Расположение

Москва, ул.Гамалеи, д.15

м. Щукинская, авт/марш. №100 и №681
до ост. "Клиническая больница №86"

Пристройка к поликлинике 1 этаж
Отделение лучевой диагностики

Эл. почта:
[email protected]

 
  • Под контролем
    Под контролем

    Федерального
    медико-биологического
    агентства
  • Профессиональные снимки
    Профессиональные снимки

    на современном томографе
  • Удобное расположение
    Удобное расположение

    рядом с метро Щукинская
  • МРТ коленного сустава 4000 руб
    МРТ коленного сустава 4500 руб.
  • Предварительная запись
    Предварительная запись,
    что исключает ожидание в очереди
  • Возможность получения заключения на CD
    Возможность получения
    результатов на CD

Записаться
на приём

+7 (495) 942-38-23 (МРТ коленного сустава, денситометрия)

+7 (903) 545-45-60 (МРТ остальных зон)

+7 (903) 545-45-65 (КТ)

С 9.00 до 15.00

По рабочим дням

 


 

Аппарат мрт принцип работы


Как работает аппарат МРТ – метод диагностики, схема и принцип действия томографа

Среди современных методов обследования особое внимание необходимо уделить тому, как работает МРТ. Для неосведомленных пациентов такая диагностика кажется пугающей, что породило кучу мифов о томографии. Сам томограф похож на капсулу необычного прибора, непонятны процессы проходящие внутри. Всё неизвестное вызывает сомнение, поэтому пациенты не всегда соглашаются пройти диагностику на томографе. Но это в корне неправильно! Полная и детальная информация, полученная с помощью магнитно-резонансной томографии необходима для точной постановки диагноза и выработки правильной схемы лечения. При этом воздействие томографа абсолютно безопасно для организма!

Суть метода диагностики

Изобретение магнитно-резонансного сканирования стало прорывом в диагностике. До этого увидеть все органы так чётко можно было только при вскрытии человека после его смерти. Томография позволила определять скорость движения крови по сосудам, состояние костной, хрящевой ткани, активность головного мозга. Все внутренние органы, включая позвоночник, молочные железы, зубы, носовые пазухи можно рассмотреть и даже понять, как они работают, при проведении обследования на томографе.

Принцип работы МРТ кроется в воздействии на ядра водорода, которые есть в любой клетке человека. Сразу после открытия этого явления (1973 год) оно называлось ядерно-магнитным резонансом. Но после аварии на Чернобыльской АЭС (1986 год) со словом «ядерный» начали складываться отрицательные ассоциации. Поэтому данный метод диагностики переименовали в МРТ, что не изменило его сути и того, как метод работает.

Принцип действия магнитно-резонансного сканирования заключается в следующем – под влиянием сильного магнитного поля ядра водорода начинают двигаться, выстраиваются в одной очерёдности. По окончании действия магнита, когда он больше не работает, атомы приходят в движение, начинают колебаться все вместе, выделяя при этом энергию. Томограф фиксирует показания энергии, компьютерная программа их обрабатывает, выдавая трехмерную картинку органа. В этом состоит для МРТ принцип его работы.

В результате обследования получается серия снимков, есть возможность воссоздать трёхмерное изображение проблемного участка, повернуть его со всех сторон, рассмотреть в любой плоскости. Это важно при обследовании, постановке диагноза.

Принцип работы томографа основывается на колебании магнитных волн — никакого радиационного облучения

Когда лучше делать томографию?

При постановке диагноза не всегда назначают пройти МРТ. И дело не в том, что это дорогая процедура, возможно и бесплатное обследование. Для этого метода есть специальные направления использования. Томограф целесообразно применять при определении диагноза, перед хирургическим вмешательством для уточнения деталей операции, после её проведения для осмотра результатов. МРТ делают при длительном лечении для корректировки терапии и оценки эффективности проведённых процедур. Это безопасный способ обследования, его можно проводить при необходимости несколько раз в день.

МРТ необходимо делать при диагностике следующих болезней:

  • формирование опухолей доброкачественного и злокачественного характера;
  • аневризмы сосудов кровеносной системы;
  • инфекции суставов и костной ткани;
  • болезни сердца и сосудов;
  • нарушения функций головного и спинного мозга;
  • патологии воспалительного характера, например, мочеполовой системы;
  • оценка оперативного лечения и химиотерапии при онкологии;
  • травмы внутренних органов и мягких тканей.

Магнитно-резонансную томографию не назначают с целью разработки методов профилактики, а только по конкретно поставленной задаче для точного диагностирования.

Альтернативные способы постановки диагноза

Кроме магнитно-резонансного сканирования, существуют и другие методы диагностики – компьютерная томография, УЗИ, ЭЭГ. При этом выбрать между КТ и МРТ иногда бывает непросто, ведь работают они по-разному. Сравнение методов представлено в таблице.

Название обследования

Преимущества

Недостатки

Магнитно-резонансная томография – МРТ

Работает без радиации. Выявляет многие заболевания на ранних стадиях. Не производит облучения, поэтому может проводиться детям и беременным женщинам. В результате получаются точные детальные изображения.

Есть ограничения к проведению, например, металлические включения в теле пациента. Томограф с ними плохо работает.

Компьютерная томография – КТ

Хорошо показывает состояние костной ткани. Нет противопоказаний по поводу металлических включений в теле, как при МРТ. Аппарат работает быстро.

Человек получает ионизирующее облучение в процессе сеанса.

Ультразвуковое исследование – УЗИ

Нет противопоказаний к проведению данного обследования. Аппарат работает на основе резонансных волн.

Этот метод не позволяет оценить состояние костной ткани, некоторых внутренних органов, например, желудка, лёгких. Данные не отличаются точностью, как при МРТ.

Электроэнцефалография – ЭЭГ

Высокоточное обследование заболеваний головного мозга. Работает при любом диагнозе, поскольку не имеет противопоказаний.

Не выявляет наличие опухолей, способ неточный, так как на результаты влияют эмоции пациента.

Каждый метод диагностики, включая МРТ, имеет свои отрицательные и положительные стороны, поэтому используется в своей области медицины. Оптимальный вариант выбирается на основе того, как работает то или иное оборудование.

Когда применяют контраст?

Иногда перед проведением обследования в вену пациента вводится контрастное вещество. Это необходимо для получения на снимках более чёткого изображения некоторых участков. С ним МРТ работает более детализировано. Так бывает при диагностике опухолей. Контрастное вещество накапливается в новообразованиях и дополнительно подсвечивает их на изображениях. При диагностировании аневризмы сосудов контрастом вычерчивается целая схема кровеносной системы, по которой врачу легче выявить нарушения.

Контрастным веществом при МРТ служит гадолиний. Он работает для подсветки кровеносных сосудов и выводится почками из организма, хорошо переносится пациентами, редко вызывает аллергическую реакцию. При его применении существуют определённые противопоказания. Поэтому перед введением препарата проводят пробы на его переносимость.

Противопоказано применение контрастного вещества:

  • лицам с аллергической реакцией на гадолиний;
  • беременным и кормящим женщинам;
  • людям, больным сахарным диабетом;
  • пациентам с хроническими болезнями почек.

Гадолиний после проведения процедуры томографии выводится через несколько часов через почки. Лишняя нагрузка на них может спровоцировать обострение хронических патологий. Именно поэтому при больных почках контрастом не пользуются.

В каких случаях нельзя делать томографию?

Существуют серьёзные ограничения для проведения магнитно-резонансного сканирования:

  • беременность на ранних сроках;
  • клаустрофобия;
  • психические нарушения, когда человек не может продолжительное время находиться в неподвижном положении, контролировать своё состояние;
  • металлические включения в теле пациента – штифты, клипсы на сосудах, скобы, протезы, спицы;
  • вживлённые электронные устройства, которые работают постоянно, их невозможно убрать при проведении томографии, например, кардиостимуляторы;
  • эпилепсия;
  • татуировки, выполненные краской с металлическими частицами;
  • тяжёлое физическое состояние пациента, например, постоянное нахождение на аппарате искусственного дыхания.

При компьютерной томографии таких противопоказаний нет. Назначают её при невозможности сделать МРТ. Такое обследование подходит там, где не работает томограф.

Металлические фрагменты в организме делают изображения нечёткими, их будет трудно расшифровывать. Электронные устройства ломаются под влиянием сильного магнита. В применении томографа нужно соблюдать ограничения, чтобы избежать таких неприятностей.

Подготовка к обследованию

Положительной стороной метода магнитно-резонансного сканирования является почти полное отсутствие подготовки к диагностике. Но врачи советуют за несколько дней перед сеансом томографии отказаться от употребления спиртных напитков и не кушать много тяжелой для ЖКТ пищи. Хотя это остаётся на уровне рекомендаций. Если будет использоваться контраст, то лучше плотно поесть. Это поможет избежать приступов тошноты.

Перед процедурой нужно снять все металлические украшения, запонки, часы, очки, съёмные зубные протезы. На одежде не должно оставаться деталей из металла. В современных медицинских диагностических центрах выдают комплекты одноразовой одежды для обследования. Лучшее переодеться в неё. Если в своей одежде осталась незамеченная деталь из металла, то при обследовании головного мозга или шеи впоследствии может болеть голова от присутствия на одежде постороннего железного предмета.

Устройство для сканирования представляет собой тоннель, в который въезжает стол с пациентом. Важно не двигаться при обследовании, тогда изображения получатся чёткими и качественными. Чтобы не произошло случайного шевеления конечностями, руки и ноги пациента закрепляют к столу мягкими ремнями.

МРТ можно без вреда использовать для диагностики любого органа, процедура безболезненна

Как проходит процедура?

В тоннеле томографа пациент не будет чувствовать дискомфорт, процедура безболезненная. Иногда поступают жалобы на резкие, непривычные звуки, которые издаёт аппарат во время работы. В некоторых центрах выдают наушники с приятной музыкой или беруши, их можно взять и из дома. В руках у пациента будет кнопка связи с персоналом. Если человек почувствует себя плохо, нужно нажать на неё, сеанс томографии прервётся.

