Доклад на тему мрт в медицине

История открытия метода электромагнитного отклика.

Томография по своему определению означает изучение чего-либо послойным методом, т.е. построение модели на основе получения (или создания) множества «скриншотов» различных её частей. Томография – широкое понятие. Так, есть методы математической томографии, которые связаны с интегральными исчислениями, определением изначальной функции по её преобразованиям и т.д. Кстати, понятие томографии и пришло из математики. Однако нас интересует томография в медицинском аспекте – магнитно-резонансная томография (МРТ). По-другому она называется ядерно-резонансная томография (ЯРТ). Между прочим, первопроходцами в данной области были не американские, а советские учёные. Впервые метод ЯРТ и технологию для него предложил В.А. Иванов ещё в 1960 году.

Но из-за «железного занавеса», изолированности советской науки от мирового научного сообщества и сосредоточении всех государственных советских ресурсов, в первую очередь, в военной сфере Нобелевские премии в 2003 году получили Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур. Пол Лотербур в 1973 году (13 лет спустя после исследований Иванова!) разработал методику получения изображений с помощью локальных индуцированных воздействий с использованием явления магнитного резонанса. Его статья была опубликована в научном журнале Nature. Чуть позже Питер Мэнсфилд оптимизировал математические алгоритмы для получения изображения. Что важно, первый функционирующий медицинский сканер МРТ создал также американский учёный армянского происхождения – Реймонд Дамадьян. Он же является держателем патента на МРТ.

Основные принципы, на которых основана магнитно-резонансная томография.

Что представляет собой МРТ? Суть в следующем. Ядро атома водорода – это один единственный протон, имеющий положительный заряд. В нём нет нейтронов. Значит, с помощью ядра атома водорода можно изучать поведение спина в магнитном поле. Спин – это собственный момент импульса элементарной частицы, имеющей заряд. В сильном магнитном поле спины изменяют свой вектор. Причём в зависимости от напряжённости и других критериев поля вектор спина может быть однонаправлен с силовыми линиями поля, либо противоположен им (встречный вектор). В последнем случае энергия спина будет выше. Если прекратить воздействие внешнего магнитного поля, то спин принимает исходное положение, т.е. переходит из возбуждённого состояния в состояние покоя. При этом спин сбрасывает энергию в виде электромагнитного излучения (кванта). И именно вот это ответное излучение и регистрируется томографом.

Фактически, принцип здесь тот же, что и в эхолокации. В головном мозге летучей мыши моделируется объёмное изображение благодаря анализу отражённых звуковых волн. Только в данном случае используются не звуковые волны, а электромагнитные. Для того чтобы получить чёткое изображение и локализацию исследуемых участков, используют не только постоянное магнитное поле (оно формирует фон, что-то вроде чистого листа), но и переменные электромагнитные волны разной частоты (градиентные поля, которые можно сравнить с красками). Именно электромагнитные ответы спинов на облучение электромагнитными волнами разной частоты и «рисуют» на мониторе, например, головной мозг. В МР-томографах для создания общего магнитного поля используются два вида магнитов: электромагнит и постоянный магнит. Электромагниты формируют более мощное магнитное поле, а это увеличивает отклик спинов.

В сильном магнитном поле спины как бы сильнее «натянуты», поэтому при изменении их положения и энергии выделяется больше. Среди постоянных магнитов для МРТ пригодны только самые мощные, неодимовые. Зато постоянные магниты имеют один большой плюс, которого нет у электромагнитов. Они позволяют делать МРТ во время движения человека, позволяют делать диагностические и лечебные процедуры одновременно с проведением МРТ. Водород, который больше всего подходит для создания электромагнитных откликов, в теле человека (и других живых организмов) занимает долю примерно в 10% от общей массы. Поэтому магнитно-резонансная томография оказалась тем методом, который идеально подошёл для изучения живых организмов и биологической материи. В настоящее время МРТ является самым точным диагностическим методом на предмет обнаружения новообразований, патологий сосудов, патологий нервов и нервных узлов, внутренних гематом и кровоизлияний, областей ишемии и кист.

МРТ в медицине.

Объектом исследования могут быть разные органы и ткани: ЦНС, суставы, глазные яблоки, сердце, печень, лёгкие и другие внутренние органы, а также сосудистая система (ангиография) и периферическая нервная система (трактография и миелография). Последняя позволяет выявить на ранних стадиях такой опасный процесс, как демиелинизация. Это деградация верхнего слоя длинных отростков нейронов (называются аксоны) – миелина. В результате нарушается проводимость электрического импульса, что может привести к отказу многих органов, к параличу, или даже к смерти. Наиболее частый объект исследования при проведении МРТ – это головной мозг. Вообще-то, всем рекомендуется хотя бы раз сделать МРТ головного мозга чисто для профилактики. Для людей, чьи занятия подразумевают постоянные травмы головы, например боксёры, категорически показана регулярная МРТ.

Также поводом для проведения МРТ являются следующие жалобы, симптомы и заболевания:

1) Регулярные головные боли. Если они беспокоят больше месяца, не стоит списывать всё на обычную мигрень. Надо сделать МРТ.
2) Постоянные головокружения, шум в ушах, потеря ориентации, потемнения в глазах, тошнота. Также следует обратить внимание на возникающие искры перед глазами. Это может быть сигналом о проблемах с сосудами, поэтому стоит сделать МРТ.
3) Обмороки.
4) Регулярные нарушения сна, изменения в психике: депрессии, спутанность мыслей, невозможность сосредоточиться.
5) Гипертонические болезни, болезни сердца, вообще проблемы с сосудами в целом.
6) Одышка, непереносимость даже небольших физических нагрузок.

Всё вышеперечисленное относится ко всем возрастам, включая детей. Однако у детей поводом для проведения МРТ могут быть и некоторые дополнительные признаки. В их числе: задержка умственного и психического развития, резкие изменения в поведении. У ребёнка даже единичный обморок уже является поводом для записи на МРТ. Магнитно-резонансная томография абсолютно безопасна для любого возраста. Она не несёт никакого вреда здоровью. К слову, название ЯРТ не прижилось из-за Чернобыльской катастрофы, после которой у многих людей развилась радиофобия. Приставка «ядерно» тогда здорово пугала многих. Поэтому было принято решение ЯРТ заменить на МРТ.

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