Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ Магнитно-резонансный томограф

В медицинской практике существует большое количество диагностических аппаратов, помогающих исследовать организм человека и обнаруживать развитие патологий. Современная магнитно-резонансная томография занимает одно из лидирующих мест среди разнообразия методов сканирования. Такие преимущества как неинвазивность, безопасность сделали её популярной во врачебной практике. Отличительной особенностью является использование электромагнитного поля, а не потенциально вредного облучения (как при компьютерной томографии). Последнюю делать часто не рекомендуют. Принцип работы МРТ – ядерно-магнитный резонанс (ЯМР) с последующей обработкой специализированной программой полученных откликов структур. В результате воздействия аппарата врачи получают множественные срезы интересующей области тела человека на мониторе. Диагностика не приносит боли и неприятных ощущений, что позволяет использовать метод для выявления различных заболеваний.

История МРТ

Становление современной томографии проходило в несколько этапов. Первыми представителями научной мысли, открывшими миру возможности магнитно-ядерного резонанса, были сотрудники Гарвардского Университета – Ричард Пурселл и Феликс Блох. В 50-е годы XX столетия проводили испытания взаимодействия атомарных ядер.

Спустя почти 10 лет, Пол Лютербург продолжил начатое дело и открыл миру возможности обследования с помощью магнитного поля. Изобретение стало прорывом среди научных разработок по использованию ЯМР. В 1973 году исследователь опубликовал статью, анонсировал сенсационное открытие — возможность создания изображения на основе ядерно-магнитного резонанса.

Данные разработки дали толчок к последующим исследованиям и усовершенствованиям метода сканирования органов человека.

Изобретателем магнитно-резонансного томографа считают Реймонда Дамадьяна. В 2003 году Питера Мэнсфилда удостоили Нобелевской премии за вклад в создание МРТ. Британский физик успешно усовершенствовал математическую часть формирования изображения в процессе работы аппарата.

Изначально МРТ использовали для выявления и контроля опухолей: отклик от пораженных клеток значительно отличался от здоровых.

Принцип работы МРТ томографа: как устроен аппарат МРТ Строение магнитно-резонансного томографа

Через 8 лет состоялся следующий прорыв в обследовании, выполняемом с помощью магнитного поля. Удалось визуализировать кровоток в интересующей области человеческого организма без применения контрастных препаратов (МР-ангиография).

Современной магнитно-резонансной томографии под силу выявить заболевания в следующих зонах:

  • головном и спинном мозге;
  • позвоночнике и окружающих структурах: хрящах, связках, сухожилиях, мышцах;
  • внутренних органах;
  • суставах;
  • мягких тканях.

Диагностика дает возможность определить патологию на ранних стадиях, что повышает эффективность терапии и ускоряет процесс выздоровления. При планировании хирургического вмешательства МРТ помогает точно спланировать ход действий, опираясь на визуальное представление о состоянии конкретного органа.

Как работает МРТ?

Суть магнитно-резонансной томографии состоит во взаимодействии водорода, содержащегося в молекулах воды клеток человеческого организма, с магнитным полем.

На время сканирования пациента помещают в тоннель аппарата, где внутри находятся:

  • магнит;
  • радиочастотные и градиентные катушки;
  • генератор радиоимпульсов;
  • охлаждающая система;
  • считывающее устройство и пр.

Отклики протонов водорода фиксирует специальная программа. Полученные от здоровых клеток результаты отличаются от ответов структур, пораженных болезнью. На снимках удается в деталях рассмотреть орган, дифференцировать патологию.

МРТ лучше визуализирует мягкие ткани организма. Данный факт связан с тем, что последние содержат больше жидкости.

Возможности магнитно-резонансной томографии

К преимуществам МРТ относят безопасность, быстроту, безболезненность, точность и неинвазивность. На основе принципа работы томографа можно выделить несколько специфических характеристик данного варианта диагностики:

  • широкие возможности: получение детализированного изображения внутренних органов и структур, дифференцирование патологических процессов;
  • высокая результативность при обследовании областей, которые технически невозможно рассмотреть с помощью КТ из-за недостаточной плотности тканей или противопоказаний к последней;
  • комплексная диагностика не только органов, но и их функционирования (кровотока по сосудам, движения спинномозговой жидкости, работу желчевыводящих путей и пр.);
  • отсутствие потенциально вредного облучения;
  • увеличение точности визуализации за счет введения специальных контрастных препаратов;
  • минимальная вероятность развития побочных эффектов от использования индикатора;
  • возможность диагностики на открытом типе устройства, если пациент страдает клаустрофобией и пр.

Метод МРТ практически исключает вероятность получения ошибочных результатов. Современная магнитно-резонансная томография – один из самых точных способов обследования.

Ошибка может возникнуть при неправильной расшифровке результатов сканирования, двигательных артефактах на пленках, несоблюдении техники безопасности.