Весь персонал находится в другой комнате, работает с компьютерами. Но пациент не остается один, за ним наблюдают через окно. Процедура магнитно-резонансной томографии вполне комфортная. В среднем сеанс длится 40 минут, с применением контрастного вещества немного дольше. Внутренний объём у аппарата МРТ достаточный. Человек не лежит там, как в узкой коробке. Ему хватает воздуха, и пространства. Психологическое состояние у здорового человека не страдает и остаётся в норме. Многим пациентам даже интересно опробовать такой метод диагностики и побывать в томографе, узнать, как именно он работает.

Обработка результатов

Для расшифровки изображений после МРТ нужны специалисты, которые по малейшим изменениям могут диагностировать патологии. Подготовка заключения занимает несколько дней, но первые выводы врач сообщает сразу. Резонансные участки видны на снимках чётко – это могут быть изменения внутренних органов, наличие жидкости (где её не должно быть). Такая патология говорит о внутреннем кровотечении или инфекции.

Заключение лаборанта после магнитно-резонансной томографии является только перечислением увиденных изменений. Например, повреждение связок, наличие опухоли, изменение структуры, формы и размера кровеносных сосудов в определённом месте. Диагноз будет ставить врач, направивший на обследование. Не нужно самостоятельно пытаться определить болезнь по заключению. Для этого необходимы ещё дополнительные обследования и анализы.

Магнитно-резонансная томография работает очень эффективно и позволяет решить много проблем при диагностике или лечении заболеваний. Современная медицина не стоит на месте. Новое оборудование уже позволяет проводить МРТ с некоторыми металлическими включениями в теле пациента. Дальнейшее развитие технологий постепенно будет снимать ограничения и противопоказания с методов диагностики. Уже сейчас есть множество видов томографов: https://metod-diagnostiki.ru/magnitno-rezonansnaya-tomografiya/voprosy-pacientov/mrt-kakoy-apparat-luchshe/

metod-diagnostiki.ru

Метаматериалы в МРТ / Habr

Мимо уха просвистела отвертка. С громким звоном она замерла на корпусе криостата.

Чертыхнувшись про себя, я решил взять перерыв. Откручивать болты в магнитном поле величиной 1.5 тесла, при помощи стального инструмента — так себе затея. Поле как невидимый противник постоянно пытается вырвать инструмент из рук, сориентировать его вдоль своих силовых линий и устремить как можно ближе к электронам, бегущим по замкнутому кругу из сверхпроводника. Однако, если очень нужно победить закисшие соединения многолетней давности, особо выбора нет. Я уселся за компьютер и привычно пролистал ленту новостей. «Российские ученые улучшили МРТ в 2 раза!» — гласил подозрительный заголовок.

Около года тому назад, мы разбирали магнитно-резонансный томограф и постигали суть его работы. Настоятельно рекомендую перед прочтением данной статьи, освежить в памяти тот материал.

В силу различных причин, в том числе, исторических, в России на сегодняшний день практически нет производства такого сложного оборудования, как высокопольные магнитно-резонансные томографы. Тем не менее, если вы живете в более — менее крупном городе, вы без труда найдете клиники, оказывающие такого рода услуги. При этом, парк МРТ сканеров зачастую представлен бывшим в употреблении оборудованием, завезенным когда-то из США и Европы и, если вам вдруг придется посетить клинику с МРТ, пусть вас не обманывает красивый внешний вид аппарата — ему вполне может идти второй десяток лет. Как следствие, такое оборудование бывает, что ломается, и я долгое время был одним из тех людей, что возвращал сломанные томографы в строй, дабы пациенты и дальше могли проходить диагностику, а владельцы — получать прибыль.

Пока в один из прекрасных дней, в перерыве между опасными развлечениями с магнитными полями огромной величины, я не наткнулся в ленте новостей на интересную надпись: «Русские ученые совместно с голландскими коллегами усовершенствовали технологию МРТ при помощи метаматериалов». Стоит ли говорить, что сам факт того, что в России ведут исследования, посвященные оборудованию, производство которого так и не было освоено, показался мне весьма и весьма спорным. Я решил, что это просто какой-то очередной попил грантов, разбавленный непонятными научными словечками вроде уже осточертевших всем «нанотехнологий». Поиск информации по теме работы отечественных ученых с МРТ и метаматериалами, привел меня к статье, содержащей описание простого эксперимента, который я легко мог бы повторить, благо МРТ аппарат всегда под рукой.

Картинка из статьи, посвященной усилению МРТ сигнала при помощи так называемого «метаматериала». В типичный клинический 1.5 — Тесловый аппарат вместо пациента загружается метаматериал, в виде тазика с водой, внутри которого расположены параллельные провода определенной длины. На проводах лежит объект исследования — рыба (неживая). Картинки справа — это полученные в МРТ изображения рыбы, с наложенной цветовой картой, означающей интенсивность сигнала от ядер водорода. Видно, что когда рыба лежит на проводах, сигнал гораздо лучше, чем без них. Время сканирования в обоих случаях одинаково, что доказывает повышение эффективности сканирования. В статье также заботливо была приведена

формула

для расчета длины проводов в зависимости от рабочей частоты томографа, которой я и воспользовался. Я смастерил свой метаматериал из кюветы и массива медных проводов, снабдив их пластиковыми креплениями, напечатанными на 3d принтере:

Мой первый метаматериал. Сразу же после изготовления был засунут в 1-Тесловый томограф.

Апельсин выступал в качестве объекта для сканирования.

Однако, вместо обещанного усиления сигнала, я получил кучу артефактов, совершенно портящих изображение! Негодованию моему не было предела! Доев испытуемого, я написал письмо авторам статьи, смысл которого можно свести к вопросу «Какого ...?».

Авторы довольно скоро ответили мне. Они были весьма впечатлены тем, что кто-то пытается повторить их эксперименты. Сначала долго пытались мне объяснить как все-таки работают метаматериалы, используя термины «резонансы Фабри-Перо», «собственные моды», и всякие радиочастотные поля в объеме. Потом, видимо поняв, что я совершенно не понимаю, о чем речь, они решили пригласить меня к себе в гости, чтобы я посмотрел на их разработки вживую и убедился, что это все-таки работает. Я закинул в рюкзак свой любимый паяльник и поехал в Санкт-Петербург, в национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (как оказалось, там обучают не только программистов).

На месте меня радушно встретили, и внезапно, предложили работу, так как были впечатлены моей кюветой с проводами и им нужен был человек для создания новых. Взамен обещали подробно объяснить все что меня интересует и пройти курс обучения по радиофизике и МРТ, который стартовал по счастливой случайности именно в тот год. Моя тяга к знаниям победила, и далее, на протяжении года я обучался, делал проекты и работал, постепенно узнавая все новые и новые вещи об истории магнитного резонанса, а также состоянии современной науки в этой области, чем и поделюсь здесь.

В основе метода предполагаемого усовершенствования МРТ, и исследуемого в упомянутых научных статьях, лежат так называемые «метаматериалы». Метаматериалы, как и многие другие открытия, обязаны своим появлением неожиданным решениям, полученным на базе теоретических изысканий. Советский ученый, Виктор Веселаго, в 1967 году, работая над теоретической моделью, предположил существование материалов с отрицательным коэффициентом преломления. Как вы уже поняли, речь идет об оптике, и сей коэффициент, грубо говоря, означает, насколько изменит свое направление свет, пройдя через границу между различными средами, например воздухом и водой. В том, что это действительно так происходит, можно легко убедиться самостоятельно:

Простой эксперимент с лазерной указкой и аквариумом, демонстрирующий преломление света.

Интересный факт, который можно извлечь из такого эксперимента — луч не может преломляться в ту же сторону, откуда он упал на границу раздела, как бы экспериментатор не старался. Такой эксперимент проводили со всеми встречающимися в природе веществами, однако луч упорно преломлялся только в одну сторону. Математически это означает, что коэффициент преломления, как и составляющие его величины, диэлектрическая и магнитная проницаемость, положительны, и ни разу не наблюдалось иного. По крайней мере, до тех пор, пока В. Веселаго не решил изучить этот вопрос, и показал, что теоретически нет ни единой причины почему нельзя быть коэффициенту преломления отрицательным.

Картинка с Вики, показывающая разницу между средами с положительным и отрицательным коэффициентами преломления. Как мы видим, свет ведет себя совершенно неестественно, по сравнению с нашим бытовым опытом.

В. Веселаго долгое время пытался найти доказательства существования материалов с отрицательным коэффициентом преломления, однако поиски не увенчались успехом, и его работа была незаслуженно забыта. Лишь только в начале следующего века были искусственно созданы композитные структуры, реализующие описываемые свойства, но не в оптическом, а в более низкочастотном, микроволновом диапазоне частот. Что и стало переломным моментом, так как сама возможность существования таких материалов открывала новые перспективы. Например — создание суперлинз, способных увеличивать объекты даже меньшие, чем длина волны света. Или же — абсолютных маскирующих покрытий-невидимок, мечты всех военных. Были внесены серьезные поправки в теорию, учитывающие новые данные. Ключом к успеху оказалось использование упорядоченных структур из резонансных элементов — метаатомов, размер которых гораздо меньше длины волны излучения с которым они взаимодействуют. Упорядоченная структура из метаатомов — это искусственный композит, называемый метаматериалом.

Практическая реализация метаматериалов даже сегодня технологически сложна, так как размер резонансных частиц должен быть сопоставимо меньше длины волны электромагнитного излучения. Для оптического диапазона (где длина волны — нанометры) подобные технологии находятся на острие возможностей прогресса. Поэтому, не удивительно, что первые представители концепции метаматериалов были созданы для сравнительно более длинных электромагнитных волн из радиодиапазона (которые имеют более привычную нам длину от мм до м). Основная фишка и одновременно недостаток любого метаматериала — следствие резонансной природы составляющих его элементов. Метаматериал может проявлять свои чудо-свойства только на определенных частотах.

Ограниченных частотах.

Поэтому, например, когда в очередной раз увидите что-то типа супер-глушилки звука на основе метаматериалов, спросите, а какой диапазон частот она реально глушит.


Типичные примеры метаматериалов, позволяющих взаимодействовать с электромагнитными волнами. Структуры из проводников — ни что иное, как маленькие резонаторы, LC-контуры, формируемые пространственным положением проводников.

