Принцип работы МРТ-томографа – кто придумал аппарат и каково его устройство?

Что показывает томография, какие болезни можно выявить

Вот, что нужно брать с собой, отправляясь на МРТ диагностику:

  • Направление от лечащего врача (можно без него, если пациент сам является инициатором обследования);
  • Результаты проведенных ранее таких диагностических процедур как УЗИ, КТ, МРТ;
  • Историю болезни (можно копию), амбулаторную карту, выписки и заключения специалистов;
  • Документы, подтверждающие право на льготное исследование (если такие есть);
  • Полис ДМС (дополнительного медицинского страхования), если услуги клиники оплачивает страховщик.

Обычно подготовки к МРТ-исследованию не требуется. Пациент просто должен прийти в назначенное время в диагностический кабинет. Достаточно лишь перед процедурой убрать все, что содержит металл и чувствительно к магнитному полю:

  • Ключи;
  • Кошелек;
  • Мобильный телефон;
  • Банковские карточки;
  • Украшения (серьги, кольца, заколки, цепочки, пирсинг);
  • Одежду с металлической фурнитурой.

Если у вас есть металлические конструкции, которые нельзя снять, обязательно предупредите врача. Речь идет о металлических и металлокерамических коронках, имплантатах, спицах, кардиостимуляторе и прочих медицинских устройствах.

Подготовка требуется только, когда назначают МРТ органов ЖКТ. Важно, чтобы желудок и кишечник были пустыми, а их мышцы – расслабленными. Поэтому:

  • Можно есть перед МРТ не позже, чем за 6-8 часов до процедуры (если диагностика назначена на утро, то последний прием пищи – вечером).
  • Можно пить не позже, чем за 3-4 часа до МРТ исследования.
  • Для профилактики вздутия живота выпейте активированный уголь из расчета 1 таблетка на каждые 10 кг массы тела.

За 30-40 минут до МРТ желательно принять спазмолитическое средство для профилактики спазмов гладкой мускулатуры. Подойдут препараты: Но-шпа, Дротаверин, Спазмонет-Форте, Спазмол.

Принцип работы МРТ-томографа - кто придумал аппарат и каково его устройство?

Результатом исследования является магнитная резонансная томограмма. В отличие от обычных двухмерных рентгеновских снимков она может быть трехмерной. Причем специалист может изучить состояние сканируемого органа в различных плоскостях. Представьте яблоко, разрезанное на тонкие ломтики, и вы каждый из них можете взять отдельно, посмотреть со всех сторон.

  • Безопасность (нет рентгеновского излучения);
  • Безболезненность (пациент во время МРТ не чувствует неприятных ощущений);
  • Возможность выявлять даже мелкие нарушения в структуре тканей и органов (размером от 1 мм);
  • Небольшой список абсолютных противопоказаний.

С помощью МРТ можно увидеть следующие патологии:

  • Заболевания кровеносной системы (тромбозы, аневризмы, васкулиты, патологические изменения сосудов).
  • Инсульт и инфаркт (нарушения кровоснабжения внутренних органов, включая головной мозг).
  • Очаги воспаления, некроза, кисты, абсцессы.
  • Врожденные аномалии в строении внутренних органов.
  • Патологии суставов и хрящевой ткани (воспаления, травмы, смещения, грыжи, вывихи, дистрофия).
  • Доброкачественные и злокачественные новообразования, метастазы.
  • Другие патологические процессы, связанные с мягкими тканями (структура костей визуализируется плохо).

МРТ особенно информативно при диагностике онкологических заболеваний, так как метод визуализирует даже небольшие опухоли. Это помогает выявлять рак на ранних стадиях, что дает большие шансы на успешное лечение.

Как работает МРТ, разновидности томографов

Метод МРТ основан на способности некоторых атомов химических элементов поглощать и отражать радиочастотное излучение при воздействии на них магнитного поля высокой напряженности. В частности, МРТ-диагностика использует реакцию атомов водорода. Это наиболее распространенный элемент в организме человека. Его доля содержания в тканях составляет 63%. Поэтому исследование так информативно.

Суть метода МРТ заключается в сканировании органов человека с помощью томографа. Это такой аппарат, включающий в себя следующие элементы:

  • Магнит;
  • Градиентные катушки;
  • Радиочастотные катушки передачи и приема;
  • Компьютер.

Принцип работы МРТ томографа заключается в создании магнитом постоянного магнитного поля. Внутри него градиентные катушки создают еще одно поле – переменное. Первая радиочастотная катушка излучает радиоволны. Вторая катушка поглощает волны, отраженные от атомов водорода. Компьютер управляет работой всей системы, регулируя переменное поле и частоту излучаемых волн.