Постановка диагноза выполняется только лечащим врачом: не стоит самостоятельно читать снимки.

В медицинском центре «Магнит» Вы можете пройти МРТ любой области организма. Врачи МЦ проводят процедуру как по направлению, так и без такового. Обследование длится до 30 минут. Результаты Вам выдадут с заключением эксперта в течение часа после сканирования.

Принцип работы МРТ

Высокий уровень информативности и безопасности делает методику магнитно-резонансной томографии одним из наиболее популярных диагностических методов во всём мире.

Принцип работы МРТ основан на генерации томографом электромагнитных волн, на которые с разной степенью активности откликаются атомы водорода, расположенные в организме человека.

Когда делается МРТ, получаемая информация, обрабатывается компьютером и визуализируется на экране монитора.

С момента изобретения методики МР-сканирования и создания аппаратов томографов, у врачей появилась возможность не только диагностировать различные новообразования и другие структурные изменения в органах, но и контролировать течение заболеваний у пациентов в динамике. Также, проведение томографии активно используется после оперативного лечения с целью оценки его эффективности.

Принцип работы МРТ основан на генерации томографом электромагнитных волн, на которые с разной степенью активности откликаются атомы водорода, расположенные в организме человека.

Дата загрузки: 2020-01-21

Видео — Принцип работы МРТ

История возникновения МРТ

В 1946 году Э. Парселл и Ф. Блох открыли явление ядерно-магнитного резонанса, который возникает при взаимодействии объекта смагнитным полем. За уникальные открытия и изучение этого явления, физики смогли получить Нобелевскую премию только спустя 8 лет.

Самые активные исследования в отношении ядерных измерений проводились в период с 1950 по 1970 год. Доказательное испытание того, как работает магнитно-резонансная томография было проведено в 1972 году.

На фоне успешных испытаний диагностической технологии, наблюдалось резкое увеличение спроса на оборудование, с помощью которого выполнялось МР-сканирование.

Советский учёный, изобретатель Владислав Александрович Иванов был первым человеком, который предложил использовать возможности магнитного поля для диагностики различных заболеваний.

В 1973 году, когда журналу Nature профессором из США Полом Лотербуром была предоставлена статья о создании изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия, в качестве примера он привел магнитный резонанс.

С этого момента, 1973 год является официальной датой основания технологии магнитно-резонансной томографии.

Через несколько лет Питер Мэнсфилд произвел усовершенствование математических алгоритмов, которые позволяют получать более информативное и четкое изображение при МР-сканировании.

Свой вклад в описание того как работает МРТ, внес американский ученый Реймонд Дамадьян. Кроме того, он является владельцем патента на МРТ и ему принадлежал первый коммерческий томограф.

Явление ядерно-магнитного резонанса известно человечеству еще с 1938 года. До момента Чернобыльской катастрофы, произошедшей в 1986 году, использовался термин ядерная магнитно-резонансная томография (ЯМРТ), но учитывая распространение радиофобии среди населения, аббревиатура исследования была заменена на МРТ.

Как работает аппарат МРТ

В организме человека содержится несколько миллиардов атомов водорода, вращающихся вокруг своей оси, при этом ядро каждого атома представляет собой протон или мини источник магнитного поля.

Принцип действия МРТ основан на создании внешнего магнитного поля, которое провоцирует появление ядерно-магнитного резонанса.

После окончания воздействия внешнего магнитного поля, протоны возвращаются в исходное положение, при этом они выполняют функцию так называемых радиопередатчиков.

Суть метода МРТ заключается в том, что МР- томограф выстраивает пространственную картину распределения атомов водорода в отдельных зонах. Существует закономерность между высотой напряженности магнитного поля и шириной диапазона исследования.

Современные аппараты для проведения магнитно-резонансной томографии оснащены электромагнитами на сверхпроводниках, которые охлаждаются с помощью жидкого гелия. Некоторые модели томографов открытого типа оснащены постоянными неодимовыми магнитами.

Для получения качественных томографических снимков головного мозга и других участков тела человека необходимо использовать аппарат с мощностью не менее 1,5 Тесла. Для создания правильной пространственной ориентации, аппараты томографы оснащены градиентными катушками.

Возможности современной магнитно-резонансной томографии

В современном мире, магнитно-резонансное сканирование — это неинвазивный, безболезненный, быстрый и безопасный метод диагностики. Кроме того, особого внимания заслуживают такие дополнительные возможности томографии:

  1. Точность и высокая информативность при обследовании зон, которые технически невозможно визуализировать с помощью компьютерной томографии ввиду недостаточной плотности тканей или наличия противопоказаний к рентгенологическому исследованию.
  2. Возможность получения детализированного изображения внутренних органов и структур, с последующим проведением дифференциальной диагностики патологических состояний.
  3. Возможность определения не только структурного, но и функционального состояния отдельных органов (оценка кровоснабжения органов, движения спинномозговой жидкости).
  4. Усиление детализации отдельных органов и тканей за счет введения контрастных веществ.