Немного времени прошло с момента появления концепции метаматериалов, и их первых реализаций, как люди догадались использовать их в МРТ. Основной недостаток метаматериалов — узкий рабочий диапазон не является проблемой для МРТ, где все процессы происходят практически на одной частоте магнитного резонанса ядер, лежащей в радиодиапазоне. Здесь вы своими руками можете создавать метаатомы и сразу смотреть, что получится на картинках. Одними из первых фич, которые исследователи реализовали в МРТ с использованием метаматериалов были суперлинза и эндоскопы.

На левой части под буквой а) показана суперлинза, состоящая из трехмерной решетки резонаторов на печатных платах. Каждый резонатор – это разомкнутое металлическое колечко с припаянным конденсатором, образующее LC-контур, настроенный на частоту МРТ. Ниже приведен пример размещения данной структуры из метаматериала между ног пациента, проходящего процедуру томографии и соответственно получаемые после картинки. Если вы ранее не побрезговали советом прочитать прошлую мою статью об МРТ, то вы уже знаете, что для получения изображения какого-либо участка тела пациента требуется собрать слабые, быстро затухающие сигналы ядер с помощью близко расположенной антенны – катушки.

Суперлинза из метаматериала позволяет увеличить область действия стандартной катушки. Например, визуализировать обе ноги пациента сразу вместо одной. Из плохих новостей — положение суперлинзы должно быть подобрано определенным образом для наилучшего проявления эффекта, а сама суперлинза довольно дорога в изготовлении. Если вы все еще не поняли, почему эта линза называется с приставкой супер- то оцените по фото ее размеры, а потом осознайте, что она работает с длинной волны около пяти метров!

Под буквой б) демонстрируется конструкция эндоскопа. По сути, эндоскоп для МРТ — это массив из параллельных проводов, играющий роль волновода. Он позволяет пространственно разнести регион, из которого катушка получает сигнал от ядер и саму катушку на приличное расстояние – вплоть до того, что приемная антенна может располагаться и вовсе вне криостата томографа, далеко от постоянного магнитного поля. На нижних картинках вкладки б) представлены снимки, полученные для специального заполненного жидкостью сосуда — фантома. Разница между ними в том, что изображения, подписанные «эндоскоп» были получены, когда катушка находилась на приличном расстоянии от фантома, где без эндоскопа сигналы от ядер совершенно невозможно было бы задетектировать.

Если говорить об одной из самых перспективных областей применения метаматериалов в МРТ, и наиболее близкой к своей практической реализации (в которую я и ввязался в итоге) – это создание беспроводных катушек. Стоит пояснить, что речь тут вовсе не идет о Bluetooth либо другой беспроводной технологии передачи данных. «Беспроводная» в данном случае обозначает наличие индуктивной либо емкостной связи двух резонансных структур – приемопередающей антенны, а также метаматериала. В концепции это выглядит так:

Слева показано как обычно проходит процедура МРТ: пациент лежит внутри криостата в зоне однородного статического магнитного поля. В туннеле томографа смонтирована большая антенна, называемая «птичья клетка». Антенна такой конфигурации, позволяет вращать вектор радиочастотного магнитного поля с частотой прецессии ядер водорода (для клинических машин это обычно от 40 до 120МГц в зависимости от величины статического магнитного поля от 1Т и до 3Т соответственно), заставляя их поглощать энергию, а затем излучать в ответ. Ответный сигнал от ядер очень слаб и пока он дойдет до проводников большой антенны он неизбежно затухнет. По данной причине, в МРТ для приема сигналов используют близкорасположенные локальные катушки. На картинке по центру, например, показана типичная ситуация сканирования колена. С помощью метаматериалов можно сделать резонатор, который будет индуктивно связан с птичьей клеткой. Достаточно поместить такую штуку рядом с нужным участком тела пациента и сигнал оттуда будет приниматься не хуже, чем локальной катушкой! В случае успеха реализации концепта, пациентам больше не придется путаться в проводах, и процедура МРТ диагностики станет комфортнее.

Именно такую штуку я и пытался создать вначале, заливая провода водой и пытаясь отсканировать апельсин. Провода, погруженные в воду из самой первой картинки в данной статье — ничто иное как метаатомы, каждый из которых представляет собой полуволновый диполь — одну из самых известных конструкций антенн, знакомую каждому радиолюбителю.

Погружают их в воду не для того, чтобы они не загорелись в МРТ (хотя и для этого тоже)), а для того, чтобы благодаря высокой диэлектрической проницаемости воды, сократить их резонансную длину ровно на величину, равную квадратному корню из диэлектрической проницаемости воды.

Данную фишку уже давно применяют в радиоприемниках, наматывая проволоку на кусок феррита — т.н. ферритовая антенна. Только феррит имеет высокую магнитную проницаемость, а не диэлектрическую что однако, работает также, и позволяет соответственно сократить резонансные размеры антенны. В МРТ к сожалению феррит не засунешь, т.к. он магнитный. Вода — это дешевая и доступная альтернатива.

Понятное дело, что для расчетов всех этих вещей нужно строить сложнейшие математические модели, учитывающие взаимосвязь между резонансными элементами, параметрами среды и источниками излучения… или же можно воспользоваться плодами прогресса и ПО для численного электромагнитного моделирования, с которым без труда разберется и школьник (ярчайшие примеры — CST, HFSS). ПО позволяет создать 3d модели резонаторов, антенн, электрических схем, добавлять туда людей – да, собственно, все что угодно, вопрос лишь в фантазии и доступных вычислительных мощностях. Построенные модели дробятся на сетки, в узлах которых производится решение известных уравнений Максвелла.

Вот, например моделирование радиочастотного магнитного поля внутри упомянутой ранее антенны типа птичья клетка:


UPD: И еще немного симуляций с моделью человекаМагнитное поле:




Сразу довольно наглядно становится, как вращается поле. Слева показана ситуация когда внутри антенны коробка с водой, а справа — когда та же коробка на резонаторе из проводов резонансной длины. Видно как магнитное поле значительно усиливается благодаря проводам. После освоения CST и оптимизации там своей конструкции, я еще раз сделал метаматериал, который уже действительно позволил усилить сигнал в стандартном клиническом 1.5Т МРТ томографе. Он все также представлял собой коробку (правда более красивую, из оргстекла), заполняемую водой и массив проводов. На этот раз, структура была оптимизирована с точки зрения резонансных условий а именно: подбор длины проводов, их положения, а также количества воды. Вот что получилось с помидором:

Первое сканирование помидора выполнялось на большую антенну. В итоге получился лишь шум с еле-еле проглядывающими очертаниями. Второй раз я поместил плод на свежеиспеченную резонансную конструкцию. Я не стал строить цветные карты, либо что-то подобное, так как эффект налицо. Тем самым, на своем опыте, хоть и потратив кучу времени, я доказал, что концепция работает.

Понятно, о чем вы думаете — апельсины, помидоры — это все не то, где же испытания на людях?
Они действительно были проведены:

Рука добровольца, проходящего МРТ лежит на все той же коробке. Собственно вода в коробке, так как содержит водород, также отлично видна. Усиление сигнала происходит в зоне запястья, лежащего на резонаторе, тогда как все остальные части тела видны плохо. Понятное дело, что такого же эффекта, а может и лучше, можно добиться и используя стандартные клинические катушки. Но сам факт того, что можно делать подобные штуки, просто пространственно скомбинировав воду и провода, нужным образом сочетая их, поражает воображение. Еще более удивительно, что знания об этом можно получить, благодаря исследованию, казалось бы, несвязанных явлений, таких как преломление света.

Для тех кто еще не усталНа данный момент конструкция коробки с водой уже улучшена. Теперь это просто плоская печатная плата, которая позволяет локализовать магнитное поле внешней большой антенны около себя. Причем ее рабочая зона больше чем у предшествующей конструкции:

Цветные ленточки показывают напряженность магнитного поля над структурой при возбуждении от внешнего источника электромагнитных волн. Плоская структура представляет собой типичную линию передачи, известную в радиотехнике, однако одновременно может быть рассмотрена и как метематериал для МРТ. Эта «беспроводная катушка» уже может посоревноваться со стандартными катушками по однородноости создаваемого поля на некоторой глубине в объекте сканирования:

Анимация показывает слой за слоем цветную карту сигнала внутри коробки с водой в МРТ. Цвет означает интенсивность сигналов от ядер водорода. В левом верхнем углу в качестве приемника используется сегмент стандартной катушки для сканирования спины. Левый нижний угол — когда коробка стоит на резонаторе в виде печатной платы. Справа внизу — сигнал принимает большая антенна встроенная в тоннель томографа. Я сравнил однородность сигнала в зоне, обведенной прямоугольником. На некоторой высоте, метаматериал работает лучше чем катушка в плане однородности сигнала. Для клинических задач это может быть не сильно важное достижение, зато когда речь идет о научных установках МРТ, где сканируют лабораторных мышей, это может помочь добиться прироста сигнала и снижения необходимой мощности возбуждающих радиоимпульсов.


Про «улучшили в 2 раза» в начале статьи — разумеется, это оказался очередной плод неразделенной любви журналистов к ученым, однако и сказать что это пустые исследования тоже неправильно, что подкрепляется интересом к данной теме в научных группах по всему миру. Удивительно, но работы ведут и у нас в России, хотя исходя из моего сугубо личного опыта, это скорее редкое исключение. Есть еще много нерешенных проблем связанных с применением метаматериалов в МРТ. Кроме локализации магнитных полей для получения хорошей картинки, не стоит забывать об электрических полях, приводящих к нагреву тканей, а также о поглощении тканями пациентов, проходящих обследование энергии радиочастотного поля. За этими вещами, при клиническом использовании, должен быть особый конроль, который сильно усложняется при использовании локализующих поля резонаторов. Пока метаматериалы для МРТ остаются в рамках научных исследований, но получаемые результаты уже весьма интересны и возможно в будущем процедура МРТ благодаря им изменится в лучшую сторону, став быстрее и безопаснее.

