Кто и когда открыл 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.

Источник

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.

Источник

Магнитно-резонансная томография (МРТ, MRT, MRI) — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

История Править

Годом основания магнитно-резонансной томографии принято считать 1973, когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса». Позже Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения.

Некоторое время существовал термин ЯМР-томография, который был заменён на МРТ в 1986 году в связи с развитием у людей после Чернобыльской аварии радиофобии. В новом термине исчезло упоминание на «ядерность» происхождения метода, что и позволило ему достаточно безболезненно войти в повседневную медицинскую практику, однако и первоначальное название также имеет хождение.

За изобретение метода МРТ в 2003 Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур получили Нобелевскую премию в области медицины. 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.

Томография позволяет визуализировать с высоким качеством головной, спинной мозг и другие внутренние органы. Современные методики МРТ делают возможным неинвазивно (без вмешательства) исследовать функцию органов — измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры (функциональная МРТ).

Метод Править

Метод магнитно-ядерного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением 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, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находится 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 либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты, часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления», или релаксации предварительно возбужденных протонов.

Первые томографы имели напряженность магнитного поля 0,005 Т, однако качество изображений, полученных на них было низким. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. В качестве таких источников применяются как электромагниты (до 9,4 T), так и постоянные магниты (до 0,5 T). При этом, так как поле должно быть весьма сильным, электромагниты приходится остужать жидким гелием, а постоянные магниты пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный «отклик» тканей в МР-томографах на постоянных магнитах слабее, чем у электромагнитных, поэтому область применения постоянных магнитов ограничена. Однако, постоянные магниты могут быть так называемой «открытой» конфигурации, что позволяет проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследвоания и проведение манипуляций (диагностичексих, лечебных) под контролем МРТ — так называемая интервенционная МРТ.

Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум.

Современные технологии и внедрение компьютерной техники обусловили возникновение такого метода, как виртуальная эндоскопия, который позволяет выполнить трёхмерное моделирование структур, визуализированных посредством КТ или МРТ. Данный метод является информативным при невозможности провести эндоскопическое исследование, например при тяжёлой патологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Метод виртуальной эндоскопии нашёл применение в ангиологии, онкологии, урологии и других областях медицины.

Противопоказания Править

МРТ относительно противопоказана при клаустрофобии (так как панические приступы во время нахождения в тоннеле аппарата могут не позволить провести исследование), зависимости пациентов от электронных устройств (электрокардиостимуляторы и т. п.), наличии имплантатов и инородных тел, содержащих ферромагнитные материалы (железо и т. п.). Также МРТ противопоказана (или время обследования должно быть значительно сокращено) при наличии татуировок, выполненных с помощью красителей с содержанием металлических соединений. Широко используемый в протезировании титан не является ферромагнетиком и практически безопасен при МРТ; исключение — наличие татуировок, выполненных с помощью красителей на основе соединений титана (например, на основе диоксида титана). Относительным противопоказанием является беременность в сроке до 12 недель, так как считается, что на данный момент собрано недостаточное количество доказательств отсутствия тератогенного эффекта магнитного поля. Однако при необходимости, предпочтительно проведение МРТ, а не рентгенографии, или рентгеновской компьютерной томографии, методов, однозначно вредных для эмбриона.

Внешние ссылки Править

Википедия:«Магнитно-резонансная томография»
Хорнак Дж. П. Основы МРТ (1996—1999)
Lauterbur P.C. All science is interdisciplinary — from magnetic moments to molecules to men // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. — Nobel Foundation, 2004. — p. 245—251
Mansfield P. Snap-shot MRI // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. — Nobel Foundation, 2004. — p. 266—283
Мэнсфилд П. Быстрая магнитно-резонансная томография // Успехи физических наук, 2005, т. 175, № 10, с. 1044—1052 (перевод на русский)
Журнал Популярная механика // 2008 — № 2(64) — стр. 54-58

Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA
, если не указано иное.

Источник