Кроме того, современная томография предусматривает использование методики МР-спектроскопии с измерением параметров резонансных пиков, что позволяет определять концентрацию метаболитов в веществе или измерять pH отдельных тканей.

Читайте также:  Лечение склероза позвоночника

Как это работает. Простым языком об МРТ — Технологии Onlíner

Эффективные диагностические процедуры делают жизнь лучше — как медикам, так и пациентам. Первые получают больше информации, и потому поставить диагноз могут точнее, на процесс тратится меньше времени.

Вторая сторона также выигрывает — как минимум сокращается путь, который человек преодолевает, посещая кабинеты врачей. Хотя над этим превалирует желание вовсе не посещать докторов, оставаясь всегда здоровым.

Впрочем, это возможно лишь в идеальном мире, а мы живем в несовершенном.

Как-то мы разузнали, как работает капсульная эндоскопия, предназначенная для безболезненных диагностических процедур и исследований труднодоступных участков желудочно-кишечного тракта. На этот раз попробуем разобраться в том, как работает магнитно-резонансная томография — еще один безболезненный способ получения данных о состоянии внутренних органов и тканей человека.

Обращаем ваше внимание, что материал публикуется исключительно в познавательных целях и не является инструкцией, рекомендацией, а также официальным, научным или медицинским документом.

Содержание

Простая теория

Вначале немного простой теории. МРТ (MRI в английском языке) представляет собой способ получения послойного изображения внутренней структуры того или иного объекта. Грубо говоря, МРТ помогает добыть виртуальные срезы тканей и органов живого человека без вторжения в его тело — это так называемый неинвазивный метод.

В основе лежит явление, которое именуют ядерным магнитным резонансом (ЯМР), и в прошлом к аббревиатуре МРТ в начале добавляли букву «Я» (в английском вместо MRI говорили NMR). Но от слова «ядерный» решили избавиться по простой причине — чтобы не нервировать народ, хотя с бомбами или радиоактивными элементами периодической таблицы Менделеева ничего общего здесь нет.

Если это как-то поможет понять лежащие в основе явления процессы, речь в данном случае идет об измерении электромагнитного отклика атомных ядер, возбуждаемых электромагнитными волнами разных сочетаний (поэтому, кстати, и слышен ритмичный звук разной тональности) в постоянном магнитном поле высокой напряженности, указанной в теслах.

Напряженность поля влияет на качество получаемой картинки. Чем мощность меньше, тем более узкий спектр применимости томографов, которые, в свою очередь, подразделяются на несколько основных типов — от низкопольных до сверхвысокопольных (от слова «поле», а не «пол»).

Утверждать, что чем мощнее, тем лучше, не станем. Скажем так: чем мощнее, тем более универсальна и точна система. Но чем более она универсальна, тем выше ее цена, которая может исчисляться сотнями тысяч долларов и даже переваливать за миллион.

У низкопольных напряженность поля составляет до 0,5 Т. Считается, что такие томографы без контрастирования позволяют получить базовую информацию. Затем следуют среднепольные (1 Т), высокопольные (1,5 Т) и сверхвысокопольные (3 Т). Есть и более мощные, но обычным медучреждениям они не нужны.

«Многие спрашивают, какая разница между 3 Т и 1,5 Т? Принципиальное отличие — в детализации и четкости картинки», — пояснила заведующая кабинетом МРТ центра «Томография» Веста Короленок. В качестве примера она рассказала о пациенте с небольшой опухолью: аппарат с 1,5 Т ее не заметил, а на 3 Т патологию увидели, отправив человека в один из РНПЦ.

Есть также томографы закрытого и открытого типа. Одна из особенностей первых, которые более распространены, заключается в ограничениях по габаритам пациента — очень полный человек попросту не поместится в «трубу».

Кроме того, страдающие от клаустрофобии могут чувствовать себя неуютно в замкнутом пространстве, где к тому же нельзя двигаться. Открытые томографы позволяют проводить исследования отдельных суставов, позвоночника и даже головы.

Слабая сторона томографов открытого типа — более низкая разрешающая способность: все они являются низкопольными и имеют напряженность магнитного поля не более 0,35 Т.

Что делать нельзя

Попасть внутрь томографа можно, но не всем. Прежде всего туда нельзя обладателям имплантов разных типов: от кардиостимуляторов до слуховых аппаратов. Причин несколько: во-первых, магнитное поле может повредить и/или нарушить работу импланта, во-вторых, есть шанс нанести температурную или иную травму пациенту, в-третьих, наличие импланта негативно скажется на результатах сканирования.

То же касается металла в теле — «спиц» и штифтов, дроби и осколков, хирургических зажимов и подобных элементов (титановые — исключение).