Напряженность внутри томографа может быть:

  • Сверхнизкой (0,01-0,1 Тл);
  • Низкой (0,1-0,5 Тл);
  • Средней (0,5-1 Тл);
  • Высокой (1-2 Тл);
  • Сверхвысокой (от 2 Тл).

Обычно проводят МРТ при высокой и сверхвысокой напряженности магнитного поля, потому что такое исследование дает более четкую картину. Почти все томографы поддерживают режимы работы с магнитным полем в 1,5 Тл и 3 Тл.

Сам томограф представляет собой тоннель, в который задвигается стол с пациентом. Тоннель очень тесный, и потому в нем некомфортно в психическом плане. Это вызывает психологический дискомфорт у детей и лиц, страдающих клаустрофобией. Кроме того, воспользоваться таким сканером не смогут полные пациенты с большим объемом живота.

Томографы открытого типа менее шумны и более комфортны, поскольку магниты в них расположены только вверху и внизу. Боковые поверхности остаются незамкнутыми. Благодаря этому становится возможным проведение МРТ пациентам с несъемными металлическими имплантатами. Существенный недостаток открытых аппаратов – невысокая мощность (0,1-1,0 Тесла).

Таким образом, для исследования тонких структур (головного мозга, мелких новообразований, особенностей кровотока, аневризм) лучше использовать закрытые сканеры с высокой мощностью – 1,0-3,0 Тесла. Для визуализации крупных образований подойдет открытый аппарат, который является единственным возможным методом МРТ диагностики для больных с клаустрофобией, ожирением или несъемными металлизированными имплантатами.

Кто изобрел томограф и придумал МРТ?

Метод МРТ-сканирования приобрел широкое распространение и использование не так давно, но, несмотря на это, он имеет великую историю, которая тесно связана с математикой и физикой. Техническому воссозданию и применению магнитно-резонансного томографа предшествовал ряд научных событий, которые считаются фундаментальными, поэтому невозможно определить, кто из ученных вложил больший вклад в создание устройства. Все изобретения взаимосвязаны и оцениваются в совокупности:

  • 1882 г. — Никола Тесла было совершенно открытие вращающегося магнитного поля. В связи с этим, в 1956 г. в Германии было создано «Общество Тесла», которое приняло решение о присвоении названия единицы магнитного поля – «Тесла». В дальнейшем все приборы МРТ были откалиброваны таким образом.
  • 1937 г. — профессор из Колумбии Исидор И. Раби получил Нобелевскую премию за то, что описал квантовое явление — ядерно-магнитный резонанс (ЯМР). Ученый обнаружил, что ядра атомов при влиянии на них мощного магнитного поля меняют свое обычное положение за счет поглощения и излучения радиоволн.
  • 1973 г. — профессор Павел Лотербур воссоздал первое изображение ЯМР и подробно описал данное открытие.
  • В 1986 г. термин «ЯМР» переименовали в «МРТ» — это связано с аварией на Чернобыльской АЭС.
  • Ученый из Бруклина Раймонд Дамадиан выявил различия между сигналами водорода в здоровой и раковой тканях. В злокачественных образованиях содержится больше воды, а значит рудиментарные колебания радиоволн продолжаются дольше. Вместе со своими учениками – Лоуренсом Минкоффа и Майклом Голдсмитом — он придумал и изобрел переносные катушки для наблюдения за излучением водорода, а вскоре — и начальный аппарат МРТ.
  • 3 июля 1977 г. было проведено первое МРТ-сканирование человеческого тела на диагностическом приборе.

Немного истории

Принцип работы МРТ-томографа - кто придумал аппарат и каково его устройство?

Явление ядерного магнитного резонанса, положенного в основу МРТ, известно ученым с 1938 года, однако первоначально как диагностический метод оно не применялось. Название отражало взаимодействие ядер атомов с магнитным полем.

Создателем методики МРТ считается американский ученый-химик Пол К. Лотербур. В 1973 году он опубликовал работу, в которой описал способ получения изображения различных областей организма с помощью магнитного резонанса. В дальнейшем его идеи усовершенствовал англичанин Питер Мэнсфилд с помощью теории математической обработки радиосигнала. В 2003 году оба исследователя получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Господа Пол Лотербур и Питер Мэнсфилд

Непосредственный изобретатель аппарата МРТ – Реймонд Дамадьян. Он активно изучал принципы работы МРТ-сканеров и использовал их в первую очередь для выявления злокачественных новообразований. Испытания первого аппарата МРТ успешно прошли в 1977 году, хотя разрешающая способность первого томографа была невысокой.

