Магнитно-резонансная томография: принципы и применение¶

Магнитно-резонансная томография — метод медицинской визуализации, основанный на явлении ядерного магнитного резонанса. Позволяет получать послойные изображения внутренних органов и тканей с высоким контрастом мягких тканей без использования ионизирующего излучения. Применяется в неврологии, онкологии, ортопедии, кардиологии и других областях клинической медицины.

¶Физические принципы

В основе метода лежит поведение ядер атомов водорода (протонов) в сильном постоянном магнитном поле. Протоны обладают спином — собственным магнитным моментом, который в отсутствие внешнего поля ориентирован хаотично. Помещённый в поле томографа образец приобретает преимущественную ориентацию спинов вдоль силовых линий.

Воздействие радиочастотным импульсом определённой частоты (резонансной, зависящей от напряжённости поля) отклоняет спины от равновесия. После прекращения импульса протоны возвращаются в исходное состояние, излучая энергию. Этот сигнал регистрируется приёмными катушками.

Пространственное кодирование обеспечивается градиентными катушками, создающими управляемые неоднородности поля по трём осям. Это позволяет определить координаты каждого сигнала и восстановить изображение среза.

¶Контраст и последовательности

Интенсивность сигнала зависит от плотности протонов и двух временных параметров релаксации:

• T1 — время восстановления продольной намагниченности;
• T2 — время затухания поперечной намагниченности.

Варьируя параметры импульсной последовательности, получают T1- или T2-взвешенные изображения, на которых разные ткани выглядят по-разному. Жир, например, яркий на T1 и тёмный на T2, а жидкость — наоборот.

Дополнительно применяются:

• FLAIR — подавление сигнала свободной жидкости;
• DWI — диффузионно-взвешенные изображения, чувствительные к движению молекул воды;
• контрастные агенты на основе гадолиния для усиления сигнала в сосудах и патологических очагах.

¶Устройство томографа

Основные компоненты:

Напряжённость поля измеряется в теслах. Клинические аппараты обычно работают при 1,5–3 Тл; исследовательские достигают 7 Тл и выше.

¶Применение

Неврология. МРТ — основной метод диагностики опухолей мозга, инсультов, рассеянного склероза, эпилепсии.

Онкология. Используется для стадирования опухолей, оценки распространённости процесса и контроля лечения.

Ортопедия. Визуализация суставов, связок, менисков, межпозвоночных дисков.

Кардиология. Оценка структуры и функции сердца, рубцовых изменений миокарда.

Абдоминальная визуализация. Исследование печени, почек, органов малого таза.

¶Ограничения и безопасность

Метод не использует рентгеновское излучение, что отличает его от компьютерной томографии. Однако существуют ограничения:

• длительность процедуры (20–60 минут);
• чувствительность к движению пациента;
• шум и замкнутое пространство туннеля вызывают дискомфорт;
• наличие металлических имплантов, кардиостимуляторов, ферромагнитных инородных тел — противопоказание из-за риска нагрева и смещения;
• беременность (особенно первый триместр) требует осторожности.

Пациенты с клаустрофобией иногда нуждаются в седации. Открытые томографы снижают дискомфорт, но уступают закрытым по качеству изображений.

¶История

Явление ядерного магнитного резонанса открыто в 1946 году Феликсом Блохом и Эдвардом Пёрселлом (Нобелевская премия по физике 1952 года). Пол Лотербур в 1973 году предложил использовать градиенты поля для получения изображений, а Питер Мэнсфилд развил метод быстрого сканирования. За эти работы они получили Нобелевскую премию по медицине в 2003 году. Первые клинические аппараты появились в 1980-х годах.