В некоторых случаях при сканировании применяются контрастирующие препараты, которые дополнительно увеличивают четкость изображения. Их компоненты могут вызывать аллергию, они обычно противопоказаны беременным женщинам, а также в период лактации.

Испытано на себе

В «Томографии» установлен сверхвысокопольный Siemens Magnetom Spectra 3 T. Легким агрегат назвать нельзя: его вес в снаряженном состоянии составляет около 7,3 тонны при длине туннеля в 173 см.

Система позволяет применять до 120 элементов катушек для покрытия всей анатомической зоны (например, всей центральной нервной системы).

Используется фирменное программное обеспечение Siemens, которое в первую очередь влияет на качество сканирования и итогового изображения со срезами толщиной 0,5—1 мм.

Обследуемого облачают в одноразовый безразмерный костюм, в котором отправляют в жерло томографа. Человека укладывают на стол (именно так называется конструкция, которая затем скрывается в туннеле). Чтобы как-то уберечь уши от громкого звука, на голову надевают наушники, из которых звучит легкая музыка. При желании можно вооружиться собственным трек-листом или аудиокнигой.

Это удивило: какие наушники, если металлов быть не должно? Все просто — звук в наушники-воронки передается не по проводам, а по трубкам из эластичного пластика, поэтому композиции звучат как из колодца. Стоит отметить, что заглушить «напевы» томографа аксессуар способен не полностью.

Выпрыгнуть из аппарата нельзя, поэтому на всякий случай в руку пациенту вкладывают грушу (правильно — сигнальное устройство). При приступах паники или по каким-либо другим причинам достаточно сжать ее, и у рентгенолаборанта, контролирующего процесс в помещении рядом (в так называемой пультовой), сработает чрезвычайно громкая сигнализация.

«Казалось бы, все хорошо, пациента уложили, но только успели закрыть дверь, как грушу уже нажали», — рассказывает нам Веста. По ее словам, бывают люди, которые устают в процессе, а он может длиться до двух часов. Поэтому иногда делается перерыв, чтобы пациент мог передохнуть. Это в первую очередь касается такого исследования, как МРТ всего тела.

Достаточно часто встречаются и люди с клаустрофобией, паническими расстройствами. В этом случае рекомендуют узнать у специалиста обо всех этапах исследования и посмотреть сам аппарат.

Сканирование может занимать определенное время, в нашем случае оно длилось около 20 минут. Вторые 10 (или все 19) тянулись бесконечно долго — ведь шевелиться нельзя, а очень хочется.

«Хьюстон, у нас проблемы», — засело в голове в момент, когда по нарастающей начал чесаться нос (а это случилось, когда я подумал: «Главное, чтобы не зачесался нос»).

Но легкий ветерок из вентилятора где-то над головой помог продержаться неподвижно до конца процедуры.

Делать в туннеле ровным счетом нечего — смотреть некуда, так как почти перед носом находится катушка (?), похожая на удерживающее устройство.

Остается прикрыть глаза и слушать «магнитно-резонансную музыку»: система, собирая данные, гудит и «поет» в разной тональности, но всегда ритмично (на самом деле это сверхбыстрые вибрации). Иногда она замолкает, и ты думаешь: «Все, закончилось».

Но пауза, которая требуется на донастройку системы, проходит, и ритм стартует заново. Говорят, некоторые умудряются заснуть в процессе — таким можно только позавидовать.

К слову, звучание томографа зависит от задействованных типов катушек и текущей программы.

«Выехав» из туннеля, хочется вскочить и идти — из-за неподвижного положения и громкого звука возникает короткое чувство дезориентации. Главное, не торопиться (да вам и не позволят).

После всего пережитого появилось желание сделать как в кино — подойти к томографу с пистолетом (в боевиках такое показывают регулярно). Но оружия под рукой не оказалось, поэтому эксперимент остался мечтой — проверить, примагнитится ли пистолет, не получилось.

Как долго может длиться сканирование?

— В центре «Томография» — до двух часов. Это МРТ всего тела с контрастированием. Как уже говорилось выше, в таких случаях мы разбиваем исследование на части.

Меньше всего времени тратится на исследование обычных суставов, например коленных. В стандартной ситуации [без патологий] оно длится не больше 15 минут для одного сустава. Но это время непосредственного нахождения пациента в томографе без учета анализа данных.

Компания Siemens постоянно разрабатывает новое ПО. Оно позволяет сократить время для некоторых видов диагностики. Например, можно ускорить сканирование суставов — до 8 минут, а головного мозга — до 6—10. Однако новые опции в ПО требуют тщательного изучения, проработки и оптимизации существующих протоколов исследования перед внедрением.

Читайте также:  Что вреднее кальян или сигареты: более вредно, почему

Есть ли откровенно сложные для томографа задачи?