В 80-х годах XX века томографами стали оборудовать лечебные учреждения. Постепенно метод МРТ получил широкое распространение. С 1988 года активно изучалась методика МР-ангиографии, сначала без применения контрастных веществ.

Советские ученые также занимались разработкой перспективного направления – МРТ-диагностики. В 1960 году В. А. Иванов подал заявку на изобретение ядерно-магнитно-резонансного сканера. Однако в связи со сложностями практической реализации его идей свидетельство об авторстве было выдано ему более чем через 20 лет.

После 1986 года, когда произошла авария на Чернобыльской АЭС, из названия методики ядерного магнитного резонанса был исключен термин «ядерный», поскольку он вызывал у людей негативные ассоциации. С этого моментов в широкий обиход вошла аббревиатура МРТ.

Ответы на распространенные вопросы

Ответим на вопросы, которые часто задают пациенты перед проведением МРТ:

  • Можно ли что-то есть перед МРТ? Если процедура проводится не для изучения состояния органов ЖКТ, то пациенту не нужно ограничивать себя в еде. В противном случае нельзя принимать пищу в течение 6-8 часов до процедуры МРТ.
  • Что из продуктов можно есть перед МРТ? Если пациенту назначена МРТ органов ЖКТ, то в течение двух суток нужно соблюдать диету и исключить из рациона продукты, приводящие к повышенному газообразованию (яйца, бобовые, капуста и другие овощи с повышенным содержанием клетчатки).
  • Можно ли пациенту пить алкоголь перед МРТ? Нет, последний прием алкоголя допустим не позже, чем за 2-3 дня до исследования. Спиртные напитки негативно сказываются на состоянии кровеносных сосудов. Если провести МРТ вскоре после приема алкоголя, то диагностика даст недостоверные результаты.
  • Можно ли пить воду перед МРТ? Пациент не должен ограничивать себя в питье, если исследование не касается органов ЖКТ. В противном случае от воды нужно воздерживаться в течение 3-4 часов до проведения МРТ.
  • Надо ли раздеваться для обследования методом МРТ? Обычно пациент раздевается, а ему выдают больничную сорочку или халат. Белье можно оставить (женские бюстгальтера нельзя оставлять, если у них металлические косточки или крючки). Если одежда пациента свободная и без металлической фурнитуры, врачи могут разрешить провести МРТ в ней. Но предварительно нужно вынуть из карманов все предметы.
  • Можно ли делать МРТ при насморке или простуде? Все зависит от степени выраженности симптомов. Обычно простуда и насморк связаны с воспалительными процессами. Они могут исказить результаты исследования. Поэтому на диагностику лучше являться здоровым. Но это касается только МРТ головного мозга и височно-нижнечелюстных суставов. При сканировании других органов и тканей человека простуда – не противопоказание.
  • Сколько по времени делают МРТ? Обычно исследование длится 20-30 минут. Процедура затянется, если пациенту вводят контрастирующий препарат или седативное средство. Тогда МРТ будет продолжаться около 60 минут. Максимальная продолжительность (при МРТ всего тела) – 2 часа.
  • С какого возраста детям делают МРТ? Магнитная резонансная томография безопасна даже для плода, находящегося в материнской утробе. Поэтому томографию можно делать малышам любого возраста, включая новорожденных и недоношенных детей. Единственный нюанс – детей перед исследованием вводят в наркоз, чтобы они сохраняли неподвижность. Процедуру без наркоза проводят детям от 7 лет.

МРТ в медицине имеет большую ценность. Результаты такого исследования будут полезными для флебологов, кардиологов, онкологов, хирургов, травматологов и других специалистов. Благодаря им можно не только поставить верный диагноз, но и точно выявить локализацию патологического процесса. Все это поможет назначить раннее и эффективное лечение, а также сократить период реабилитации.

Принцип работы магнитно-резонансного томографа

Принцип работы любого томографа базируется на явлении ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). В теле человека находится большое количество молекул воды, они делятся на атомы водорода и кислорода. В центральной части отдельного атома водорода расположена макроскопическая частица – протон, который восприимчив к влиянию магнитного поля.

В привычных обстоятельствах молекулы воды в человеческом организме располагаются беспорядочно, но при помещении исследуемого пациента в МРТ-сканер, они упорядочиваются в одном направлении. МРТ-томограф — это массивный тоннель, внутри которого расположен объемный магнит-цилиндр, а также типизированные датчики, фиксирующие особенности структуры тканей и органов. Пациента укладывают на специальный стол и после всех основных приготовлений помещают внутрь аппарата.

