Что такое мрт в истории

Давайте приоткроем завесу истории развития магнитно-резонансной томографии и заглянем в прошлое. МРТ прошла долгий путь совершенствования и открытий, пока не стала такой, какой мы ее сейчас знаем. Идея магнитно-резонансной томографии является одной из самых выдающихся медицинских инноваций ХХ века, сравнимая лишь с предложением применять рентгеновские лучи в медицинской практике.

Моментом основания МРТ принято считать 1973 год. Именно тогда профессор химии и радиологии Университета штата Нью-Йорк Пол Лотербур опубликовал в научном журнале «Nature» статью под заголовком «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса».

Однако свою историю томография начинает несколькими десятилетиями ранее. Перенесемся в 1946 год, когда двое ученых из США, Феликс Блох из Станфордского университета и Ричард Пурселл из Гарварда, независимо один от другого описали физическое явление, которое основано на магнитных свойствах атомных ядер некоторых элементов периодической системы. Ими было установлено, что находящиеся в магнитном поле ядра поглощают энергию в радиочастотном диапазоне и в последствии переизлучают ее при переходе к их первоначальному энергетическому состоянию. Это явление было названо ядерно-магнитным резонансом. Почему так? Первая часть слова «ядерный» акцентирует особенность взаимодействия магнитных моментов ядер и поля, «магнитный» имеет отношение к ориентации моментов под действием постоянного магнитного поля, слово «резонанс» указывает на строгую связанность и неразрывность указанных параметров.

В 1952 году, «за развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные с этим открытия» оба ученых стали обладателями Нобелевской премии в области физики. В последующие два десятилетия до 70-х годов прошлого века теория по ЯМР развивалась и эффект ядерно-магнитного резонанса использовался в физике и химии для молекулярного анализа. В 1972 году, незадолго до официального года основания магнитно-резонансной томографии, были проведены первые клинические испытания компьютерного томографа, принцип работы которого основан на воздействии на организм рентгеновским излучением. Событие показало, что медицинские учреждения готовы тратить колоссальные деньги на современное и информативное оборудование для визуализации структур организма и проведения качественно новой диагностики, а дата испытания КТ стала важной вехой в истории развития технологии МРТ.

Затем наступил 1973 год, когда, как мы уже упоминали, П. Лотербур опубликовал свою статью, в которой он представил пространственные изображения объектов, полученные по спектрам магнитного резонанса протонов воды из этих объектов. Данная работа легла в основу метода МРТ и стала фундаментом дальнейших исследований. К слову, в статье Лотербур указал на факт, что клетки злокачественных опухолей отличаются от клеток нормальной ткани характеристикой получаемого сигнала, и просил администрацию университета послать заявку на патент, однако руководство не верило в его идею, заявка подана не была, и Лотербур на свое открытие патент не получил.

Позже доктор Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения, за что вместе с П. Лотербуром был удостоен Нобелевской премии в 2003 году в области медицины и физиологии за решающий вклад в изобретение и развитие МРТ. В создание метода большой вклад внес также америко-армянский ученый Реймонд Дамадьян, который является одним из первых исследователей принципа томографии, создателем первого коммерческого сканера и держателем патента на метод магнитно-резонансной томографии. Первый МРТ-аппарат был создан и испытан Дамадьяном с двумя его помощниками — Майклом Голдсмитом и Ларри Минковым в 1977 году. В 1988 году президент Соединенных Штатов Рональд Рэйган вручил Р. Дамадьяну Национальную медаль США в области технологий. Более подробно про физико-математические основы и принципы МРТ можно прочитать здесь.

Однако вернемся снова в 70-е годы ХХ века, чтобы проследить дальнейшее развитие томографии. В 1975 году Ричард Эрнст предложил проведение МРТ с применением частотного и фазового кодирования – именно тот метод, который существует и в настоящее время. Пятью годами позже, в 1980 г Эдельштейн с сотрудниками продемонстрировали изображение организма человека при помощи МРТ. Для получения одного снимка им требовалось около пяти минут.

