Когда появился первый аппарат мрт
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.
Привет Нобелю от Иванова.
Кто изобрел магнитно-резонансную томографию.
В мировом научном сообществе разгорелся некрасивый скандал вокруг Нобелевских премий 2003 года. Американский физик Рэймонд Дамадьян заявил, что именно он и есть настоящий изобретатель магнитно-резонансной томографии и создатель первого томографа, а премию получили совсем другие люди.
Автор: Татьяна Батенева
Скандалы вокруг самой престижной в мире научной премии разыгрываются нередко. Но в данном случае ошибается и Рэймонд Дамадьян.
Метод магнитно-резонансной томографии и первый томограф придумал лейтенант Советской Армии 24-летний Владислав Иванов за 13 лет до американцев.
Оскорбленный физик публикует за свой счет в ведущих мировых газетах огромные статьи, в которых призывает нобелевских лауреатов 2003 года по медицине и физиологии исправить несправедливость и разделить с ним свою награду, поскольку он первым в мире создал магнитно-резонансный томограф и обладает патентом на сам метод. Как известно, премия в этом году была присуждена американцу Полу Лаутербуру и британцу Питеру Мэнсфилду за изобретение метода магнитно-резонансной томографии («Известия» подробно писали о методе МРТ 11 октября с.г. «Магнитный резонанс увидит даже движение мысли»).
Однако г-н Дамадьян понапрасну горячится. Принципы построения магнитно-резонансных изображений человеческого тела задолго до него разработал лейтенант Советской Армии Владислав Иванов. Сейчас профессор, доктор технических наук Владислав Александрович Иванов заведует кафедрой измерительных технологий и компьютерной томографии Санкт-Петербургского государственного института точной механики и оптики (СПбГИТМО). Он дал «Известиям» эксклюзивное интервью.
— Как возникла у вас сама идея применить ядерный магнитный резонанс (ЯМР) к исследованию организма человека?
— 45 лет назад я служил на ракетной точке в городе Сучане Приморского края. Занимался навигацией летающих объектов, основанной на магнитном поле Земли. Был у нас прибор, в котором использовался ядерный магнитный резонанс в воде. Тогда само явление уже было известно, но в медицине и биологии еще никем не применялось. Я подумал: человек ведь тоже состоит в
основном из воды, значит, можно подобный метод применить и к исследованию организма.
— Куда вы обратились с этой идеей?
— Изложил свои мысли в виде четырех заявок на изобретения. На первую из них — «Свободно-прецессионный протонный микроскоп» — хотел получить патент. Но из Москвы мне пришел ответ, что, если я стану патентовладельцем, придется ежемесячно платить большой налог, что было просто нереально. Послал еще три заявки в Госкомитет по изобретениям.
— Наибольший интерес представляет вторая из заявок Владислава Александровича «Способ исследования внутреннего строения материальных тел» за номером 659411/26, зарегистрированная в Госкомитете СССР по делам изобретений и открытий 21 марта 1960 года, — дополняет проректор СПбГИТМО доктор физико-математических наук Юрий Колесников. — В ней были сформулированы принципы метода, приведена схема прибора, который теперь называется магнитно-резонансный томограф.
Тогда же Иванов сделал еще две заявки на открытия: № 673786 от 18 июля 1960 года «Устройство для определения скорости крови», основанное на ЯМР, и № 673875 от 27 июля того же года «Способ определения скорости движения жидкостей, газов и некоторых подвижных масс, основанный на сдвиге частот свободной прецессии ядер». Прямого отношения к магнитно-резонансным изображениям они не имели, но могли быть применены при изображениях локального пульса, процессов пищеварения, растворения лекарственных препаратов, процессов диффузии и т.п.
— Мои заявки рассматривали в двух институтах физического профиля здесь, в Ленинграде, — продолжает Владислав Александрович. — Некоторые из рецензентов живы и до сих пор, преподают, теперь объясняют студентам принципы МРТ.
— А что они сказали вам тогда?
— Заявки были отвергнуты как нереализуемые. Один большой физик
меня просто высмеял, говорил, что для нее нужен компьютер невероятных размеров. А между прочим, вскоре были проведены эксперименты, подтверждающие мое открытие, — получены ЯМР-сигналы от биологических объектов, кажется, яблока и картофеля.
