Применение компьютерных технологий в мрт

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

Клиникам
Врачам
Примеры заключений
Полезные материалы
Врачи
Отзывы
Соглашение

Современная МРТ диагностика несравнима с первоначальным вариантом, так после изобретения технологии алгоритмы диагностики существенно изменились. Мощность первоначальных аппаратов не превышала 0,5 Тесла, что позволяло верифицировать только ткани, насыщенные водой с невысокой степенью качества.

Современное оборудование оснащено сильные электромагнитами с мощность до 3,5 Тесла. Установки позволяют верифицировать патологию не только мягкотканого, но и костного компонента. В зарубежных литературных источниках можно встретить случаи использования диагностического магнитно-резонансного оборудования с общей мощностью 9,4 Тесла в научных целях.

Применение компьютерных технологий в мрт Диффузионно-взвешенная МРТ головного мозга у пациента с рассеянным склерозом – поражение мозжечка

Существует 2 конструктивные особенности оборудования – открытые и закрытые. В первом случае используются постоянные магниты. Для их изготовления применяются сверхпроводящие магниты, погруженные в жидкий гелий. Такие устройства обладает не очень качественным резонансным откликом, но удобны для установки в открытое оборудование. Технология используются для диагностики людей с клаустрофобией.

Постоянные магниты обладают высоким магнитным полем, так как работают на электричестве. Катушки на их основе устанавливаются в закрытые МРТ-аппараты. Современные электромагниты обладают высоким полем и хорошей резонансностью при исследовании не только мягких, но и твердых тканей. Постоянные электромагниты устанавливаются в открытые установки, которые используются врачами для проведения диагностических или лечебных процедур, выполняемых под контролем магнитно-резонансного сканирования. Такая технология получила название интервенционной МРТ. Тенденции развития способа постоянно увеличиваются в онкологии. Для локации сигнала в пространстве кроме постоянного магнита необходимо установить градиентную катушку. Устройство обеспечивает колебания резонанса, определяет точную локацию патологической области. Действие градиента обеспечивает селективное возбуждение протонов, непосредственно в области обследования. Мощность и скорость воздействия градиентного усиления обеспечивает один из важных показателей МРТ-томографии – высокая разрешающая способность и пропорциональное взаимоотношение сигналов и шумов.

Уникальная особенность современной МРТ – возможность осуществления виртуальной эндоскопии. Метод обеспечивает трехмерную скопию. Применяется в местах, где невозможно использование эндоскопических методов. Процедура нашла широкое использование в урологии, онкологии, ангиологии. Постепенно виртуальная МРТ эндоскопия найдет применение в других сферах медицины, но на настоящий момент обследование используется редко из-за низкой информированности врачей с технологией, высокой ценой обследования.

Современная МРТ диагностика: виды

Современная МРТ диагностика разделяется на несколько видов:

1. Диффузионно-взвешенная МРТ;
2. МР-перфузия;
3. МР-ангиография;
4. МР-спектроскопия.

Диффузионно-взвешенное МРТ применяется для исследования изменений, полученных после регистрации скорости перемещения протонов. Исследование базируется на регистрации радиочастот от меченых атомов водорода. После сканирования формирование изображения осуществляется с помощью программного приложения, позволяющего сформировать картинку на экране монитора.

Применение компьютерных технологий в мрт Функциональная МРТ

Первоначально технология диффузионно-взвешенной МРТ использовалась для оценки ишемических нарушений головного мозга, патологии кровоснабжения. Рациональность исследования высока при выявлении инсульта в острейшем и остром периоде. Сейчас технология активно используется для верификации онкологии, некоторых доброкачественных образований головного мозга.

Вторая разновидность современной МРТ томографии МР-перфузия. Метод предполагает применение современных способов, позволяющих оценить скорость притока крови к тканям, изучить активность венозного кровоснабжения тканей. Цели МР-перфузии – проанализировать кровоснабжение печени, мозговых тканей.

Третий вид современной МРТ диагностики – МР-спектроскопия. Процедура позволяет изучить биохимические характеристики ткани, которые изменяются под влиянием различных заболеваний. Магнитно-резонансная спектрометрия позволяет верифицировать нарушения метаболизма, возникающие на ранних этапах заболевания.

Виды магнитно-резонансной спектрометрии – исследование биологических жидкостей, МР-спектрометрия внутренних органов

МР-ангиография используется для изучения внутрисосудистого просвета, который изменяется под влиянием функциональных или органических нарушений. У пожилых людей внутри сосуда часто откладываются атеросклеротические бляшки. При патологии прослеживаются анатомические дефекты, при которых нарушается кровоснабжение по артерии. На основе магнитно-резонансной ангиографии удается отличить резонанс жидкости крови от меченых протонов водорода окружающих тканей. Даже без использования контрастного вещества процедура позволяет верифицировать блок или замедление потока крови по сосудам.

Применение компьютерных технологий в мрт МР-спектроскопия

Четвертый вид современной магнитно-резонансной томографии – функциональная МРТ. Исследование применяется для определения областей речи, памяти, зрения, движение и других зон, которые индивидуальны у каждого пациента и изменяются при возникновении заболеваний.

Суть процедуры заключается в изучении кровоснабжения областей, которое изменяется при патологических изменениях. Для верификации состояния потока крови требуется выполнение пациентом определенных заданий во время сканирования. После функционального обследования изображения накладываются на срезы нормальной магнитно-резонансной томографии программным обеспечением.