Есть также и другие отечественные разработки в этой области.

habr.com

Принцип работы МРТ аппарата

Магнитно-резонансная томография представляет собой высокоточный и безопасный для здоровья человека метод диагностики заболеваний. Принцип работы МРТ заключается в том, чтобы исходя из некоторого количества информации, полученной от среза тканей обследуемой области, построить изображение, интенсивность цветов на которой будет соответствовать плотности вещества в каждой точке сечения обследуемой области.

Физические основы метода

Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Ядро водорода имеет собственный механический момент. Вследствие того, что это заряженная частица, которая имеет механический момент, она может продуцировать электромагнитное поле и обладает магнитным моментом.

Ядро водорода можно уподобить стрелке компаса: при помещении молекул водорода в магнитное поле они начнут ориентироваться вдоль направления магнитного поля. Если в спокойно состоянии молекулы водорода ориентируются в пространстве хаотично, то при помещении их в магнитное поле, они выстраиваются в одном направлении, согласно линиям напряженности поля.

Когда на ориентированные в пространстве частицы начинают воздействовать электромагнитные импульсы, то атомы водорода поглощают энергию импульсов и переходят на более высокий энергетический уровень.

Когда внешнее воздействие прекращается, атомы водорода возвращаются в обычное свое состояние, излучая энергию. Высокочастотное излучение, которое исходит от атомов водорода, регистрируется датчиками томографа и при помощи специального программного обеспечения преобразуется в изображение.

Устройство аппарата МРТ

Схематично устройство магнитно-резонансного томографа можно представить следующим образом:

  1. основной магнит: создает постоянное магнитное поле аппарата;
  2. градиентные катушки: создают градиентное поле, которое позволяет выбрать область тела человека, которая будет исследоваться;
  3. передающие радиочастотные катушки: создают радиочастотные импульсы;
  4. принимающие катушки: регистрируют излучение от атомов водорода;
  5. программное обеспечение: переводит данные, полученные от принимающих катушек, в двух- или трехмерное изображение.

Как получают изображения при проведении МРТ

Снимки представляют собой черно-белые изображения срезов тканей. Фактически, на снимках мы видим не столько сами ткани,  сколько распределение молекул воды, которое значительно в разных тканях различается.

Чем больше в тканях воды, тем более светлой будет область, которая соответствует этим тканям на снимках.

mrt-gid.ru

Устройство МРТ томографа - высокопольный МРТ и открытого типа

Идея по формированию изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса была выдвинута в 1973 году.
В 2003 году Paul Christian Lauterbur из университета Иллинойса (США) и Peter Mansfield из университета Ноттингема (Великобритания) получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МРТ томографа.

МР томограф состоит из:

  • магнитных градиентов;
  • основного магнита;
  • систем сбора и обработки данных;
  • генератора (передатчика) радиоимпульсов;
  • приёмника радиоимпульсов;
  • систем энергоснабжения и охлаждения.

Рассмотрим лишь общие принципы строения МР томографов, так как частое обновление модельного ряда лишает смысла рассматривать конструктивные особенности конкретного аппарата. Качество и скорость получения выходной картинки, определяемые сигналом в приемной катушке томографа, зависят от магнитной индукции (силы магнита).

По силе магнитного поля томографы разделяются на:

  1. ультранизкие: менее 0,1 Тл;
  2. низкопольные: в диапазоне от 0,1 до 0,5 Тл;
  3. средние: от 0,5 до 1,0 Тл;
  4. высокопольные: 1,0 - 2,0 Тл, типичный высокопольный томограф 1,5 Тл;
  5. ультравысокие: от 2,0 Тл и выше, наиболее распространены модели томографов 3,0 Тл.
Магниты в МР томографах классифицируются как:
  • постоянные;
  • резистивные электрические;
  • сверхпроводящие электрические.
Характеристики магнитов 1 класса постоянных:
  • состоят из ферромагнитных сплавов;
  • поле 0,2 - 0,3 Тл;
  • экономичны в эксплуатации, так как не требуют затрат электроэнергии и охлаждения;
  • ориентация магнитного поля - вертикальная;

Преимуществом постоянных магнитов и томографов открытого типа на их основе является возможность проведения МРТ для больных, страдающих приступами клаустрофобии.
Экономичность, простота и возможность приема пациентов с клаустрофобией и весом более 120 кг способствовали росту спроса на МР томографы открытого типа на постоянных магнитах.

Характеристики резистивных электромагнитов 2 класса:
  • конструкция резистивного электрического магнита:
    • соленоид из медной или железной проволоки;
    • используется водяное охлаждение;
  • магнитное поле от 0,2 до 0,4 Тл;
  • поле ориентировано вдоль отверстия соленоида;
  • современные модели МР томографов на основе резистивных электромагнитов - открытого типа.

Содержание МР томографов на их основе дороже, чем постоянных магнитов, что способствует падению спроса на резистивные электромагниты.

Характеристики сверхпроводящих электромагнитов 3, 4 и 5 классов:
  • конструктивные особенности:
    • соленоид из ниобий - титанового сплава;
    • охлаждается жидким гелием до - 269 гр. по Цельсию (4К) при которой переходит в сверхпроводящее состояние;
  • поле 0,35 - 4 Тл.
Достоинства сверхпроводящих магнитов:
  • высокопольность;
  • создание на их основе томографов открытого типа.
Недостатки высокопольных МР томографов:
  • высокая стоимость;
  • использование для охлаждения жидкого гелия;
  • необходимость дополнительного выравнивания магнитного поля для получения качественного изображения.

Принцип работы МРТ томографа

  • передающая катушка генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы;
  • приемная катушка, представляющая высокочувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного поля (плоскость X-Y) передает полученный сигнал на АЦП;
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отправляет данные в цифровом виде на операторский компьютер для реконструкции изображения;
  • компьютер, кроме получения изображения с томографа, позволяет:
    • централизованно управлять всей системой;
    • обрабатывать, записывать и печатать изображение;
    • выполнять быстрое Фурье-преобразование.

Идея по формированию изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса была выдвинута в 1973 году.
В 2003 году Paul Christian Lauterbur из университета Иллинойса (США) и Peter Mansfield из университета Ноттингема (Великобритания) получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МРТ томографа.


МР томограф состоит из:

  • магнитных градиентов;
  • основного магнита;
  • систем сбора и обработки данных;
  • генератора (передатчика) радиоимпульсов;
  • приёмника радиоимпульсов;
  • систем энергоснабжения и охлаждения.

Рассмотрим лишь общие принципы строения МР томографов, так как частое обновление модельного ряда лишает смысла рассматривать конструктивные особенности конкретного аппарата. Качество и скорость получения выходной картинки, определяемые сигналом в приемной катушке томографа, зависят от магнитной индукции (силы магнита).

По силе магнитного поля томографы разделяются на:

  1. ультранизкие: менее 0,1 Тл;
  2. низкопольные: в диапазоне от 0,1 до 0,5 Тл;
  3. средние: от 0,5 до 1,0 Тл;
  4. высокопольные: 1,0 - 2,0 Тл, типичный высокопольный томограф 1,5 Тл;
  5. ультравысокие: от 2,0 Тл и выше, наиболее распространены модели томографов 3,0 Тл.
Магниты в МР томографах классифицируются как:
  • постоянные;
  • резистивные электрические;
  • сверхпроводящие электрические.
Характеристики магнитов 1 класса постоянных:
  • состоят из ферромагнитных сплавов;
  • поле 0,2 - 0,3 Тл;
  • экономичны в эксплуатации, так как не требуют затрат электроэнергии и охлаждения;
  • ориентация магнитного поля - вертикальная;

Преимуществом постоянных магнитов и томографов открытого типа на их основе является возможность проведения МРТ для больных, страдающих приступами клаустрофобии.
Экономичность, простота и возможность приема пациентов с клаустрофобией и весом более 120 кг способствовали росту спроса на МР томографы открытого типа на постоянных магнитах.

Характеристики резистивных электромагнитов 2 класса:
  • конструкция резистивного электрического магнита:
    • соленоид из медной или железной проволоки;
    • используется водяное охлаждение;
  • магнитное поле от 0,2 до 0,4 Тл;
  • поле ориентировано вдоль отверстия соленоида;
  • современные модели МР томографов на основе резистивных электромагнитов - открытого типа.

Содержание МР томографов на их основе дороже, чем постоянных магнитов, что способствует падению спроса на резистивные электромагниты.

Характеристики сверхпроводящих электромагнитов 3, 4 и 5 классов:
  • конструктивные особенности:
    • соленоид из ниобий - титанового сплава;
    • охлаждается жидким гелием до - 269 гр. по Цельсию (4К) при которой переходит в сверхпроводящее состояние;
  • поле 0,35 - 4 Тл.
Достоинства сверхпроводящих магнитов:
  • высокопольность;
  • создание на их основе томографов открытого типа.
Недостатки высокопольных МР томографов:
  • высокая стоимость;
  • использование для охлаждения жидкого гелия;
  • необходимость дополнительного выравнивания магнитного поля для получения качественного изображения.

Принцип работы МРТ томографа

  • передающая катушка генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы;
  • приемная катушка, представляющая высокочувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного поля (плоскость X-Y) передает полученный сигнал на АЦП;
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отправляет данные в цифровом виде на операторский компьютер для реконструкции изображения;
  • компьютер, кроме получения изображения с томографа, позволяет:
    • централизованно управлять всей системой;
    • обрабатывать, записывать и печатать изображение;
    • выполнять быстрое Фурье-преобразование.

 

 

mrtktspb.ru

Магнитно резонансная томография что это такое?

Такое исследование как магнитно-резонансная томография, хотя и является относительно молодым методом исследования, сегодня позволяет решать многие диагностические задачи, которые не под силу другим инструментальным диагностическим методам.

Краткая характеристика

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это метод исследования топографо-анатомического строения тела без инвазивного вмешательства при помощи явлений ядерно-магнитного резонанса. Резонанс возникает в результате электромагнитного отклика атомов водорода в ответ на раздражение определенным сочетанием электромагнитных волн и электрического поля, создаваемых аппаратом.

