Зачем делать МРТ

История МРТ

Магнитно-резонансная томография - одна из разновидностей томографического метода исследования внутренних органов. И, несмотря на то, что техническое воплощение и широкое распространение этот способ диагностики получил не так давно, история у него весьма солидная и уходит корнями... в математику.

Чтобы лучше понять, что же из себя представляет сама методика МРТ, рассмотрим этот термин по частям и начнём с буквы "Т". Томография - это получение послойного изображения внутренней структуры объекта. Существует несколько её разновидностей, в число которых входит и вычислительная томография, являющаяся областью математики.

В рамках вычислительной томографии занимаются разработкой математических методов и алгоритмов реконструкции внутренней структуры объекта по проекционным данным — цифровым снимкам объекта, сделанным посредством многократного просвечивания этого объекта в различных пересекающихся направлениях.

До 20 века математики Фредгольм и Абель занимались исследованиями свойств семейства интегральных уравнений, которые позже легли в основу томографии, как метода реконструкции.

В 1895 году В.К. Рентген открыл проникающие "Х-лучи", позже названные его именем и началось активное развитие технической и математической сторон вопроса. Вот некоторые из основных этапов:

• В 20-х годах минувшего столетия французский врач Бокаж изобрёл и запатентовал томографический механический сканер, который должен был оставлять на рентгенограмме не размытым только заданный слой тела пациента. Данный процесс получил название "рентгеновская планиграфия", или "биотомия", а позже - "классическая томография".
• В 1934 году В.И. Феоктистов создал первый действующий рентгеновский томограф.
• В 1937 году И. Раби открыл новое явление — ядерный магнитный резонанс (ЯМР) в изолированном ядре.
• В 1944 году Е.К. Завойский открыл новое явление — электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
• В 1953 году советский математик Вайнштейн доказал теорему о связи минимального достаточного количества проекций с группой симметрии объекта, резко упростившую томографию.
• В 1960 году В.А. Иванов изобрёл ЯМР-томографию (внутривидение на основе ядерного магнитного резонанса).

На последнем пункте остановимся подробнее и обратимся к первой и второй буквам нашей аббревиатуры "М" и "Р". Магнитно-резонансной томография называлась не всегда. Изначально она носила название ядерно-магнитной. Однако после катастрофы на Чернобыльской АЭС среди населения начала развиваться радиофобия (неконтролируемая боязнь различных источников облучения) и, чтобы лишний раз не раздражать общественность, томографию стали называть магнитно-резонансной.

Учёные, благодаря которым метод МРТ получил широкое распространение, - Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур в 2003 году получили Нобелевскую премию в области медицины.

В создание МРТ вклад внёс и америко-армянский ученый Реймонд Дамадьян, один из первых исследователей принципов МРТ, держатель патента на МРТ и создатель первого коммерческого МРТ-сканера.

Методика и её разновидности

Томография позволяет получить изображения высокого качества многих практически всех внутренних органов. В первую очередь МРТ назначают для диагностики головного и спинного мозга, а также позвоночника и сердца.

На сегодняшний день методики МРТ делают возможным без вмешательства (неинвазивно, как говорят медики) исследовать функционирование органов: измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры (функциональная МРТ).

Теперь перейдём к рассказу о том, как это вообще работает и причём тут слово "ядерный". Широко известна шутка о том, даже очень хороший человек на 90% состоит из воды. Если подходить к этому вопросу совсем строго, то выяснится, что вода составляет примерно 2/3 массы нашего тело.

Теперь вспоминаем школьный курс химии и химическую формулу воды. Молекула воды содержит в себе один атом кислорода и два атома водорода. Получается, что в нашем организме очень много водорода. Именно благодаря этому возможно диагностика с использованием методики МРТ.

Метод ядерно-магнитной томографии заключается в следующем: на тело человека воздействуют определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости. Волны эти возбуждают ядра атомов водорода (выводят их из состояния равновесия), а дальше проводится измерение их электромагнитного отклика на данное воздействие.

Встроенные в аппарат МРТ системы сбора данных позволяют обеспечить локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. С развитием компьютеров появилась возможность моделировать трёхмерные изображения внутренних органов и получать более точные данные.

Виды магнитно-резонансной диагностики:

• МР диффузия — метод, позволяющий определять движение внутриклеточных молекул воды в тканях.
• МР перфузия - метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма.
• Магнитно резонансная спектроскопия (МРС) — метод позволяющий определить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях. МР-спектры отражают процессы метаболизма.
• Магнитно-резонансная ангиография (МРА) — метод получения изображения сосудов при помощи магнитно-резонансного томографа. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности кровотока.
• Функциональная МРТ (ФМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента. Суть метода заключается в том, что при работе определенных отделов мозга кровоток в них усиливается. В процессе проведения ФМРТ больному предлагается выполнение определенных заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.

Противопоказания

В связи с тем, что процедура МР-диагностики связана с магнитным воздействием на организм, существует ряд случаев, в которых она категорически не может быть проведена. Абсолютными противопоказаниями для проведения МРт являются:

• наличие у пациента установленного кардиостимулятора (изменения магнитного поля могут имитировать сердечный ритм).
• ферромагнитные (притягиваются магнитом) или электронные имплантаты среднего уха.
• большие металлические имплантаты, ферромагнитные осколки.
• ферромагнитные аппараты Илизарова.

Кроме этого, существует набор относительных противопоказаний, среди которых: инсулиновые насосы, протезы клапанов сердца, первый триместр беременности, клаустрофобия и некоторые другие. При наличии одного из относительных противопоказаний требуется консультация со специалистом.

Список рекомендуемой литературы

• Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Томография".
• Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Магнитно-резонансная томография".
• Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Ферромагнетики".
• Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям: Основы реконструктивной томографии.
• Наттерер Ф. Математические аспекты компьютерной томографии.
• Хорнак Дж.П. Основы МРТ
• Мэнсфилд П. Быстрая магнитно-резонансная томография