Применение компьютерных технологий в мрт МР перфузия – ишемия в бассейне средней мозговой артерии

Недавно возникла инновационная методика – обследование пояснично-крестцового отдела позвоночника с вертикализацией. Суть процедуры заключается в выполнении сканирования в положении пациента лежа и стоя. Вначале осуществляется сканирование в горизонтальном положении, а затем поднимается стол вместе с пациентом. Обследование предоставляет врачам ценную информацию о работе позвоночника. При вертикальном положении на позвоночный столб воздействует сильная нагрузка, поэтому патологические сегменты могут «проседать» больше обычного, что свидетельствует о дегенеративно-дистрофических процессах или грыже межпозвонкового диска. Современная мрт томография позвоночника с вертикализацией проводится для оценки нестабильности невропатологами. Магнитно-резонансное сканирование с вертикализацией в Российской Федерации не распространено и проводится только в одном месте.

Описывая тенденции МРТ, современные методы диагностики, следует подчеркнуть технологию развития способа определения температуры – МРТ-термометрия. Процедура основана на изменении резонанса атомов водорода при повышении температурной реакции человеческого тела. Практика показывает, что охлаждение или нагревание изменяет радиоволны, испускаемые тканями. Местное нагревание тканей важно оценить при лечении злокачественных опухолей химиотерапией или лучевыми методиками. Тенденция к использованию МРТ-термометрии не характеризуется высокой распространенностью, но способ имеет высокий потенциал для дальнейшего применения в медицине.

Инновационная МРТ: современные методы диагностики болезней мозга

Магнитно-резонасная томография спинного и головного мозга – это один из эффективных современных методов, позволяющих верифицировать развитие мозговой патологии на раннем этапе. Исследование позволяет определить рассеянный склероз, острый рассеянный энцефаломиелит, диффузный и концентрический склероз, оптиконевроз, лейкоэнцефалопатию, лейкоэнцефалит.

Применение компьютерных технологий в мрт МР ангиография

При дегенеративных заболеваниях головного мозга современные МРТ методы определяют очаги повышенной интенсивности, которые на томограммах прослеживаются, как фокусные образования величиной от 3-ех до 3-ти сантиметров с локализацией в любых мозговых областях. Нозология верифицируется при использовании T2-взвешенной последовательности. Динамическое наблюдение при старческой деменции показывает слияние очаговых теней между собой.
При применении T1-взвешенной последовательности с подозрением на болезни головного мозга используется контрастное усиление препаратами магневист, омнискан. Обследование позволяет верифицировать патологические очаги, способные избыточно накапливать контрастное вещество. Процедура определяет даже расширение желудочков мозга, субарахноидальных пространств, мозговых цистерн, которые наблюдаются при атрофических изменениях мозговой ткани.
Современные МРТ томографы используются для диагностики болезни Марбурга, которая в медицине более известна под названием «острый рассеянный энцефаломиелит». Болезнь возникает после перенесенного инфекционного заболевания мозга. На начальной стадии патологии прослеживается генерализованный припадок эпилепсии с последующим нарушением сознания. Если проводить динамический контроль с помощью магнитно-резонансной томографии, появляются общемозговые очаги не только в головном, но и спинном мозге. Постепенно к нозологии присоединяется менингеальный и гипертензионный синдромы. Вначале патология имеет острое течение. Хронизация появляется через несколько месяцев. Динамический контроль с помощью МРТ-сканирования позволяет определить появление новых очагов, генерализацию существующих мозговых образований в крупные конгломераты.
Диффузный диссеминированный склероз характеризуется острыми клиническими симптомами. Возникает на фоне поражения спинного и головного мозга. Клинические симптомы болезни сопровождаются судорожным синдромом, парциальными генерализованными припадками. Заболевание имеет прогрессирующее течение с последующим возникновением приступов. Болезнь опасна летальным исходом, который возникает не позже 7 лет.

Современные методы МРТ диагностики позволяют диагностировать болезнь Девика, которую еще с десяток лет назад нельзя было выявить диагностическими обследованиями. Острый оптиконевромиелит сопровождается поражением зрительного нерва с частичным или полным отсутствием зрения. Часто нозология сочетается с миелитом – воспаление оболочек нервных волокон. Обнаружение симптомов патологии через короткие временные промежутки позволяется верифицировать очаги некроза, поражение белого и серого вещества с локализацией в спинном или головном мозге. У части пациентов оптиконеврит сочетается с формированием некроза серого и белого мозгового вещества. При нозологии нередко развивается поли- или монорадикулопатия. Заболевание опасно летальным исходом. Если его не обнаружить на начальной стадии, провести магнитно-резонасное сканирование, излечить нозологию практически невозможно. При своевременном сканировании можно снизить активность болезни. Развитие небольших воспалительных очагов можно устранить приемом лекарственных препаратов.

При концентрическом склерозе на томограмме обнаруживаются эпилептические припадки, центральные парезы и параличи. Зрительные и психические нарушения прослеживаются через несколько недель после начала заболевания, летальный исход – через пару месяцев. Современная диагностика МРТ при болезни Бало (концентрическом склерозе) позволяет уменьшить сроки прогрессирования заболевания вследствие раннего выявления и назначения адекватных лекарств. Современные МРТ томографы с высокопольным магнитом позволяют верифицировать прогрессирующую мультифокальную лейкоэнцефалопатию. Заболевание часто диагностируется у пациентов пожилого возраста (старше 50 лет). Патология прогрессирует с формированием острой клинической картины – падение интеллекта, мозжечковая атаксия, деменция, гемианопсия, центральные парезы, эпилептические припадки.

Современные методы МРТ диагностики позволяют выявить описанные нозологические формы на ранних стадиях, что позволяет продлить сроки жизни пациента. Другие диагностические способы не обладают достоверностью и специфичностью сравнимой с эффективностью магнитно-резонансной томографии при болезнях головного и спинного мозга.

Другие статьи из раздела «Общие вопросы МРТ»

Проконсультируем бесплатно в мессенджерах

Источник