— При исследовании брюшной полости, например, и если мы работаем в автоматическом режиме, аппарат подстраивается под движение диафрагмы, считывая данные при определенном ее положении. Это заметно увеличивает время исследования. Процесс можно ускорить, однако пациенту придется задерживать дыхание на 20 секунд много раз. Физически это непросто.

Какие-то ограничения для аппарата при его полной укомплектованности катушками отсутствуют. Мы, к примеру, пока не смотрим сердце и не проводим исследования молочных желез. Но в этом году будут закуплены необходимые компоненты.

Почему нельзя двигаться?

— Когда человек двигается, картинка получается размытой. В некоторых случаях, чтобы получить качественное изображение, необходимо подстраивать программу работы томографа. Нам необходимо четко видеть стенки тех же позвонков, структуру — это позволяет определить наличие патологии. Когда человек двигается, теряются даже контуры, диагностика серьезно затрудняется.

При некоторых типах сканирования мелкие и редкие движения не станут проблемой, однако в определенных случаях — когда размытые сканы попали на место с грыжей или иными изменениями — мы вынуждены повторять ту или иную серию для получения четких снимков.

Зубы надо сжимать, чтобы пломбы не вылетели?

— Что касается стоматологических вопросов, то никаких противопоказаний нет. Скорее возникают технические нюансы. Если это исследование головного мозга, артефакт [пломба, штифт] может попасть в зону исследования. Мы тогда выстраиваем программу так, чтобы обойти такие места и получить изображение нужной области.

У пациентов с татуировками, сделанными около 20 лет назад, когда в чернилах было высокое содержание металлов, возможен едва заметный нагрев. Встречаются крайне чувствительные пациенты, они обычно и рассказывают о подобных вещах.

Опасения, как правило, возникают у тех, кто проходит подобную процедуру в первый раз, а также у возрастных пациентов.

ПО, катушки

По словам Весты, МРТ позволяет увидеть то, что остается за кадром рентгеновских снимков. На экране рабочей станции врача при этом выведена картинка с переломами позвонка и крестца. «Эта травма на рентгене, сделанном в поликлинике, не видна», — поясняет наша собеседница.

Помимо технической части, непосредственное влияние на процесс диагностики оказывает набор программ для исследований и анализа данных.

Аппарат снимает картинку в трех плоскостях: корональной (вдоль тела спереди назад), сагиттальной (справа налево) и аксиальной (сверху вниз). При необходимости изображение можно визуализировать в 3D-режиме.

Вначале в дело вступает набор программ (или комплекс последовательностей), обеспечивающий получение информации, — собственно, сканирование. Выбор происходит исходя из того, какая область будет изучаться: для головного мозга — свой набор, для суставов — свой и так далее. Кроме того, алгоритмы отличаются и в зависимости от возраста пациента.

В автоматическом режиме после получения данных информация передается на рабочую станцию врача. Он, «вооруженный» своим софтом, просматривает результаты, при необходимости корректирует их и работает с изображением, позволяющим увидеть всю картину в целом или ее детали, то есть перед специалистом находится точная виртуальная модель (или карта) исследуемой области, органа.

Существуют узкоспециализированные наборы программ, к которым относится, например, алгоритм перфузии. Чаще он используется при возникновении опухолей, в частности, головного мозга, предоставляя информацию, которая позволяет определить степень злокачественности.

Конечно, не весь софт будет одинаково востребован.

«Например, такие исследования, как трактография (выстраивание связей нейронов в головном мозге вплоть до мельчайших клеток — получается красивая цветная объемная картинка) или функциональная МРТ, которая подсвечивает зоны мозга, задействованные при определенных движениях, интересны, но используются в основном для диагностики сложных и редких заболеваний ЦНС», — поясняет Веста.

Считается, что МРТ может заменить некоторые болезненные или вредные процедуры диагностических исследований. Конкретный пример — маммография, к которой приходится прибегать, когда УЗИ сделать нельзя по ряду факторов, в том числе из-за возрастного.

Метод высокоинформативный, но крайне дискомфортный, так как требует серьезной компрессии молочной железы, а при наличии патологии это может быть очень болезненно. «Альтернативой может стать МРТ. В настоящее время в Европе МР-сканирование молочных желез вытесняет из обихода врачей-маммологов маммографию.

У этого метода огромные преимущества и большие перспективы», — отмечает собеседница.

«Раньше преимущественно использовалась компьютерная томография с контрастом — это колоссальная доза облучения. А если необходимо сделать такое обследование несколько раз в течение года… Тем более все рентгеновские контрастные вещества достаточно аллергенные», — говорит Веста.

Красивая картинка

Красивая картинка, подчеркивают в центре «Томография», без квалифицированных сотрудников картинкой и остается. В Беларуси проводят обучение МРТ, но в очень ограниченных объемах: на такие курсы не попасть, врачи съезжаются со всей республики.

Длятся они месяц, чего, по словам специалистов, недостаточно для такой широкой области медицины.