Метод томографии развивался буквально семимильными шагами — к 1986 г. длительность отображения было уменьшена до 5 секунд без потери качества изображений.

Несколькими годами позже, в 1988 году Думоулин усовершенствовал метод МРТ-ангиографии, которая показывала отображение кровотока без применения контрастирующих препаратов. Затем в 1989 г. был представлен метод так называемой планарной томографии, которая применялась для визуализации участков головного мозга, ответственных за двигательную и мыслительную функции.

В 1991 г. Нобелевской премии в области химии был удостоен ученый Ричард Эрнст за достижения в изучении импульсных МРТ и ЯМР и свои работы в области Фурье-ЯМР-спектроскопии.

В 1994 г исследователи Принстонского университета и Нью-Йоркского университета в Стоуни Брок показали отображение гиперполяризированного газа 129Xe для изучения процессов дыхания.

Что касается отечественной науки, в Советском Союзе устройство и способ для ЯМР-исследования предложил В.А. Иванов в 1960 году. Некоторое время существовал именно такой термин – ЯМР-томография, однако после событий на Чернобыльской АЭС в 1986 году в связи с развитием у людей радиофобии и для того, чтобы метод не ассоциировался также с ядерным оружием, термин был заменен на устоявшееся и привычное название — МРТ.

За рубежом первые томографы для изучения организма человека появились в клиниках в начале 80-х годов прошлого столетия, к началу 90-х годов в мире работало около 6000 аппаратов, хотя большая их часть приходилась на Японию и США. Благодаря своему стремительному развитию в настоящее время МРТ стала отдельной областью медицины, без которой сложно представить себе диагностику головного мозга, позвоночника, спинномозгового канала, гипофиза, коленного, тазобедренного, лучезапястного, локтевого, плечевого суставов, печени, селезенки, почек, надпочечников, поджелудочной железы, других органов брюшной полости, забрюшинного пространства, молочных желез, матки, яичников, предстательной железы, сосудов, других структур.

Данный неинвазивный и безопасный способ обследования разрешает обнаружить на самых ранних этапах развития тяжелые заболевания и патологии: новообразования, аномалии развития, нарушения сосудов, функций сердца, мозга, внутренних структур организма, изменения позвонков, межпозвоночные грыжи, артриты, бурситы суставов, остеохондроз, переломы, ушибы, другие травмы, воспалительные и инфекционные процессы. Помимо этого, томография позволяет визуализировать структуру органов и тканей, измерять скорость тока спинномозговой жидкости, крови, оценивать уровень диффузии в тканях, определять активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает этот участок коры (так называемая функциональная МРТ). К слову, функциональная МРТ стала играть важную роль в области визуализации процессов головного мозга с начала 90-х годов прошлого века по причине отсутствия воздействия радиацией, низкой инвазивности, относительно широкой доступности.

В современной клинической практике используются томографы различной разрешающей способности, которая определяется напряженностью создаваемого магнитного поля. Наиболее оптимальными являются высокопольные и сверхвысокопольные аппараты напряженностью от 1,5 Тл и выше. Такое оборудование позволяет выявлять минимальные по величине нарушения (опухолевые очаги, участки рассеянного склероза, артерио-венозные мальформации, аневризмы, пр.), проводить обследование в разных плоскостях, получать трехмерные изображения для оценки взаимного расположения структур организма.

Сейчас МРТ влияет на решения в большинстве направлений медицины: онкологии, травматологии, кардиологии, хирургии, нефрологии, ортопедии, маммологии, нейрохирургии, радиологии и прочих областях. Ценность МРТ объясняется не только информативностью, но и тем, что обследование не вызывает побочных эффектов, является абсолютно безболезненным, может выполняться с использованием контрастного препарата, который не вызывает привыкания и в большинстве случаев аллергических реакций.

Своевременность и точность диагностики делает магнитно-резонансную томографию незаменимой и эффективной для назначения лечения, скорейшего выздоровления.