Во время обследования вокруг тела человека создается сильное магнитное поле (в виде цикла кратковременных импульсов), оно воздействует на протоны атомов водорода, находящиеся в организме, тем самым изменяя их направленность на некоторое время, после чего происходит восстановление их местоположения.

В результате изменения пространственного расположения активных атомов водорода совершается регистрация всех особенностей строения органов и тканей на исследуемом участке. Затем выполняется компьютерная обработка полученной информации (как и при КТ), и создается серия посрезовых снимков.

Когда работает томограф, пациент не чувствует происходящих изменений. Процедура является абсолютно безвредной и по принципу действия отличается от КТ и рентгенологического обследования. На протяжении исследования фиксируются все изменения внутренних органов и систем, полученные сведения обрабатываются на компьютере и выводятся в виде изображений, которые подлежат оценке специалистом.

Режимы сканирования

Различают следующие виды МРТ исследований:

  • Диффузионно взвешенная томография. Это методика проведения МРТ, позволяющая изучать движение водяных молекул в клетках и тканях человека. Она базируется на регистрации скорости передвижения протонов атомов водорода, которые были помечены радиоимпульсами. Благодаря ей врачи судят о состоянии клеточных мембран и межклеточного пространства. Диффузионно взвешенная МРТ применяется для диагностики ишемических инсультов и онкологических заболеваний.
  • Магнитно резонансная перфузия. МРТ в режиме перфузии определяет количество крови, перегоняемой через отдельные органы. Исследование выявляет скорость и объем притока крови, а также оценивает степень венозного оттока и проницаемость сосудистых стенок. Данный метод МРТ помогает различать здоровые и пораженные ткани.
  • МР-спектроскопия. Это вид исследования, определяющий биохимические изменения тканей, происходящие в результате заболеваний. Любая патология приводит к нарушению метаболизма, и в пораженных органах накапливаются определенные метаболиты. С помощью МРТ в режиме спектроскопии выявляется их концентрация, которая повышается еще до начала проявления клинических симптомов. Метод ценится за то, что он помогает диагностировать болезни на ранних стадиях, когда их лечение наиболее эффективно.
  • Томографическая ангиография. Метод визуализирует просвет кровеносных сосудов, которые дифференцируются от других тканей благодаря току крови: ее меченые протоны передвигаются в отличие от других, неподвижных клеток. МРТ в режиме ангиографии выявляет анатомические и функциональные патологии кровеносной системы.
  • Функциональная МРТ. Этим методом исследуют головной мозг, выявляя индивидуальное строение для отдельного пациента. Он основывается на приливе крови к той зоне, что в данный момент наиболее активна. Пациенту предлагают выполнять различные задания, а компьютер регистрирует области повышенной активности.
  • МРТ позвоночника с осевой нагрузкой. Метод появился недавно, и в России есть только одна клиника, предлагающая диагностику в этом режиме. Он заключается в сканировании пояснично-крестцовой зоны позвоночного столба сначала в обычном режиме, а затем в динамике (с нагрузкой). Для этого стол томографа и его магниты переводят в вертикальное положение вместе с пациентом. При воздействии силы тяжести патологические структуры позвоночника выявляются лучше.
  • МР-термометрия. Она позволяет регистрировать температуру различных тканей и органов внутри человека за счет изменения частоты радиоволн в зависимости от степени нагретости участков тела. Этот метод МРТ необходим для оценки эффективности проведения процедур, заключающихся в локальном нагревании тканей при онкологических заболеваниях.

Результат МРТ исследования – высококачественные снимки. Но иногда этого недостаточно для постановки диагноза. Тогда назначают томографию с контрастированием: пациенту вводят препарат с гадолинием – металлом, хорошо откликающимся на радиочастотные волны внутри томографа. Он в течение 1-2 минут распространяется по всему организму и дает возможность получить более четкое изображение исследуемой области, выявляя даже мелкие патологии структур органов и тканей.

Проведение МРТ-диагностики происходит следующим образом:

  1. Пациент уведомляет специалиста о беременности, несъемных металлических конструкциях и о наличии клаустрофобии (если они есть).
  2. Переодевается в выданный врачом халат и ложится на стол аппарата.
  3. Пациенту фиксируют руки, ноги и голову специальными приспособлениями, чтобы они во время исследования не двигались. Даже незначительная смена позы может привести к искажению результатов.
  4. При необходимости вводят седативный и/или контрастирующий препарат и надевают наушники (во время процедуры будет очень шумно).
  5. Стол медленно задвигается в тоннель томографа.
  6. Производится сканирование исследуемых тканей и органов в нескольких плоскостях.
  7. Стол выдвигается, и пациент может покинуть помещение. Если же исследование проводилось под наркозом, то он остается под наблюдением анестезиолога на протяжении 2-3 часов.

