмме подробную анатомическую картину «срезов» тканей и органов.

В человеческом организме протоны встречаются в основном в таких веществах, как жир и вода. Человек на две трети состоит из воды. Таким образом, МР-томограмма в первую очередь отражает распределение и состояние воды в теле человека. Практически все жизненно важные процессы в клетках протекают в водной среде. Вода – это источник и залог жизни. Количество и состояние воды, таким образом, отражают не только анатомические структуры (преимущественно – по протонной плотности), но и физико-химические (биохимические, биофизические) изменения в тканях (в основном – по временам релаксации). Вода присутствует в организме в трех состояниях: свободная вода; вода, связанная с биологическими макромолекулами; молекулы воды, обменивающиеся между этими двумя состояниями. Распределение воды между этими состояниями (обменные процессы) во многом определяет времена релаксации. Эти процессы в тканях имеют большое значение для МР-томографии, так как лежат в основе формирования относительного контраста тканей на МРТ-изображениях, и определяют возможность ранней диагностики многих заболеваний, в частности, онкологических. Объемные эффекты, выраженные как значительные отклонения от нормальной анатомии, появляются, как правило, на более поздней стадии заболевания. В начале, когда нет нарушений структуры тканей и, следовательно, нет изменений анатомических взаимоотношений, физико-химические условия (биохимия) в клетках уже могут меняться, и вместе с ними изменяется количество и состояние клеточной воды дает сравнение относительной амплитуды сигнала для разных органов при КТ (в единицах Хаундсфильда) и при МРТ с взвешиванием изображения по спиновой плотности р (или концентрации протонов в ткани) и времени спин-решеточной релаксации Ti и ясно показывает, что при МРТ можно достичь существенно более высокого относительного контраста для мягких тканей.

Как правило, точность снимков мрт полученных на томографах 3 Тесла не отличается от точности снимков мрт полученных на томографах 1.5 Тесла.

Четкость изображения в этом случае скорее зависит от настройки томографа. В то же время разница между 1.5 Тесла и 1.0 Тесла, и тем более 0.35 Тесла, может быть очень значительной. На оборудовании мрт ниже 1 Тесла нельзя качественно сделать мрт брюшной полости (мрт внутренних органов) или мрт малого таза, так как мощность таких аппаратов слишком низкая, чтобы получать снимки высокого разрешения. На низкопольных аппаратах (напряженностью менее 1 Тесла) можно проводить только исследования мрт головы, мрт позвоночника и мрт суставов с получением снимков обычного качества. Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум.

В МРТ для визуализации анатомических структур или кровотока не требует контрастных препараторов, поскольку изменяющиеся свойства тканей или крови обеспечивают естественные контрасты. Однако для более конкретных задач используются внутривенные контрасты основанные на хелатах гадолиния. В общем, эти агенты оказались более безопасными, чем йодированные контрастные агенты, используемые в рентгенографии или КТ. Анафилактоидные реакции встречаются редко, встречающиеся прибл. 0,03-0,1%. Особый интерес представляет более низкая частота нефротоксичности по сравнению с йодированными агентами при назначении в обычных дозах – это сделало контрастирующее МРТ-сканирование вариантом для пациентов с почечной недостаточностью, которые в противном случае не смогли бы пройти контрастную КТ.