Источник

Что такое магнитно-резонансная томография?

В наш век информационные технологии и различные высокотехнологичные методики настолько глубоко вошли в нашу жизнь, что уже практически невозможно представить себе ни одну из отраслей науки, где бы они не нашли применение. Не является исключением и медицина, в которой такое направление, как лучевая диагностика по праву занимает одну из важнейших ниш данной отрасли.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) в настоящее время является, пожалуй, одним из самых информативных методов лучевой диагностики. Успешно соперничая в этом с рентгеновской компьютерной томографией (РКТ), а в ряде случаев и опережает её по диагностической специфичности, служа так называемым «золотым стандартом» в выявлении целого ряда патологических изменений различных тканей и органов человеческого организма.

Данный метод, начиная с момента его открытия и по настоящее время, прошёл множество этапов развития, каждый из которых характеризовался переходом данного метода на качественно новую ступень диагностических возможностей.

Что же такое МРТ?

Для начала немного истории. В 1946 году независимо друг от друга двое американских учёных (Феликс Блох и Эдвард Пурселл) описали некий физический эффект, присущий атомным ядрам некоторых веществ. В дальнейшем именно он явился краеугольным камнем всей методики МРТ.

Оказалось, что если поместить ядра в постоянное магнитное поле, а затем воздействовать на них радиочастотными импульсами определённой частоты, то эта энергия будет поглощаться ими, вследствие чего вся система перейдёт на более высокий энергетический уровень. Такое состояние менее стабильно, и поэтому в дальнейшем поглощённая энергия будет излучаться ядрами, а система возвратится в первоначальное энергетическое состояние. Эта излучённая энергия несёт информацию о местоположении атома в пространстве, и если добавить к этому дополнительное воздействие более слабым магнитным полем (так называемым градиентным), то с помощью улавливающего устройства (приёмной катушки) , и последующей математической обработки полученной информации можно реконструировать расположение атомов какого-либо объекта в виде изображения его поперечного среза на экране монитора.

Таким образом можно получать послойные изображения на разных уровнях различных анатомических областей какого-либо организма (например, человеческого), которые будут наиболее приближенно соответствовать реальному их положению и соотношению друг с другом. Таких слоёв, или срезов можно задавать значительное количество, причём есть возможность в достаточно широких пределах варьировать их толщину, дистанцию между срезами, направление и многие другие параметры, влияющее на качество получаемых томограмм.

В начале 70-х годов ХХ столетия году американские учёные Р. Дамадьян и П. Лаутербур независимо друг от друга применили феномен магнитного резонанса для получения электронного изображения тканей живого объекта (в том числе и человека) с помощью МР сканера. Считается, что первый МР сканер был создан Р. Дамадьяном и командой его соратников к концу 70-х годов ХХ века, тогда же он запатентовал своё изобретение. Со временем методика получила широкое распространение в медицине и в данное время успешно используется в лучевой диагностике.

Со времени появления первых магнитно-резонансных сканеров для всего тела (начало 80-х годов прошлого столетия) до настоящего времени МР томографы прошли долгий путь эволюции: совершенствовалось программное обеспечение и аппаратные компоненты, изображение становилось более качественным — улучшалось разрешение и совершенствовалась контрастность между различными тканями, внедрялись новые методики и расширялись границы применения метода в различных разделах медицины и многое-многое другое. Чтобы изложить все этапы развития МРТ хотя бы вкратце, пришлось бы написать как минимум небольшую книгу. Но поскольку данная задача перед нами не стоит, ограничимся небольшим экскурсом по основным аспектам применения метода в рамках медицинской визуализации, где МРТ очень часто становится способом первой линии диагностики среди впечатляющего арсенала высокотехнологичных инструментов современной медицины.

Применение МРТ

По некоторым данным литературы диагностическая точность МРТ составляет 91-99%, а чувствительность может достигать 97%.

Основные задачи, стоящие перед медицинской визуализацией, как правило, следующие:

оценка пространственного расположения, формы и структуры тканей в органах, самих органов, а также их систем;
выявление патологических изменений различной природы и проведение их дифференциальной диагностики;
получение диагностически значимой информации, которая в дальнейшем может быть использована для планирования лечения, в том числе и оперативного.

МРТ как метод лучевой диагностики обладает целым рядом преимуществ, выгодно выделяющих его среди прочих. Рассмотрим их более подробно.

Преимущества МРТ

При применении МРТ отсутствуют ионизирующее излучение и лучевая нагрузка на исследуемый объект, что позволяет проводить обследование больного настолько часто и настолько длительно, насколько того требуют показания и ожидаемый диагностический эффект. При этом не приходится говорить о возможном канцерогенном и мутагенном воздействии, сопряжённом, например, с рентгеновским излучением, которое используется также и в компьютерной томографии.
Высокая разрешающая способность изображения, являющаяся одним из основных факторов диагностики патологий небольшого размера, или, говоря проще, высокая чёткость изображения и способность достоверно дифференцировать мелкие анатомические структуры друг от друга и от патологических образований и процессов в органах и тканях.
Важнейшим параметром при проведении различных видов томографии является, так называемый тканевый контраст, то есть диагностически значимые визуальные различия тканей с разными сигнальными характеристиками. Это позволяет видеть различия в структуре разных тканей и органов друг от друга и однозначно трактовать патологические изменения выявляющиеся в них. В МРТ тканевый контраст является наивысшим среди известных на сегодняшний момент видов медицинской визуализации, использующих в основе лучевые эффекты.
Метод МРТ является полипроекционным, то есть даёт возможность проводить исследование в трёх проекциях, а также ориентировать срезы практически в любых косых проекциях, в зависимости от поставленных задач и вида исследования, что невозможно, например, в рентгеновской компьютерной томографии.
Такие методы лучевой диагностики, как рентгенография и компьютерная томография часто используют для получения дополнительной информации контрастные вещества, которые при всей своей значимости могут обладать токсическим действием на некоторые органы, а также являться причиной аллергических реакций различной степени тяжести, вплоть до таких опасных состояний, как отёк Квинке и анафилактический шок. Контрастные вещества используемые в МРТ не обладают цито-, гепато-, и нефротоксическим действием, а также не вызывают аллергических реакций, что является преимуществом, по сравнению с контрастными веществами использующимися в рентгенологических исследованиях.
Также плюсом магнитно-резонансной томографии является отсутствие артефактов (помех) от костных структур, которые могут затруднять интерпретацию изображения полученного с помощью компьютерной томографии.

Недостатки МРТ

Как любой метод диагностики, МРТ имеет и свои недостатки:

необходимость сохранять неподвижность (зачастую достаточно долго) во время МР исследования, что не всегда реально пациентам с выраженным болевым синдромом или находящимся в состоянии оглушения;
невозможность проведения МР диагностики пациентам с искусственными водителями ритма в сердечной мышце, кохлеарными имплантами, имплантированными стимуляторами спинного мозга, протезированными суставами (особенно тазобедренными), вживлёнными инсулиновыми помпами;
также МРТ противопоказано больным с металлическими осколками в организме, стентами, клипсами на сосудах, фиксирующими скобами, пластинами, спицами, болтами из ферромагнитных материалов.
относительными противопоказаниями является клаустрофобия, 1-й и 3-й триместры беременности, панические состояния, функциональные расстройства психики;
также до известной степени можно считать недостатком достаточно высокую стоимость обследования. Однако, в последнее время имеется тенденция к её снижению за счёт всё увеличивающегося количества магнитов в государственных и частных медицинских учреждениях.

Теперь подробнее рассмотрим области применения магнитно-резонансной томографии в клинической практике.

Области применения

В классическом представлении методика проведения МРТ исследования включает в себя несколько последовательных этапов:

сбор анамнеза заболевания и жизни пациента,
ознакомление с данными и результатами проведённых анализов и инструментальных обследований,
проведение собственно МРТ,
постпроцессорная обработка данных и их интерпретация, проводимая квалифицированным врачом-рентгенологом.