Во время процедуры никого из медицинского персонала рядом с пациентом не будет. Но допускается присутствие с ним близкого человека: с детьми обычно остаются родители.

Магнитная резонансная томография длится от 20 до 60 минут, редко – до 2 часов. Время процедуры МРТ зависит от следующих факторов:

  • Количество и распространенность патологий;
  • Необходимость в введении седативного препарата;
  • Необходимость в использовании контрастирующего вещества.

Чем больше патологий и дополнительных процедур, тем дольше она длится.

Результаты МРТ подготавливаются и расшифровываются в течение нескольких часов и передаются на руки пациенту или лечащему врачу. Обычно они записываются на внешние носители: диск или флеш-память.

Режимы сканирования

Магнитная резонансная томография не применяется в качестве первичного обследования, потому что процедура очень дорогая. Обычно направление на МРТ дают, когда другие методы диагностики не дали нужных результатов, или когда у пациента подозрение на серьезные заболевания: инсульт, инфаркт или онкологию.

Вот в каких случаях могут назначить МРТ:

  • Черепно-мозговая травма;
  • Подозрение на раковую опухоль;
  • Пороки развития позвоночного столба или головного мозга;
  • Нарушенное кровообращение во внутренних органах;
  • Травмы и заболевания суставов;
  • Подозрение на остеохондроз и межпозвоночную грыжу;
  • Воспалительные заболевания тканей и внутренних органов;
  • Патологические изменения кровеносных сосудов;
  • Изучение особенностей анатомического строения перед сложной операцией;
  • Оценка эффективности проводимого лечения.

МРТ можно делать во всех случаях, когда важно знать структуру внутренних органов, потому что метод хорошо отделяет патологически измененные зоны от здоровых участков.

Магнитная резонансная томография имеет абсолютные и относительные противопоказания. Абсолютные – это те, при которых МРТ категорически запрещено. Что это такое:

  • Наличие кардиостимулятора или металлического клапана в сердце;
  • Электронные или ферромагнитные имплантаты, установленные в среднем ухе;
  • Клипсы на кровеносных сосудах головного мозга, установленные для остановки внутреннего кровотечения.
  • Индивидуальная непереносимость препаратов с гадолинием (при МРТ с контрастированием).
  • Масса тела более 120-140 кг (томографы характеризуются предельно допустимой нагрузкой).

При относительных противопоказаниях томографию можно делать, если польза от проведенной диагностической процедуры будет выше возможных рисков (о которых пока ничего неизвестно). К таким противопоказаниям относят:

  • Наличие инсулиновых насосов и нервных стимуляторов.
  • Декомпенсированная сердечная недостаточность.
  • Наличие электронных устройств во внутреннем ухе (если они выполнены из металла, не представляющего группу ферромагнетиков).
  • Протезы клапанов в сердце (противопоказание только для МРТ диагностики в условиях сверхвысокой напряженности).
  • Останавливающие кровь клипсы, установленные не в головном мозге.
  • Беременность в 1 триместре (2 и 3 триместры, а также период лактации не являются противопоказаниями для проведения МРТ).
  • Клаустрофобия и другие психические нарушения, мешающие пациенту находиться во время исследования в неподвижном состоянии.

Работа электронных и ферромагнитных устройств может быть нарушена во время МРТ. Но в случае с зубными имплантатами, мостами, коронками, брекетами это неопасно, так как они не выполняют жизненно важные функции. При проведении МРТ они не разрушаются и не причиняют вред пациенту.

Устройство аппарата для МРТ

В современной медицине МРТ-сканеры имеют несколько разновидностей. Они бывают закрытого и открытого типа, низкопольными, средне- и высокопольными. Несмотря на различия, которые определяются визуально, строение любого аппарата МРТ идентично. Каждый томограф состоит из:

  1. Принцип работы МРТ-томографа - кто придумал аппарат и каково его устройство?Магнита — он образует константное магнитное поле, воздействующее на пациента.
  2. Градиентных катушек, которые обеспечивают маломощное переменное магнитное поле в средней области главного магнита. Такое поле названо градиентным, с его помощью можно выбрать конкретный участок для проведения исследования.
  3. Радиочастотных катушек, посылающих и принимающих определенные импульсы. Часть из них предназначена для формирования возбуждения в организме человека, другие — регистрируют ответную реакцию активизированных областей.
  4. Компьютера — он руководит работой катушек, регистрацией, обработкой извлеченной информации и ее реконструкцией в изображение.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Медицинский блог
Adblock detector