Поэтому заинтересованные в повышении своей квалификации врачи используют все возможные источники получения информации: от специализированных научно-медицинских сайтов и сообществ до отраслевых выставок и конференций.

«Врачи, направляя пациентов на МРТ, зачастую не обозначают цель исследования, которую они должны поставить перед другим доктором — врачом-диагностом МРТ. Пишут „МРТ головного мозга“…

А для чего? Что они хотят увидеть?» — говорит Эмилия Мезина, главврач центра «Томография».

По ее словам, обучение медиков должно позитивно повлиять на ситуацию, сделав исследование ценным для пациента с точки зрения получения информации, ведь эта процедура не из дешевых.

Благодарим медицинский центр «Томография» за помощь в подготовке материала.

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Читайте нас в Дзене

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by

Магнитно резонансный томограф — устройство и принцип работы МРТ аппарата ✅ статья «ПМК»

Магнитно резонансный томограф – медицинское диагностическое оборудование для исследования мягких, костных тканей, внутренних органов, сердечно-сосудистой системы.

Современный аппарат МРТ – сложная конструкция, позволяющая при помощи системы принимающих датчиков и компьютерной обработки получить наглядное, четкое изображение участков тела человека, помещенных в магнитно-импульсное поле.

Устройство аппарата МРТ

Устройство магнитно резонансного томографа принципиально не отличается по принципу работы, но качество диагностики напрямую зависит от технических параметров конструкционных узлов аппарата, применения последних технологических разработок, новых методов исследований. Немаловажную роль играет возможность комплектации магнитных томографов различными функциональными датчиками, расширяющими возможности профильной направленной диагностики.

МРТ сканер состоит из следующих комплектующих:

  • Магнит – создаёт однородное, стабильное силовое магнитное поле нужного напряжения, единицы измерения – Тесла. От качества, величины напряжения создаваемого поля зависит скорость работы оборудования, четкость, контрастность получаемой картинки;
  • Катушки градиентного напряжения – обеспечивают локализованное движение протонов на исследуемом участке, технические параметры катушек отвечают за скорость работы томографа, уровень шума, разрешение получаемого изображения;
  • Передатчик радиоимпульсов, регулирующий вектор намагниченности протонов, модулируемую частоту колебаний. Отвечает за контрастность и четкость картинки;
  • Приемник ретранслятор высокой частоты в низкую, принимающее отклик радиоимпульсов;
  • Радиочастотные катушки – регулируют намагниченность, импульсную последовательность, направление магнитного поля;
  • Компьютерная система обработки данных – преобразование полученных в результате исследования радиоволновых сигналов в плоское или объемное изображение;
  • Источник питания (аккумулятор, электрическая сеть);
  • Система охлаждения.

Качество, точность, глубина исследований аппаратом МРТ зависит от технических параметров, конструкции оборудования.

Принцип работы МРТ сканера

Оборудование состоит из нескольких конструктивных узлов, обеспечивающих создание магнитного радиоимпульсного поля и приемной, передаточной аппаратуры, отвечающей за построение картинки результатов сканирования на экране монитора.

Принцип работы МРТ аппарата основан на ядерно-магнитном резонансе атомов водорода. Под воздействием внешнего магнитного поля протон водорода меняет естественное равновесное состояние, ориентацию по направлению действия силовых магнитных потоков.

Такие колебания атомарной частоты выполняют функцию микроскопических радиопередатчиков, которые фиксируются высокочувствительными датчиками. По этим данным при помощи компьютерной обработки строится объемное или плоское изображения участков тела, внутренних органов, сосудов.

Понять, как работает оборудование несложно. В теле человека миллиарды частиц атомов водорода (воды). В естественном равновесном состоянии магнитный момент частиц приближен к нулю.

Под действием внешнего магнитного поля происходит усиление колебаний протонов, но после они стремятся вернуться в исходное состояние, излучая радиоволновые фотоны.

Тем самым тело человека можно под действием магнитной волны превратить в множество радиоволновых передатчиков, результаты данных которых можно зафиксировать и перекодировать в изображение.

Чем выше напряжение магнитного поля, тем больше сигнальных откликов, результативней итоговые исследования.

Важные технические характеристики аппарата МРТ, определяющие выбор того или иного оборудования:

  • мощность напряжения магнитного поля – различают низкопольные (до 0,5 тесла) и среднепольные аппараты (0,5 – 1 Тесла) для общих исследований, высокопольные (1-1,5 тесла) – универсальная томография для различного профиля медицинской диагностики, сверхвысокопольные (от 3 тесла) для научных исследований;
  • параметры синтезатора частоты передатчика радиочастот – отвечает за толщину среза слоев нужного профиля, градиента намагниченности;
  • преобразователь сигнала – параметры оборудования отвечают за снижение шумов, динамических помех, четкость, контрастность изображения;
  • профильные датчики для глубоких исследований, профильной диагностики сосудов, кровотока – обеспечивают получение исчерпывающей диагностической картины, вне зависимости от глубины исследований, динамики внутренних органов и тканей.
Читайте также:  Вред насвая на организм человека

Модели современных магнитно-резонансных томографов позволяют проводить различные виды направленной диагностики широкого профиля. Квалифицированные специалисты ООО «Приволжская Медицинская Компания» предоставят подробную консультацию, помогут определиться с выбором МРТ сканера, максимально отвечающей рабочим потребностям конкретного медицинского учреждения.