В 1973 году Пол Лаутербур — один из двух новых лауреатов — зафиксировал и разделил МР-сигналы от двух малых образцов воды, находящихся в пробирках диаметром 1 мм, по существу реализовав схему Иванова. А в 1976 году не кто иной, как Рэймонд Дамадьян методом магнитной фокусировки получил изображение живой мыши.
— После публикации этих данных я написал письмо в Госкомитет изобретений и открытий, и мне в соответствии с обнаруженным в архивах описанием по заявке № 659411/26 было выдано авторское свидетельство № 1112266 с сохранением даты приоритета подачи заявки, а именно 21 марта 1960 года.
— А есть ли у вас публикации за рубежом, ссылки на ваш приоритет в работах последователей?
— Опубликоваться за рубежом для нас, военных, было невозможно. Но на Западе меня знают. В справочниках «Who is who» мое имя регулярно указывается с расшифровкой «изобретатель магнитно-резонансных изображений». А в справочнике «500 выдающихся людей мира» под редакцией писателя-фантаста Артура Кларка оно упомянуто среди пяти выдающихся персон из России — рядом с физиком Виталием Гинзбургом, каким-то сыщиком Интерпола, а также директорами Московской консерватории и Сухумского обезьяньего питомника (смеется).
После хрущевского сокращения Вооруженных сил он демобилизовался, приехал в Ленинград, занимался наукой. Принимал участие в создании автопилота для первых спутников, конструировал сопла для ракет, создал два государственных эталона — угловых скорости и ускорения. Последние 20 лет преподает в СПбГИТМО, подготовил более 30 кандидатов и до
кторов наук. Долгие годы занимался и изобретательством, получил более 150 авторских свидетельств. Самым большим вознаграждением за изобретение была сумма в 500 рублей.
— Изобретательство всегда было таким хождением по мукам, так тебя унижали, что я к этому делу охладел, — говорит Иванов.
— Чему было посвящено ваше последнее изобретение?
— Я придумал «движущиеся картинки» для метро. При движении электропоезда особым образом нарисованные на стенах тоннеля изображения можно «оживить», превратить в короткий фильм.
— Наверное, за вашу идею ухватились рекламисты или дизайнеры?
— Нет, она тоже осталась нереализованной…
В последнее время Иванов отдался своей второй страсти. Пишет стихи, издает сборники, стал членом Союза писателей России. Его единственный сын Дмитрий техникой совсем не увлекается, он — композитор и живет сейчас в Испании. Скандалить по поводу неполученной Нобелевской премии, как американец Дамадьян, Владислав Александрович не стал. Коллеги считают его человеком слишком мягким, а студенты обожают: он никогда не ставит двойки.
СПРАВКА
Явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основано на отклике ядер атомов, из которых состоит любая, в том числе и живая, материя, на сильное электромагнитное воздействие. Различия в отклике удалось представить в виде «картинки», на которой ясно видно строение внутренних органов человека.
Медицинские магнитно-резонансные томографы — приборы, позволяющие диагностировать патологические изменения в любом органе и системе с высокой точностью. В зарубежной медицине используются с начала 80-х годов ХХ века. В СССР первый МР-томограф появился, по некоторым данным, в 1985 году — в Центральной клинической больнице («кремлевке»). Сегодня в распоряжении российских врачей десятки этих приборов.
В 1946 году Феликс Блох из Стенфордского университета и Эдвард Парселл из Гарвардского университета независимо друг от друга открыли явление ядерного магнитного резонанса. В 1952 году оба они были удостоены Нобелевской премии по физике «за развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные с этим открытия». В период с 1950 по 1970 годы, ЯМР развивался и использовался для химического и физического молекулярного анализа. В 1972 году прошел клинические испытания первый компьютерный томограф (КТ), основанный на рентгеновском излучении. Эта дата стала важной вехой в истории МРТ, так как показала, что медицинские учреждения были готовы тратить большие суммы денег на оборудование для визуализации.
Несмотря на тот факт, что первым, кто предложил использование магнитно-резонансной томографии для диагностики заболеваний, был советский ученый Владислав Александрович Иванов (его изобретение, включая способ и устройство аппарата, удостоверено патентом СССР от 1960 г.), годом основания магнитно-резонансной томографии принято считать 1973 год.