Области применения магнитно-резонансной томографии в медицине очень обширны. Фактически, очень трудно найти раздел медицины, в котором данный метод не нашёл бы себе применение.

Можно сразу выделить основные технолого-диагностические блоки возможностей МРТ:

так называемые рутинные исследования, то есть получение стандартных обзорных томограмм практически любых областей человеческого тела (наиболее часто — это головной мозг и прицельное обследование гипофиза, разные отделы позвоночника, органы брюшной полости, забрюшинного пространства и малого таза, в отдельных случаях органы грудной полости и средостения, мягкие ткани шеи, конечностей и туловища, крупные суставы, в ряде случаев полые органы, такие как желудок и кишечник, а также сердце);
томография с контрастным усилением, а также с динамическим контрастным усилением;
бесконтрастная ангиография (исследование сосудов) магистральных артерий и вен, а также ангиография с применением контрастного вещества (крупные сосуды грудной и брюшной полостей, малого таза, нижних конечностей);
бесконтрастная холангиопанкреатография (исследование выводных протоков печени и поджелудочной железы);
бесконтрастная и контрастно усиленная урография (исследование чашечно-лоханочной системы почек и мочеточников);
спектроскопия (исследование обменных процессов в нормальных и патологических тканях человека in vivo);

МРТ широко применяется в неврологии — выявление доброкачественных и злокачественных опухолевых поражений головного и спинного мозга, метастазов в головной мозг, а также инсультов, кровоизлияний, абсцессов, воспалительных заболеваний центральной нервной системы аутоиммунного и инфекционного характеров, врожденных аномалий развития и провести дифференциальную диагностику выявленных изменений. Также возможна оценка доступных для визуализации сегментов крупных черепно-мозговых нервов и корешков спинно-мозговых нервов, например при компрессии их грыжами межпозвонковых дисков. Функциональная МРТ позволяет увидеть активность отделов мозга, отвечающих за различные физиологические функции, процессы мышления, а также эмоции.

МР-ангиография используется в выявлении грубых патологий сосудов, таких как аневризмы, стенозы, окклюзии и аномалии развития — различные сосудистые мальформации, и другие патологии.

С успехом МРТ применяется и в исследовании позвоночника и суставов. Посредством этого хорошо дифференцируются воспалительные и дегенеративные изменения, метастатические поражения, травматические повреждения связочного аппарата, суставного хряща, грыжи межпозвоночных дисков, а также изменения сигнальных характеристик костного мозга различного генеза (инфаркт, отёк, опухоли, воспаление, инфильтрация, некроз, жировое перерождение и др.).

В исследовании мягких тканей метод также широко распространен и позволяет диагностировать различные патологические процессы онкологической, воспалительной, посттравматической природы, а также оценить состояние и размеры регионарных лимфатических узлов.

Также МРТ нашло широкое применение в исследовании органов брюшной полости и малого таза, как метод, позволяющий выявлять расположение, размеры и соотношения органов и тканей, опухолевые и метастатические поражения, воспалительные и дегенеративные изменения, врождённые аномалии развития, в ряде случаев изменения инфекционной и паразитарной природы.

МРТ имеет ограничения при исследовании костной ткани, так как она содержит крайне низкое содержание протонов и на изображении имеет тёмный сигнал, и как следствие практически не поддаётся оценке. В этом случае преимущество за рентгенографией или компьютерной томографией. Имеются ограничения метода и в исследовании полых органов, таких как кишечник и желудок, но при использовании некоторых вспомогательных приспособлений, позволяющих минимизировать помехи при перистальтических сокращениях.

Подводя итог, можно сказать, что метод магнитно-резонансной диагностики в большинстве случаев является наиболее предпочтительным среди множества диагностических методик в силу своей неинвазивности, информативности и безопасности и широты применения в различных областях медицины.

Источник