Что такое МРТ?

Фундаментальным открытием в области физики было открытие Николой Тесла  вращающегося  магнитного поля в 1882 году в Будапеште.

В 1956 году  в Мюнхене в Германии  было образована   международная электротехническая комиссия «Общество  Тесла». Все машины МРТ откалиброваны в  единицах » Тесла «.

Сила магнитного поля измеряется в Тесла или в единицах Гаусс.

Чем сильнее магнитное поле , тем  большее количество радиосигналов, которые могут быть получены  из атомов тела и, следовательно, тем выше качество изображения МРТ. 1 Тесла = 10000 Гаусс

  • Низкое поле МРТ = до  0,2 Тесла (2000 Гаусс)
  • Среднее  поле МРТ =  от 0,2 до 0,6 Тесла (от 2000 Гаусс до 6000 Гаусс)
  • Высокое поле МРТ = от  1,0 до 1,5 Тесла (от 10000 Гаусс до 15000 Гаусс)

В 1937 году профессор Колумбийского университета Исидор И. Раби, работая в Пупинской физической   лаборатории в Колумбийском университете, Нью-Йорк, отметил  квантовое явление, которое было названо  ядерно-магнитным резонансом (ЯМР). Он выяснил , что атомные ядра отмечают  свое присутствие за счет поглощения или излучения радиоволн при воздействии достаточно сильного магнитного поля .

Профессор Исидор И. Раби получил Нобелевскую премию за свою работу. В 1973 году Павел Лотербур, химик и исследователь  ЯМР из Университета штата Нью-Йорк, получил первое ЯМР изображение.

Раймонд Дамадиан, врач и экспериментатор, работая в Даунстейтовском   медицинском центре Бруклина, обнаружил, что сигнал водорода в раковой ткани отличается от здоровой ткани, потому что опухоли содержат больше воды. Чем  больше воды, тем больше атомов водорода. После выключения аппарата МРТ, остаточные колебания   радиоволн от раковой ткани  длятся дольше, чем  от здоровой ткани.

С помощью своих аспирантов, врачей Лоуренса Минкоффа и Майкла Голдсмита, доктор Дамадиан   создал переносные катушки для мониторинга излучения водорода, и через некоторое время первый МРТ аппарат был сконструирован . 3 июля 1977  в течение почти пяти часов было проведено первое сканирование человеческого тела  с помощью МРТ,  а первые сканы пациента с раком груди были проведены в 1978 году.

Принцип работы МРТ

Магнитно-резонансная томография является медицинским диагностическим методом, который создает изображения тканей и органов  человеческого тела с использованием принципа ядерного магнитного резонанса.

МРТ может генерировать изображение  тонкого среза ткани   любой части человеческого тела — под любым углом и направлением.

МРТ  позволяет получить изображение человеческих органов и тканей с помощью электромагнитного поля.

МРТ создает сильное магнитное поле,   а   в организме человека есть своеобразные маленькие биологические » магниты «, состоящие из намагниченных протонов, входящих в состав атомов водорода. Протоны является основным элементом магнитных свойств тканей организма.

Во-первых, МРТ создает устойчивое состояние магнетизма в человеческом теле, когда тело помещено  в постоянное магнитное поле. Во-вторых, МРТ стимулирует организм с  помощью радиоволн, что  меняет стационарную ориентацию протонов .

В-третьих , аппарат останавливает радиоволны  и регистрирует электромагнитную трансмиссию организма .

В-четвертых , передаваемый сигнал используются для построения внутренних изображений тела с помощью обработки  информации на компьютере .

МРТ изображение не является фотографическим. Это, на самом деле, компьютеризированная карта или изображение радиосигналов, излучаемых человеческим телом. МРТ превосходит  по своим возможностям компьютерную томографию, так как не используется ионизирующее излучение как при КТ, а принцип работы основан на использовании  безвредных электромагнитных волн.

Мощность магнитного поля

Магнитно-резонансная  томография (МРТ) является многоплоскостным методом визуализации, основанном на взаимодействии между

радиочастотным электромагнитным полем и некоторыми атомными ядрами в теле человека (обычно водорода), после помещения тела в сильное магнитное поле. Этот метод визуализации  особенно  качественно визуализирует мягкие ткани.