В этот год профессор химии и радиологии из Нью-Йоркского университета Стони Брук — Пол Лотербур, опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса» в которой были представлены трехмерные изображения объектов, полученные по спектрам протонного магнитного резонанса воды из этих объектов. Эта работа и легла в основу метода магнитной резонансной томографии (МРТ). Позже доктор Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения. Оба они были удостоены Нобелевской премии за 2003 год в области физиологии и медицины за решающий вклад в изобретение и развитие метода магнитной резонансной томографии.
В 1975 году Ричард Эрнст предложил магнитно-резонансную томографию с использованием фазового и частотного кодирования, метод, который используется в МРТ в настоящее время. В 1980 году Эдельштейн с сотрудниками, используя этот метод, продемонстрировали отображение человеческого тела. Для получения одного изображения требовалось приблизительно 5 минут. К 1986 году время отображения было снижено до 5 секунд без какой-либо значимой потери качества. В том же году был создан ЯМР-микроскоп, который позволял добиваться разрешения 10 mм на образцах размером в 1 см. В 1988 году Думоулин усовершенствовал МРТ-ангиографию, которая делала возможным отображение текущей крови без применения контрастирующих агентов. В 1989 году был представлен метод планарной томографии, который позволял захватывать изображения с видеочастотами (30 мс). Многие клиницисты считали, что этот метод найдет применение в динамической МР-томографии суставов, но вместо этого, он был использован для отображения участков мозга, ответственных за мыслительную и двигательную деятельность. В 1991 году Ричард Эрнст был удостоен Нобелевской премии по химии за достижения в области импульсных ЯМР и МРТ. В 1994 году исследователи Нью-Йоркского государственного университета в Стоуни Брок и Принстонского университета продемонстрировали отображение гиперполяризированного газа 129Xe для исследования процессов дыхания. В создание магнитно-резонансной томографии известный вклад внёс также Реймонд Дамадьян, один из первых исследователей принципов МРТ, держатель патента на МРТ и создатель первого коммерческого МРТ-сканера.
Первые томографы для исследования тела человека появились в клиниках в 1980-1981 годах, а сегодня томография стала целой областью медицины.
В СССР первый рабочий аппарат МРТ был создан в 1984 году для Всесоюзного кардиологического научного центра (ВКНЦ). До 1986 года этот метод обследования назывался ядерно-магнитно-резонансной томографией, или ЯМР. Однако после аварии на Чернобыльской атомной электростанции, в общественном сознании в нашей стране и за рубежом сложилось негативное отношение к слову «ядерный», и термин ЯМР был заменен на магнитно-резонансную томографию, или привычное нам сегодня МРТ. В 2003 году изобретение МРТ было удостоено Нобелевской премии, которая была вручена не российскому изобретателю, а британцу Питеру Мэнсфилду и американцу Полу Лотербуру. В.А. Иванов за свое изобретение был награжден серебряной медалью Кембриджского университета, а в 1999 году был признан в США человеком года.
Также несколько слов необходимо создать о разработке МР-контрастных препаратов. Возможность создания таких веществ обсуждалась американскими специалистами — Марией Еленой Мендонцей-Диас, полом С. Лаутербургом, Робертом Браншем, Геральдом Вольфом, а коммерческое производство началось в Европе фирмой Шеринг, получившей патент на Gd-DTPA. В 1984г. Денис Х. Капп и Вольфганг Шернер опубликовали МР-томограммы с контрастным усилением. В 1988г. Магневист был разрешен к применению. В 1991г. компанией Никомед был разработан препарат Омнискан.
Похожие статьи:
Статьи → Магнитно-резонансная томография в диагностике и мониторинге метастатических опухолей позвоночника после лучевой терапии
Новости → На каждого «Русского островитянина» по 350 тысяч «ядерных» рублей!
Статьи → Возможности магнитно-резонансной и перфузионной компьютерной томографии в диагностике глиальных опухолей головного мозга
Новости → Томография покрытая мраком
Новости → Компания General Electric отозвала более 12 тысяч магнитно-резонансных томографов