Принцип работы МРТ

Принцип работы МРТ очень отличается от компьютерной томографии и рентгенологических методов исследования в целом. Он не основывается на излучении каких-либо частиц – метод заключается в создании вокруг тела мощного магнитного поля. По этой причине изображение не зависит от лучей или волн, следовательно, является очень чётким.

Аппарат МРТ состоит из:

  •         Выдвижного стола для размещения пациента
  •         Сканера
  •         Магнита
  •         Градиентной катушки
  •         Радиочастотной катушки

После помещения пациента в томограф вокруг него создаётся магнитное поле. На это магнитное поле откликаются атомы водорода, имеющие один электрон. В свою очередь, электроны выстраиваются соответственно положению магнита из своего первоначального состояния. Такое состояние для них является вынужденным, поэтому после окончания действия внешних сил электроны выстраиваются в своё «привычное» положение (положение – условная характеристика, так как электрон постоянно находится в движении вокруг ядра), обусловленное действием внешних сил при отсутствии созданного магнитного поля.

Однако время, за которое атомы водорода принимают своё начальное положение, отличается в зависимости от структуры ткани. Это время (время релаксации) и фиксируется датчиками, так как сами атомы, будучи в вынужденном положении, сохраняют преданную им потенциальную энергию, которая и высвобождается за время возвращения атома в исходное состояние. Таким образом аппарат и дифференцирует различные ткани, конвертируя сигналы в изображение.

Поскольку МРТ является самым четким методом исследования, его часто применяют при невозможности увидеть и рассмотреть патологию на УЗИ и при рентгенографии. Изображения получают послойными сегментами в поперечном разрезе сверху вниз.

Многие люди считают МРТ чем-то очень новым и неизвестным, поэтому полного доверия метод пока не получил. Однако, если разобраться в его возникновении и вообще появления такого явления как магнитный резонанс, получается, что концепция метода весьма древняя. Впервые явление электромагнитного резонанса открыл Демокрит в 19 веке.

Ученый Остед в ходе случайного эксперимента заметил, что электричество способно создавать магнитное поле. Фарадей в свою очередь решил создать масштабное магнитное поле, пропустив электрический ток по прутьям, изобретение получило название «клетка Фарадея».

Основателями МРТ являются двое ученых: Ф. Блох и Э. Парсел. Они изучали ответную реакцию атомов на бомбардировку их радиочастотами и намагничиванием. Намагниченными атомы отвечали атомным звучанием (тоном). За такое открытие в 1952 году ученые получили Нобелевскую премию.

После открытия этих явлений перед учеными стояло две главные проблемы: придание аппарату мобильности и, не менее важное, обнаружение отрасли, где нужен этот аппарат. Придание МРТ аппарату мобильности оказалось весьма сложной задачей. Если думать, что сейчас он огромен, то это глубокое заблуждение. Современный аппарат МРТ 0,6*2 метра, тогда как еще в начале и ближе к середине двадцатого века его размер составлял 14*20 метров.

Схожий к современному МРТ аппарату его более-менее мобильный вид придал ученый Раймонд Дамадьян в 1978 году. В своем усовершенствованном томографе он начел изучать крыс и лягушек и обнаружил, что изображения получаются очень чёткими в совокупности с тем, что метод является неинвазивным.

Тогда Раймонд Дамадьян и предложил использовать МРТ в медицинских целях, а именно – он предлагал использовать такое исследование в онкологии для обнаружения локализации опухолей и опухолевых клеток. Он утверждал, что   МРТ можно довести до такого совершенства, что возможно будет изучить каждую клетку, и тогда станет возможно предотвращение заболевания на клеточном этапе.

Сильные стороны МРТ

  • Позволяет четко и точно рассмотреть структуру и патологию сосудов, тканей, суставов, органов и т.д.
  • Является неинвазивным методом диагностики, поэтому безболезненно и безопасно, в отличие от биопсии, хирургических диагностических вмешательств, инъекций, позволяет получать необходимые данные.
  • Магнитный резонанс не вреден для человека в отличие от излучения (рентгеновского), хотя чтобы вызвать магнитное поле и создать резонанс требуется рентгеновское излучение. Но в отличие от самого рентгена в магнитно-резонансной томографии лучи не проходят через тело человека, поэтому излучение в данном методе минимальное. В однократном использовании в полгода является совершенно безвредным.
  • В отличие от УЗИ возможно досконально и широко рассмотреть все органы грудной и брюшной полостей.
  • Позволяет точно определить локализацию опухоли и других патологических процессов в мозге, как в наиболее защищённом от внешних воздействий (в том числе и диагностических) органе.
  • В проведении процедуры максимально исключается человеческий фактор.
  • Контрастирование в МРТ является относительно безопасным – контрастное вещество (гадолиний) практически не вызывает аллергических реакций.

Слабые стороны МРТ

  • В исследованиях головного мозга может указать только локализацию и структуру образование, и никак не покажет нарушение функции мозговой активности, то есть метод, по большей части, позволяет выявлять только органические патологии.
  • Имеет множество противопоказаний, хоть и является максимально безвредным методом исследования.
  • Чаще всего используются МРТ аппараты закрытого типа. В связи с этим открывается такой человеческий фактор как боязнь замкнутого помещения. Даже человек, не страдающий данным недугом, чувствует дискомфорт от получасового сеанса в «ящике».
  •  МРТ хотя и не оказывает никакого вреда на тело человека, однако может повредить имплантированные металлические аппараты, нагревать их, что может привести к ожогу рядом расположенных тканей. Также магнитное поле может вывести из строя кардиостимулятор, что приведет к нарушению сердечного ритма, который устанавливал или поддерживал аппарат. Может привести к смещению металлических скоб с сосудов головного мозга, что может закончиться весьма плачевно.

Сферы применения

Магнитно-резонансная томография стала весомым открытием для медицины и быстро получила свое признание.  Аппарат отлично рассматривает любые ткани организма с высокой точностью, качеством и показательностью.  Благодаря этому магнитно-резонансная томография может использоваться в любой отрасли медицины.

Самое незаменимое значение все же аппарат получил в таких сферах как:

МРТ головы и головного мозга

  • При внешних признаках и инструментальных подтверждениях инсульта
  • Поиск и определение локализации опухолей головного мозга
  • При врожденных патологиях развития мозга, гидроцефалии. Проводится постоянный мониторинг состояния органа.
  • Аневризмы сосудов головного мозга
  • Нарушение функции органов чувств (потеря зрения, слуха и т.д.)
  • Нарушение эндокринной функции и структурной целостности гипофиза и гипоталамуса.
  • Приступы мигрени
  • Рассеянный склероз и другие неврологические заболевания

МРТ всех отделов позвоночника

  • Остеохондроз (сужение межпозвонкового просвета и деформация позвонков приводящая к ригидности позвоночника)
  • Протрузии межпозвоночных дисков
  • Грыжи межпозвоночных дисков (грыжи и протрузии чаще появляются в поясничном отделе позвоночника)
  • Спондилоз
  • Спондилоартроз
  • Сколиоз
  • Кифоз
  • Лордоз
  • Листез
  • Метастазы опухолей или инфекционных агентов (например, туберкулёзная палочка) в тела позвонков (губчатое вещество костей хорошо задерживает метастазы)

    Снимок МРТ поясничного отдела позвоночника, На снимке грыжа.

МРТ Костей и суставов

  • При разрыве внутрисуставного связочного аппарата коленного сустава, разрыв мениска
  •  Ревматоидный артрит
  •  Остеомиелит
  •  Ишемические некрозы кости
  •  Остеосаркома и другие онкологические образования костей и суставо

Сосуды

  • Аневризмы
  • Нарушение кровообращения в органе или определенном участке тела
  •  Опухоли

    Снимок сосудов головного мозга при мрт ангиографии

Опухоли

До сих пор, каким и задумывалось предназначение магнитно-резонансной томографии, аппарат так и остался идеальным для нахождения и определения локализации опухоли в любом органе или системе. Поэтому важнейшей сферой использования МРТ аппарат является онкология.

Показания к МРТ

Как уже было сказано, магнитно-резонансная томография является очень надёжным методом диагностики состояния человека, однако же прибегают к нему не всегда. Большинство заболеваний как хирургического, так и терапевтического профиля не требуют такого уровня дифференцировки, которое может давать магнитно-резонансная томография, и её можно заменить на ультразвуковое исследование, рентгенографию, даже неинструментальные методы диагностики иногда дают необходимые данные для, как минимум, начала лечения и ведения пациента. Поэтому магнитно-резонансная томография чаще всего используется в неясных ситуациях или для уточнения локализации процесса.

  • Выяснение наличия и уточнение локализации опухолей.
  • Патологии суставов, позвоночника, других костей.
  • Патологии центральной нервной системы, в том числе и черепно-мозговые травмы (хотя преимущество отдаётся в случае травмы компьютерной томографии, которая лучше визуализирует костную ткань на фоне мягких тканей).
  • Состояние органов средостения.
  • Патологии глаз, внутреннего уха

В других случаях МРТ проводится в совокупности с КТ, УЗИ и другими инструментальными методами, часто после них.

Заключение

Магнитно-резонансная томография занимает всё более важное место в современном диагностическом процессе. Метод совершенствуется, создаются условия для максимального исключения противопоказаний.

uziprosto.ru

Принцип работы МРТ и преимущества данного метода обследования

Еще три – четыре века назад врачи ставили диагнозы, не имея специальных средств для исследования внутреннего строения человека. Рентгеновский аппарат был огромной редкостью, которая была недоступна простым людям. В наше время медицина способна делать точные исследования, которые в полной мере дают сведения об имеющемся заболевании и дальнейших рисках. Магнитно-резонансная томография представляет наиболее точный метод выявления патологий.

Магнитно-резонансный томограф – высокоточный прибор, незаменимый в современной медицине

В этой статье вы узнаете:

Какой принцип работы аппарата

Основой этой процедуры считается феномен ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), который позволяет получить посрезное изображение тканей и органов человека. Обильное содержание атомов водорода в человеческом организме позволяет явлению ЯМР получить всю необходимую информацию об организме человека.

С помощью векторного направления протонных параметров можно установить, где находятся атомы водорода. Когда атомное ядро находится во внешнем магнитном поле, момент магнитной природы будет направлен в обратную сторону. Протоны могут изменять направление своего движения, когда организм будет подвержен электромагнитному излечению, но вскоре возвращаются на своё место. После этого на компьютер поступают полученные данные.

Устройство работает на основе магнитного поля

Что такое МРТ

Сейчас МРТ – это единственный и наиболее точный способ медицинского исследования, который даёт точную информацию об организме человека, органах и тканях. При диагностике получаются снимки разных участков организма, внутренние органы показывают в разных ракурсах, что позволяет увидеть их в разрезе. Оценка специалиста даёт точный вывод о наличии отклонений.

История томографии

Считается, что метод МРТ был основан в 1973 году, однако, первые аппараты имели существенные отличия от современных. Несмотря на большую мощность качество изображения, выводимого на экран, было очень низким. Для создания современного, качественного аппарата трудились величайшие учёные со всего мира. Современные аппараты – это сложные устройства, которые работают при воздействии магнитного поля и радиоволн.

Участок, который нужно исследовать, окружён датчиками, которые считывают сигнал, после чего передают их на компьютер. Для получения изображения данные проходят обработку. Снимки записываются на диск, реже – плёнку. Готовый снимок отличается от рентгеновского, он позволяет изучить необходимый орган в разных ракурсах.

Стоит отметить, что костная ткань не отображается, и не мешает изучению. С помощью такого аппарата визуализируются сосуды, ткани человеческого тела, внутренние органы, нервные окончания и связки.

МРТ могут провести с контрастным веществом или без него. Наиболее точные результаты с контрастом. Исследуемый пациент не испытывает физических воздействий. Проникновение радиоволн в организм – это безболезненная процедура. Человек может лишь ощутить звуки: щелчки, постукивание, шумы. Для людей, которые страдают клаустрофобией существуют открытие томографы. Этот нюанс нужно обговорить с врачом.

Чтобы получить более точные данные, пациенту в вену вводят контраст

В томографе используются следующие типы магнитов:

  • Постоянный магнит: он сделан из материала, намагниченного так, что магнитное поле не теряет своей силы.
  • Резистивный магнит: имеет большие размеры, электрический ток создаёт магнитное поле. Есть два вида таких магнитов: со стальным и воздушным сердечником.
  • Сверхпроводящий магнит: самый распространенный вид. Электрический ток образует магнитное поле.

Какое строение аппарата

Для понимания сути процедуры, следует знать, из чего состоит аппарат:

  • магнит, создающий магнитное поле;
  • градиентные катушки, создают слабое переменное магнитное поле;
  • радиочастотные катушки;
  • компьютер, который управляет всей системой.

МРТ сканер имеет сложное устройство

Когда используется МРТ

МРТ необходима при:

  • болезнях, связанных с воспалением;
  • травмы головного и спинного мозга;
  • злокачественные и доброкачественные опухоли, при исследовании получаются наиболее точные данные, томография позволит выявить самые маленькие опухоли, пороки сердца, отклонения сердечно-сосудистой системы;
  • травмы тканей и внутренних органов;
  • воспалительные процессы в костных тканях;
  • выявление эффективности химиотерапии.

Какие преимущества и недостатки метода

У любого метода исследования есть свои достоинства и недостатки. Плюсы МРТ:

  • данный метод не вызывает болевых ощущений в теле, дискомфорт могут вызвать звуки, издаваемые при работе аппарата;
  • отсутствие вредного излучения, которое отмечается при исследовании рентгеном;

МРТ с кардиостимулятором делать нельзя

  • хорошее качество снимков, возможность рассмотреть с нескольких сторон;
  • самый точный метод изучения больного.

Томограф даёт максимально точную информацию о состоянии больного, форме и размере органов и тканей.

Бывает, что МРТ – это единственная возможность обнаружить опасную патологию на ранних стадиях развитиях. Эффективность этого способа не очень велика при исследовании суставов и костных тканей. Но выход был найден. При сопоставлении результатов компьютерной томографии и МРТ получается достаточно точных результат.

Недостатки МРТ:

  • противопоказано пациентам с кардиостимулятором;
  • импланты в среднем ухе;
  • металлические или ферромагнитные импланты.

Из этого ролика вы узнаете, что такое МРТ и как оно работает:

Результативность исследования зависит от множества факторов. Не нужно при подозрении на какую-либо патологию сразу идти на томографию. Даже при таком точном методе возникают определенные затруднения, которые под силу только квалификацированным специалистам. К таким вопросам относятся: проведение процедуры с контрастом или без, совмещение МРТ с КТ и другими исследованиями тела человека.

Советы друзей и знакомых не смогут заменить объективного мнения специалиста. Направление на магнитно-резонансную терапию может дать только профессионал своего дела. Перед походом на томографию следует обязательно проконсультироваться у своего терапевта и уточнить все сопутствующие вопросы. После МРТ нужно обратиться к специалисту для получения направлений на другие исследования или на назначение лечения.

infouzi.ru

Принцип работы компьютерного томографа

Внутри КТ (в «трубе», которая называется гентри) находится рентгеновская трубка, которая излучает множество лучей в виде узких пучков, которые проходят сквозь тело пациента. После чего приёмник рентгеновских лучей, который поглощает пройденный луч через тело пациента воспринимает или поглощает его. По причине того, что тело человека забирает только часть лучей, то приемник воспринимает именно оставшийся пучок рентгеновского излучения.

Компьютерный томограф General Electric

После этого данные отправляются на компьютер, где специализированное медицинское программное обеспечение, которое построено на сложных математических алгоритмах сравнивает тот пучок лучей, который был выпущен рентгеновской трубкой изначально с тем пучком лучей, которые дошли до приемника. Разные ткани организма поглощают разное количество лучей, эти данные заложены в «мозги» КТ. Программное обеспечение анализирует полученную информацию и выстраивает трехмерную картинку исследуемой части тела, которая выводится на специализированный медицинский монитор, позже полученное изображение печатается на специальной пленке и просматривается медиками на негатоскопе.

Иногда в процедуре исследования используются контрастные вещества - красители. При необходимости получения 3D-изображения органов брюшной полости, пациенту может потребоваться выпить специальный раствор, содержащий барий. Барий на томограмме отображается белым цветом и показывает, как он двигается по пищеварительной системе.

Принцип работы КТ

Если требуется диагностика нижней части живота, например, томография прямой кишки, то больному могут сделать ирригоскопию (бариевая клизма). Если исследуются кровеносные сосуды, то делается инъекция бария в вену с помощью специализированного инжектора для ввода контрастных веществ.

КТ применяет цифровую геометрическую обработку данных при создании трёхмерных изображений внутренностей пациента. Трёхмерные (3D) изображения могут быть созданы после того, как сделано много плоских двумерных (2D) изображений вокруг единственной оси вращения. Другими словами, делается много снимков одной области тела под различными углами, а затем они совмещаются вместе, что и даёт в результате трёхмерную картину.

Хотя КТ и является чрезвычайно полезным диагностическим инструментом, облегчающим постановку диагноза, она также является и источником вредного ионизирующего излучения, поэтому может провоцировать онкологию. Национальный Институт Изучения Онкологии (США) рекомендует пациентам обсудить достоинства КТ и возможные риски с их лечащими врачами.

Процесс прохождения КТ пациентом

В большинстве мест пациентам, проходящим КТ, предоставляют халат. Пациент должен раздеться (как правило, до нижнего белья) и надеть халат. Если клиника не предоставляет халаты, пациент должен быть одет в лёгкую одежду.

Врачи могут попросить пациента ничего не есть около суток и даже воздержаться от употребления жидкости в течение определённого периода перед процедурой томографии, но это зависит от конкретного исследования определенного органа или зоны интреса.

Пациента укладывают на специальный моторизованный стол, который затем въезжает в большой тороидальный сканер. Затем стол с пациентом проходит сквозь аппарат.

Когда аппарат сделал первый снимок, стол с пациентом сдвигается, делается следующий снимок. Для достижения наилучшего результата томографии пациенту следует лежать полностью неподвижно. Во время процедуры все, кроме пациента, должны покинуть комнату. Рентгенолог может общаться с находящимся в томографе человеком через специальное переговорное устройство.

Важно! КТ не рекомендована при беременности в связи с опасностью, что рентгеновское излучение может нанести непоправимый вред плоду!

Специалисты предупреждают, чтобы кормящие матери воздержались от грудного кормления их детей в течение суток после проведения сеанса КТ с контрастированием, т.к. барий может попадать в молоко.

Пациенты, страдающие клаустрофобией, должны до начала процедуры сказать об этом медицинскому персоналу. Таким пациентам можно дать таблетку или сделать укол успокоительного препарата, чтобы они были более спокойны перед процедурой.

Томограмма головы

КТ незаменима в случаях, когда требуется трёхмерная картина с высокой детализацией мягких тканей, области таза, лёгких, мозга, органов брюшной полости и костей. Также КТ является методом для диагностики онкологических заболеваний, таких как опухоли печени, лёгких, поджелудочной железы. Снимок помогает врачу подтвердить или опровергнуть наличие злокачественных новообразований. С помощью КТ измеряют размеры опухоли, её точное расположение, а также определяют влияние опухоли на соседние ткани.

Томограмма головы дает врачу важную информацию о состоянии мозга — есть ли кровоизлияние, отёк артерий, или опухоли.

КТ может показать врачу, есть ли у пациента опухоль в брюшной полости, есть ли отёки и воспаления внутренних органов в этой области. КТ также позволит выявить разрывы селезёнки, почек или печени. Поскольку КТ может выявлять патологии тканей, томограф окажется незаменимым прибором для определения зон воздействия радиотерапии или биопсии.

КТ также может предоставить необходимые данные о состоянии сосудов пациента. Сосуды связаны с кровотоком. Много видов сосудистых заболеваний могут вызывать инсульт, отказ почек и даже смерть. КТ может помочь врачам выявить заболевания костей, исследовать плотность костей, изучить проблемы позвоночника пациента.

Специалисты, принимающие участие в проведении КТ


  • Радиолог (рентгенолог) — дипломированный врач, который специализируется на радиологии — МРТ, КТ, радиография, ядерная медицинская визуализация, маммография и УЗИ.
  • Технолог-радиолог — техник по рентгеновскому оборудованию. Это человек, который занимается техникой, использующей рентгеновское излучение.
  • Врач — медицинский специалист с высшим образованием, который ставит диагноз на основании выводов радиолога и своей профессиональной компетенции.

Процедура способна предоставить врачу сведения о травмах рук, ног, других частей скелетной системы пациента — можно рассмотреть даже самые маленькие кости и окружающие их ткани.

Прошедший специальную подготовку врач-рентгенолог (радиолог) изучит и интерпретирует сделанные снимки, и направит свой отчёт лечащему врачу. При анализе рентгенолог может использовать медицинский негатоскоп.

Многие не знают отличий магнитно-резонансной томографии от компьютерной томографии или имеют об этом общие сведения.

  • КТ использует в работе рентгеновское излучение, а МРТ использует магнитное поле.
  • КТ хуже визуализирует связочный аппарат и делает визуализацию более лучше и диагностический значимой.
  • МРТ лучше подходит для изучения спинного мозга.
  • КТ лучше подходит для диагностирования онкологии, пневмонии, патологий грудной клетки, кровоизлияний в мозг (особенно после травм).
  • Опухоли мозга четче видны на снимках МРТ.
  • КТ может быстрее обнаружить разрывы и травмы органов, поэтому может быть предпочтительнее для экстренной медицины.
  • Переломы костной ткани качественнее визуализируются на КТ.
  • КТ лучше реконструирует изображение лёгких и органов грудной клетки в пространстве между лёгкими.

Компьютерный и магнитно-резонансный томографы Siemens

И в завершение данной статьи несколько фактов о КТ:

  • Трёхмерные изображения реконструируются с помощью цифровой геометрической обработки.
  • Компьютерные томографы используют радиоактивное излучение, при превышении лучевой нагрузки могут провоцировать онкологию.
  • КТ излучает несколько узконаправленных пучков рентгеновских лучей через тело пациента, что даёт более детальную картину, чем использование одиночного пучка, данная технология используется в различной рентгеновской технике, за исключением КТ.
  • Компьютерные томографы помогают различать опухоли на фоне целых органов.
  • Для улучшения чистоты изображения могут применяться контрастные красители, которые вводятся в кровь пациента с помощью медицинского оборудования под названием шприцевые инжекторы.
  • КТ особенно важна при получении детализированных трёхмерных изображений мягких тканей, кровеносных сосудов и тканей головного мозга.
  • Полученные томограммы анализирует врач-диагност (рентгенолог) на негатоскопе или же на специализированном медицинском мониторе, имеющем очень большое пиксельное разрешение.
  • КТ способна быстро показать разрыв органа или травму органа, поэтому она часто применяется для обследования жертв несчастных случаев в медицине катастроф или экстренной медицине.

negatoscope.ru

цели применения и разновидности оборудования

Магниторезонансная томография возникла, когда американский ученый, химик Пол Лотербур впервые рассказал в международном научном издании Nature о получении изображения посредством вынужденного локального взаимодействия, основанного на магнитном отклике. Эта статья, изданная в 1973 году, стала стартовой для дальнейшей работы над применением магнитного частотно-избирательного отклика. Позднее британский физик Питер Мэнсфилд развил идею Лотербура, довел до совершенства математическую последовательность отображения картинки.

Свое современное название МРТ получила после аварии на АЭС в Чернобыле, когда из наименования исключили слово “ядерная”

Первые магниторезонансные томографы обладали мощностью, равной 0,005 Тл (тесла – это единица измерения мощности аппаратов). Отпечаток при такой мощности появлялся, однако его качество оставляло желать лучшего. Работы продолжались.

Свое название аппарат МРТ окончательно приобрел после атомной катастрофы в Чернобыле. До этого данный вид диагностики назывался ядерной магнитной резонанс-томографией. Понятие «ядерный» было удалено из названия по причине страха некоторых пациентов к облучениям.

В этой статье вы узнаете:

Суть аппарата

Термин «томография» получил свое название от греческого понятия τομή, что означает сечение. Другими словами, томография – это формирование плоскостных изображений органа. Принцип работы компьютерного томографа заключается в применении физического эффекта – магнитного отклика атомных ядер. Данный метод послойного изображения основывается на электромагнитном отклике атомных ядер и измерении электромагнитных волн, образующихся в неизменном магнитном поле повышенной интенсивности.

МРТ могут делать даже беременные женщины во втором триместре и позже

Посредством МР-томографии обследуются:

  • голова и головной мозг;
  • кровеносные и лимфатические сосуды;
  • позвоночник и спинной мозг;
  • костные ткани, суставы.

Допускается проведение МР-томографии беременным женщинам во втором-третьем триместрах.

МРТ плода может служить самостоятельным исследованием либо уточнять данные УЗИ. МРТ плода позволит выявить патологии развития, обнаружить новообразования, нарушения в работе центральной нервной системы. Матери при необходимости может быть проведена МРТ позвоночника, головного мозга.

Открытый и закрытый аппараты

Закрытый магнитно-резонансный томограф представляет собой нечто фантастически космическое. Хотя современного человека трудно удивить приборами и устройствами, бывшими всего несколько десятков лет назад фантастикой. Пациент ложится на подвижный стол, который плавно вкатывается в трубу. Внутренние стенки этой трубы являются источником мощного магнитного поля. Пациент должен в течение 25 минут лежать спокойно, чтобы не было искажения в изображении.

МРТ закрытого типа безопасна для пациентов, хотя пациент испытывает некоторый дискомфорт. Внутри аппарата возможен излишний шум. Люди, страдающие клаустрофобией, испытывают дискомфорт и могут потребовать прекратить МРТ-обследование. Этот метод диагностики недоступен полным людям.

Аппарат закрытого типа представляет собой трубу, внутрь которой закатывается стол с лежащим на нем пациентом

Томограф открытого типа появился немного позднее первого и имеет несколько иную конструкцию. Также имеется стол, на который ложится пациент. Стол боком вкатывается под аппарат. Но пациент, оказавшись под влиянием приборов, может свободно видеть, что происходит в комнате, где проходит обследование, общаться с врачом. Магнитное воздействие происходит сверху и снизу. Прибор открытого типа дает возможность проводить лечебные или профилактические мероприятия под наблюдением МР-томографа.

Так как пространство сбоку открыто, МРТ открытого типа доступно и полным, и страдающим клаустрофобией. Пациент не оказывается в замкнутом пространстве один на один со своими страхами.

Мощность аппаратов и виды исследований

Мощность аппаратов магниторезонансной томографии измеряется в тесла. Современные томографы работают от электромагнита или, что происходит реже, – от постоянного магнита, имеющего более высокие магнитные поля, в сравнении с электромагнитными устройствами. Для его усиления применяется жидкий гелий, в который помещают источник силового поля. Постоянные магниты дают поле, достигающее силы 0,7 Тл. В работе могут применяться только постоянные магниты на основе неодима, дающие нужную силу. Электромагниты значительно сильнее, они обеспечивают силу магнитного поля, равную 1–3 Тл. Однако именно постоянные магниты позволяют создавать аппараты открытого типа.

Чем выше мощность аппарата МРТ, тем меньше времени уйдет на томографию. По данному параметру томографы делятся:

  • на низкопольные. На этих приборах можно сделать качественное изображение только головы, позвоночника, суставов;

В аппаратах открытого типа используются постоянные магниты

  • среднепольные;
  • высокопольные;
  • сверхвысокопольные.

Наряду с постоянными или электрическими магнитами в приборах устанавливаются градиентные катушки, которые добавляют магнитное возмущение. Градиент помогает выбрать нужный срез, возбуждает протоны в нужной для обследования области. Градиентные усилители определяют мощность аппарата, скорость проведения процедуры, разрешающую способность прибора.

Некоторые виды томографии проводятся с использованием контрастных веществ. Эти вещества повышают качество изображения. Лучшими считаются аппараты МРТ, изготовленные компаниями Siemens и Philips.

Виды магниторезонансных исследований

Возможности МР-томографии довольно широкие. Отдельные типы аппаратов МРТ позволяют выполнять следующие диагностические процедуры.

  • МР-диффузия устанавливает взаимопроникновение молекул воды внутрь клеток.
  • Диффузионно-взвешенная томография регистрирует оживление протонов, отмеченных высокочастотными колебаниями. Данный метод определяет целостность клеточных оболочек и пространств между клетками. Применяется при диагностировании патологий гемодинамики мозга и злокачественных новообразований в начале их возникновения.
  • МР-перфузия расценивает перемещение крови в тканях головного мозга или печени, отличает деформированные патологией ткани от здоровых. Устанавливает наличие ишемии головного мозга и деструкции внутренних органов.

Диффузионно-взвешенная томография позволяет выявить злокачественные опухоли на раннем этапе

  • МР-спектроскопия определяет изменения тканей по содержанию продуктов метаболизма. Метод позволяет диагностировать патологию раньше, чем она начнет себя проявлять, основываясь на изменениях в обмене веществ.
  • МР-ангиография дает внутреннее изображение сосудов, показывает состояние просвета. Метод оценивает анатомические и функциональные особенности кровотока, показывает венозные закупорки.
  • Функциональная МРТ определяет персональные свойства отдельных участков мозга, координирующих функции человека: речевую, двигательную, слуховую, зрительную, память. Принцип данного метода опирается на усиление кровотока при функционировании заданных отделов головного мозга во время какой-либо деятельности. В ходе МРТ пациенту предлагается выполнять какие-либо задачи. В этот момент аппарат для МРТ головного мозга регистрирует отделы мозга с усиленным кровотоком.

МР-ангиография позволяет оценить состояние сосудов и особенности кровотока

  • Вертикализация при МР-томографии позвоночника – прием относительно новый. Таких приборов в мире немного. Принцип диагностирования заключается в следующем: сначала выполняется МРТ позвоночного столба в классическом горизонтальном положении. Затем стол с пациентом и магнитом поднимается. На позвоночник действует сила тяжести, в результате которой позвонки смещаются и деструктивные изменения в межпозвонковых дисках оказываются более заметными. Такой метод исследования позвоночника применяется нейрохирургами.
  • МРТ-термометрия основана на изменении резонансных частот в элементарных частицах водорода под действием температур отдельных органов. При нагревании или охлаждении тканей частота радиоволн, испускаемых протонами, изменяется и эти изменения фиксируются прибором. Благодаря МРТ-термометрии увеличивается информативность исследований.

МРТ позвоночника с вертикализацией – новый метод диагностики, который используется в нейрохирургии

С какой целью применяется МРТ

Ядерный магнитный отклик помогает изучать органы человека благодаря наличию в организме атомов водорода. Водород – простейший химический элемент, имеющий один протон. В силовом поле при добавочном возмущении градиентных полей этот протон меняет собственную пространственную ориентацию. Иногда применяются магниторезонансные контрасты, содержащие оксиды железа или соли гадолиния.

МРТ позволяет обнаружить отклонения в работе организма, новообразования и их характер (злокачественный, доброкачественный), иные патологические деформации в органах.

Как подготовиться к процедуре

Если МРТ предполагается проводить с введением в организм контрастных веществ, необходимо выяснить, нет ли у больного аллергии на эти препараты. С этой целью проводится тестирование.

Прежде чем лечь на кушетку, следует снять лишнюю одежду и любые нательные украшения, в оставшейся одежде из карманов надо вынуть все лишнее. Также потребуется снять зубные протезы, слуховой аппарат, очки. При обследовании в закрытом аппарате МРТ больному выдаются беруши или наушники, чтобы защитить его от шума работающего МРТ-оборудования.

Пациент вправе знать, будет ли ему вводиться контрастное вещество, какую информацию врач получит в ходе процедуры и как долго продлится процедура. Врач обязан объяснить пациенту, как он может обратиться к врачу в ходе процедуры и где расположена кнопка вызова.

В видео подробно рассказано о МРТ и диффузионном методе обследования:

Противопоказания

Процедура МРТ противопоказана:

  • При беременности в I триместре. В этот период происходит закладка органов и тканей нового человека. Влияние магнитных полей на межклеточном уровне недостаточно изучено, и есть опасность возникновения осложнений в протекании беременности.
  • При клаустрофобии (боязни замкнутого пространства) и ряде иных психических заболеваний.
  • При наличии металлических протезов и кардиостимулятора. Магнитные поля способны вызвать движение металла в организме, сместить протез или спровоцировать сбой в работе сердечного прибора.

Клаустрофобия и некоторые психические расстройства являются противопоказаниями для проведения МРТ

Введение гадолиния или иных веществ, повышающих четкость изображения, противопоказано больным, которым поставлен следующий диагноз:

  • Гемолитическая анемия – заболевание, ведущее к разрушению эритроцитов.
  • Беременность на всех сроках. Контрастное вещество легко проникает в плаценту, а его влияние на детский организм не изучено.
  • Почечная недостаточность. При недостаточной работе почек и выведении мочи контрастные вещества задерживаются в организме и оказывают негативное влияние на деятельность жизненно важных органов.

При выполнении всех предписаний и указаний, данных разработчиком прибора, при правильной настройке аппарата и опыте врача, выполняющего диагностику, процедура МРТ безопасна и достаточно информативна. Она способна предупредить заранее о начале болезни, сообщить о физическом состоянии органов.

infouzi.ru

Аппарат МРТ – принцип работы

Метод МРТ (магнитно-резонансная томография), в настоящее время является единственным методом лучевой медицинской диагностики, имеющий уникальные возможности получения всех данных об организме пациента, с высокоточными сведениями о метаболизме, анатомии и физиологии тканей и органов.

В период обследования на аппарате МРТ, создается серия снимков органов и тканей человека в различной проекции, которые после оценки и обработки медицинским специалистом дают возможность сделать достаточно точный вывод.

Принцип работы МРТ

МРТ – это способ получения послойного изображения тканей и органов человеческого организма при помощи феномена ЯМР (магнитно-ядерный резонанс).

Магнитно-ядерный резонанс, считается физическим явлением, основанным на свойствах протонов (атомных ядер). В электромагнитном поле, с помощью радиочастотного импульса, происходит излучение энергии в виде сигнала, который в дальнейшем регистрируется и преобразуется в компьютерной системе.

Метод ЯМР позволяет изучать человеческий организм благодаря насыщенности водородом тканей организма и особенностям их магнитных свойств. На основе векторного направления параметров протона, обычно имеющие две фазы расположенные противоположно, и их привязанности к магнитному моменту, можно установить, в какой проекции находится определенный атом водорода.

Если в магнитное внешнее поле поместить протон, то магнитный момент (спин), будет иметь противоположное направление к магнитному моменту поля. При воздействии электромагнитным излучением, имеющим определенную частоту, на исследуемый участок организма, часть протонов меняют свое месторасположение, но вскоре возвращаются в исходное положение. В данный период компьютерная система сбора данных томографа, проводит регистрацию “расслабившихся” ранее возбужденных протонов.

Подготовка к МРТ

Следует подчеркнуть, что магнитное поле аппарата МРТ, сильнее земного магнитного поля в 10000 раз. В связи с этим, при проведении диагностики соблюдаются все требования безопасности и строго учитываются противопоказания.

Обследование требует заполнение анкеты, где указывают краткую информацию о себе, состоянии здоровья и возможные ограничения.

Перед процедурой на аппарате МРТ, с себя снимают предметы одежды, которые содержат металл. Причем, в некоторых видах декоративных косметических средствах (например, тушь), содержатся примеси металлов, что определенно помешает созданию точной и правильной картины исследования. Поэтому косметика перед процедурой тщательно удаляется.

Технология проведения МРТ

В специальной комнате для исследования пациент располагается внутри трубы МРТ. Участок диагностики определяет врач назначивший процедуру.

Время исследования – примерно двадцать минут. В данном периоде пациент должен находиться неподвижно, от чего будет зависеть качество снимков.

За пациентом врач наблюдает через специальное окошко или при помощи видеокамеры. При необходимости, нажатием кнопки можно подать сигнал и поговорить с врачом через переговорное устройство.

Существуют случаи, когда для получения точного результата, внутривенным способом вводится контрастное вещество. Побочные эффекты в данной процедуре отсутствуют.

В течение тридцати минут пациент получает готовое заключение и снимки.

В настоящее время практически каждому человеку известно о пользе диагностики заболеваний с помощью рентгенографии и компьютерной томографии. Порой без них невозможно вылечить человека, то есть установить точный диагноз.

sibclinics.ru

Что такое МРТ?

История развития магнитно – резонансной томографии

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

xn--l1aig.xn--p1ai

принцип работы томографа и его диагностические возможности

В медицине используется большое число инструментальных методов исследования, часть из которых являются, по сути, универсальными, что позволяет диагностировать множество патологий из различных классификационных групп заболеваний человека. Таким является и аппарат МРТ, позволяющий визуализировать ткани тела, не используя лучевую нагрузку. Однако что такое МРТ и какова схема строения аппарата, его принцип работы, знает небольшое количество людей. Но такое незнание не мешает большинству пациентов проходить подобные диагностические процедуры.

Структура МР-томографа и принцип работы

Аппарат для проведения МР-томографии представляет собой большой магнит. Тело человека находится в его полости, которая защищена пластиковым корпусом. При этом такое изучение тканей не приводит к наступлению патологических состояний, потому как не ионизирует вещества, входящие в основу структуры тела. Сильное магнитное поле устройства воздействует напрямую на протоны. Эти частицы представляют собой ионы водорода, которые входят в состав воды – самого распространенного вещества в теле человека.

Содержание воды в разных тканях человеческого тела имеет свои отличия. Наименьшее ее количество находится в костях и соединительной ткани, тогда как мышечная и жировая отличаются более высокой концентрацией жидкости. Такими же показателями отличается и мозговая ткань, а также паренхима внутренних органов. При этом за счет разности в содержании воды достигается построение границ между разнородными тканями на виртуальном изображении, которое формируется после подачи сигнала на компьютер.

Однако что такое МРТ, на основе какого физического принципа функционирует данный аппарат? Такой тип дифференциации структуры человеческого тела реализуется за счет механизма воздействия молекул воды. Они представляют собой диполи, которые в магнитном поле принимают определенный тип ориентации. Сам цикл работы МРТ заключается в создании магнитного поля и условий для упорядочения расположения молекул воды, после чего вдоль магнитного поля пускается радиоволна, приводящая молекулы в колебания, которые усиливаются за счет возникающего резонанса.

МРТ головы, исследование головного мозга

В диагностике заболеваний и дегенеративных поражений головного мозга МРТ имеет огромную важность, потому как позволяет с большой долей вероятности определить точнейшую локализацию процесса, объем повреждения либо новообразования, выявить сосуд, в котором располагается тромб. При этом основным подходом к проведению данного исследования является не то, каким образом диагностировать, потому что в основе томографии лежит постановка вопроса «что?» и ответа на него. Такая МРТ, сделанная после предварительно выставленного диагноза, позволяет повысить информативность исследования, потому как врач уже предполагает, что конкретно он будет искать. При этом среди целевых патологий, которые может выявить МР-томография мозга, присутствуют опухолевые, травматические, инфекционные болезни. Также магнитно-резонансная томография  способна диагностировать осложнения, возникающие в процессе развития вышеуказанных болезней.

Что такое МРТ позвоночника

МРТ позвоночного столба и спинного мозга – это метод инструментального исследования, который предполагает визуализацию всех анатомических образований на определенном уровне. Современные аппараты позволяют проводить различные виртуальные срезы отдельных участков тела. Это дает возможность  оценить анатомическую структуру позвоночного канала, межпозвоночных отверстий на различных участках. В исследование также включают и спинной мозг, потому что такое МРТ позволяет видеть его структуру, ведь индуктивность магнитного поля в катушке аппарата составляет примерно 1,5 Тесла. Использование томографии помогает определить наличие опухолевых образований в оболочках мозга или в его ткани при соответствующей симптоматике.

fb.ru


Смотрите также

© Copyright Tomo-tomo.ru
Карта сайта, XML.

Приём ведут профессора, доценты и ассистенты

кафедры лучевой диагностики и новых медицинских технологий

Института повышения квалификации ФМБА России