Качество МРТ зависит не только от напряженности поля (выше 1 Тл  считается высоким полем), но и от выбора катушки,  использования контраста, параметров исследования, опыта специалиста, оценивающего полученное изображение и способного определить наличие патологии. Введение внутривенно контраста (гадолиния) часто используется при МРТ исследованиях.

В настоящее время в МРТ  аппаратах  используется поле мощностью от 0.1 до 3.0 Т. В последние годы появились также томографы мощностью 7 Т,  но их применение в клинике пока находится в стадии испытаний.

В клинической практике для аппаратов применяют следующую градацию аппаратов по мощности:

  • Низкопольные от 0.1 до 0.5 Т
  • Среднепольные от 0.5 до 0.9 Т
  • Высокопольные  выше 1 Т
  • Сверх высокопольные 3.0 и 7.0 Т

Также подразделяют аппараты на открытого типа и закрытого (туннельного типа).

До последнего времени аппараты открытого типа были представлены только низкопольными аппаратами,  но в настоящее время уже выпускаются и активно используются аппараты МРТ открытого типа с высоким полем (1 Т и более).

Кроме того, появились аппараты для проведения исследований пациента в вертикальном положении или сидя.

Разнообразие различных видов аппаратов МРТ позволяет очень широко использовать этот метод диагностики для определения морфологических изменений   или функциональных нарушений при различных патологических состояниях.

Все аппараты можно условно разделить на низкопольные и высокопольные или открытого или туннельного типа.

Нередко пациенту трудно сделать выбор между проведением исследования на низкопольном или высокопольном аппаратах. Но между низкопольными и высокопольными аппаратами существует значительная разница.

Открытые (низкопольные)  сканеры дают  низкое качество изображений, и некоторые исследования  для уточнения диагноза приходится повторять после низкопольных аппаратов  на высокопольных аппаратах. Высокопольные МРТ аппараты   с напряженностью магнитного поля (1 — 1,5-3.

0 Тесла)  обеспечивают высокое разрешение, которое позволяет визуализировать более детально структуру органов и тканей. Низкопольные аппараты МРТ обычно имеют мощность магнитного поля от 0.23 до 0.5 Тесла . Чем выше напряженность  магнитного поля, тем лучше визуализация и более быстрее происходит сканирование.

Существует прямая пропорция между увеличением мощности магнитного поля и качеством визуализации тканей .

МР аппараты  сканируют тело слоями (срезами). Чем выше магнитное поле, тем срезы тоньше, что позволяет получить  более детальную морфологическую картину тканей и, таким образом, более точно поставить диагноз.

Высокопольные МРТ требуют меньше времени на проведение исследования, благодаря  более высокому магнитному полю. Высокопольные МРТ  сканируют тело  в полтора-два раза быстрее, чем аппараты низкопольные (открытого типа). Это очень важно, так как при длительном исследовании вероятность движения пациента и появления артефактов изображения увеличивается.

Высокопольные МРТ аппараты обеспечивают самые передовые методы визуализации, некоторые из которых не могут быть выполнены на аппаратах с низким магнитным полем.

Высокопольные аппараты МРТ постоянно совершенствуются для обеспечения большего комфорта для пациента и уменьшение беспокойства пациента во время проведения исследования.

В последние годы были разработаны  новые МРТ  сканеры  с существенно более короткой трубкой,  что  позволяет голове пациента быть снаружи  отверстия  магнита  при выполнении  ряда исследований.

Отверстие магнита  расширено в конце трубки, что уменьшает у пациента  чувство замкнутого пространства, потому что голова пациента  находится на пути к расширенному концу. Кроме того, отверстие имеет большую ширину, чем у  более ранее сконструированных  сканеров, что обеспечивает больше пространства вокруг пациента во время проведения исследования.

Тем не менее, у высокопольных аппаратов есть несколько минусов:

  1. Клаустрофобия. Небольшой процент пациентов боятся замкнутого пространства и  не могут находиться внутри высокопольного аппарата. Подавляющему большинству этих пациентов бывает достаточно принять легкое седативное до проведения исследования .Но при наличии выраженной клаустрофобии  проведение исследования на аппаратах туннельного типа таким пациентам бывает весьма затруднительно .
  2. Размер. МРТ-аппараты высокопольные имеют   ограниченное пространство, и некоторые пациенты из-за больших размеров тела  могут быть слишком велики, чтобы уместиться в туннеле  МРТ аппарата. Некоторые высокопольные  МРТ имеют  также ограничения по весу.
  3. Боль. Если у  пациента имеется сильный болевой синдром  в спине,  в шее или другие симптомы то это затрудняет возможность пациента лежать неподвижно в течение длительного периода.

Поэтому, низкопольные (открытого типа) аппараты МРТ могут быть  более подходящим для некоторых пациентов, например, с  истинной клаустрофобией или с большими размерами тела. 

Задать вопрос

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector