Магнитно-резонансная томография, МРТ (англ. Magnetic resonance tomography, MRT или англ. Magnetic resonance imaging, MRI) — это томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса. Метод основан на измерении электромагнитного отклика атомных ядер, чаще ядер атомов водорода, а именно на их возбуждении с помощью определенной комбинации электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности.

Этот метод позволяет получить высококонтрастное изображение тканей тела, и поэтому находит широкое применение в визуализации тканей мозга, сердца, мышц, а также новообразований по сравнению с другими методами медицинской визуализации (такими, например, как компьютерная томография или рентгенография).

Введение

МРТ — это неинвазивный метод медицинского обследования, который широко применяют в медицинской диагностике и контроле адекватности лечения больного. В отличие от компьютерной томографии и рентгена, в ходе исследования данным методом организм не подвергается воздействию ионизирующего излучения. Зато изображение формируется под влиянием мощного магнитного поля и электромагнитных волн с применением компьютерной обработки для получения четкой детализации мягких тканей, костей и других внутренних структур организма. Для повышения четкости изображения можно применять контрастные вещества. С помощью МРТ можно диагностировать патологии, которые невозможно увидеть при использовании других методов медицинской визуализации.

Побочные эффекты МРТ неизвестны, однако существует ряд противопоказаний.

Методики МРТ постоянно совершенствуют. Для визуализации различных структур организма испытывают новые последовательности электромагнитных импульсов и применяют новые методы обработки данных, позволяет достичь высокого уровня детализации, например, получать изображения участков мозга менее 1 мм толщиной.

История

Годом изобретения компьютерной томографии считают 1973, когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Формирование изображений с помощью индуцированной локальной взаимодействия: примеры применения ядерного магнитного резонанса». В конце 70-х профессор физики Ноттингемского университета Питер Мэнсфилд разработал математический метод, благодаря которому сканирования стало потребовать порядка секунд, а не часов, и который позволил получать более четкое изображение.

Метод

Метод ядерного магнитного резонанса базируется на исследовании насыщенности тканей организма водородом и их магнитных свойств, связанных с пребыванием в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называют градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов), которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона, можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода.

Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет или спивнапрямлений, или противоположно направленный с магнитным полем, причем во втором случае его энергия будет выше. По воздействия на исследуемый участок электромагнитным излучением определенной частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а затем вернутся в исходное состояние. При этом система сбора данных томографа зарегистрирует выделение энергии при релаксации предварительно возбужденных протонов.

Первые томографы имели индукцию магнитного поля 0,005 Тл, однако качество полученных на них изображений была низкой. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. Эти источники представляют собой как электромагниты (обычно до 1-3 Тл, в некоторых случаях до 9,4 Тл), так и постоянные магниты (до 0,7 Тл). Поскольку поле должно быть достаточно мощным, применяют сверхпроводящие магниты, работающие в жидком гелии, а из постоянных магнитов пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный отклик тканей в МР-томографах на постоянных магнитах более слабый, чем в электромагнитных, поэтому они имеют ограниченную область применения. Однако постоянные магниты могут иметь так называемую «открытую» конфигурацию, позволяющую проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследования и проведение диагностических или лечебных мероприятий под контролем МРТ (так называемая интервенционная МРТ).

Для определения местоположения сигнала в пространстве, кроме магнита в МР-томографе, применяют градиентные катушки, которые в общий однородного магнитного поля добавляют градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемого участка и полученных данных. Действие градиента, который позволяет выбрать срез, обеспечивает селективное возмущения протонов именно в нужном участке. Мощность и скорость действия градиентных усилителей принадлежит к числу важнейших показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешение и Соотношение сигнал / шум.

Применение

МРТ головного мозга

МРТ головного мозга применяют в нейрохирургии и неврологии, что позволяет с высокой точностью выявить патологию тканей головного мозга. По сравнению с КТ, этот метод обеспечивает высокую чувствительность при диагностике небольших опухолей и лучшую визуализацию задней черепной ямки. Получаемое изображение позволяет отчетливо различить серую и белое вещество, позволяющее диагностировать целый ряд патологических процессов в центральной нервной системе, включая демиелинизирующие заболевания, деменции, цереброваскулярные заболевания, нейроинфекции и эпилепсией. Поскольку в ходе исследования получают многочисленные изображения с промежутком в несколько миллисекунд, это позволяет увидеть реакцию мозга на различные стимулы, исследовать как функциональные, так и структурные аномалии мозга, и диагностировать большинство психических расстройств. Метод используют также в стереотаксической хирургии под контролем МРТ — в радиохирургии для лечения опухолей головного мозга, артериовенозных мальформаций и других заболеваний, требующих хирургического лечения.

МРТ сердечно-сосудистой системы

МРТ сердечно-сосудистой системы дополняет другие методы визуализации, такие как эхокардиография, КТ сердца и ядерная медицина. В сферу ее применений входят обследование при ишемической болезни сердца, кардиомиопатии, миокардите, гемохроматозе, врожденных пороках сердца и др.

МРТ опорно-двигательного аппарата

Диагностика заболеваний опорно-двигательного аппарата включая МРТ позвоночника, диагностику заболеваний суставов и опухолей мягких тканей.

Технологии

Диффузное МРТ

Диффузное МРТ — метод, позволяющий определять диффузию молекул воды в биологических тканях. Диффузионной МРТ применяют для диагностики инсультов) и других неврологических нарушений (например, рассеянного склероза).

МР-перфузия

Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма, в частности через ткани мозга и печени. Метод позволяет определить степень ишемии головного мозга и других органов.

МР-спектроскопия

Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) — метод, позволяющий выявить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях. МР-спектры отражают процессы метаболизма. Нарушение метаболизма, как правило, возникают до появления клинических проявлений заболевания, поэтому на основе данных МРС можно диагностировать заболевания на ранних этапах развития.

Виды МРС:

  • МРС внутренних органов;
  • МРС биологических жидкостей.

МР-ангиография

Магнитно-резонансная ангиография (МРА) — метод получения изображения кровеносных сосудов с помощью магнитно-резонансного томографа. Исследование проводится на томографах с величиной индукции магнитного поля не менее 0,3 Тл. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности кровотока. МРА основывается на различии сигнала подвижной ткани (крови) от сигнала окружающих неподвижных тканей, позволяет получать изображения сосудов без применения каких-либо рентгеноконтрастных средств. Для получения более четкого изображения применяют особые контрастные вещества на основе парамагнетиков (гадолиний).

Функциональная МРТ

Функциональная МРТ (фМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяет определить индивидуально для каждого пациента расположение и особенности участков мозга, которые отвечают за движение, речь, зрение, память и другие функции. Суть метода заключается в том, что при работе определенных участков мозга кровоток в них усиливается. В процессе проведения фМРТ пациенту предлагают выполнить определенные задачи, регистрируют участки с усиленным кровотоком и накладывают их изображения на обычную МРТ мозга.

Противопоказания

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

Абсолютные противопоказания:

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

Относительные противопоказания:

  • инсулиновые помпы;
  • нервные стимуляторы;
  • неферромагнитными имплантаты внутреннего уха;
  • протезы клапанов сердца (в высоких полях, при подозрении на дисфункцию)
  • кровоостанавливающие клипсы (кроме сосудов мозга);
  • декомпенсированная сердечная недостаточность
  • первый триместр беременности;
  • клаустрофобия;
  • неадекватность пациента;
  • тяжелый / крайне тяжелое состояние пациента по основному / сопутствующим заболеванием;
  • наличие татуировок, выполненных металлосодержащими красителями (могут возникать ожоги).

Титан, который широко применяют в протезировании, не является ферромагнетиком и практически безопасен при МРТ. Исключение — наличие татуировок, выполненных титаносодержащих красителями (например, на основе диоксида титана).

Изображения по теме

  • Магнитно резонансная томография
  • Магнитно резонансная томография
  • Магнитно резонансная томография
  • Магнитно резонансная томография
  • Магнитно резонансная томография
  • Магнитно резонансная томография
  • Магнитно резонансная томография