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.
2. 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.
3. 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.
