Основы метода МРТ

Физические аспекты МРТ

Чтобы получить МР-сигнал и последующее изображение, прибегают к использованию постоянного гомогенного магнитного поля и радиочастотного сигнала, вызывающего изменения этого магнитного поля.

Любой МР-томограф состоит из нескольких основных компонентов: магнита, создающего постоянное внешнее магнитное поле, обязательно однородное в центре тоннеля, имеющее вектор магнитной индукции В0; градиентных катушек, обеспечивающих создание слабого магнитного поля в центре магнита в трех направлениях и позволяющих выбирать область исследования; радиочастотных катушек, создающих электромагнитное возбуждение протонов в теле пациента или/и регистрирующих ответ сгенерированного возбуждения (передающие и приемные катушки соответственно). В некоторых случаях передающая и приемные катушки совмещаются в одну, например, при исследовании головы.

При выполнении МРТ-исследования, объект (область тела) помещают в сильное магнитное поле, после чего подают радиочастотный импульс, вызывающий изменения внутренней намагниченности, которая затем постепенно возвращается к исходному уровню.

Возникающие изменения намагниченности для каждой точки объекта считываются многократно.

Физические явления, лежащие в основе метода МРТ:

1. Примерно 4/5 организма человека составляет вода, имеющая в составе атомы водорода - 1Н, состоящие из положительно заряженной частицы - протона, и электрона, имеющего значительно меньшую массу.
2. Электрон постоянно вращается вокруг протона, составляющего ядро атома, параллельно с этим протон вращается вокруг собственной оси, описывая конус. Протон вращается с очень высокой частотой, около 40 МГц, то есть за 1 секунду он совершает порядка 40 млн оборотов.
3. При движении заряженной частицы формируется магнитное поле. Его вектор аналогичен направлению конуса вращения. Напряженность магнитного поля прямо пропорциональна частоте вращения протона, которую также называют частотой Лармора. В целом каждый протон представляет собой маленький магнит (спин), имеющий северный и южный полюсы и собственное магнитное поле.
4. Среди всех элементарных частиц протоны обладают самым высоким магнитным моментом. Если внешнее сильное магнитное поле отсутствует, спины ориентируются хаотично. При попадании же под действие сильного магнитного поля, являющегося основой МРТ-установки, они начинают выстраиваться вдоль его основного магнитного вектора. При этом возникает максимальная продольная намагниченность спинов.
5. Далее производится подача мощного радиочастотного импульса, имеющего определенную (резонансную) частоту, близкую к частоте Лармора. Это приводит к перестройке всех протонов в перпендикулярном основному магнитному вектору направлении и совершению ими синхронного вращения, вызывая тем самым собственно ядерный резонанс.
6. При этом величина продольной намагниченности становится равна нулю, и одновременно с этим, вследствие того, что теперь все спины направляются перпендикулярно по отношению к основному магнитному вектору, возникает поперечная намагниченность.
7. Влияние основного магнитного вектора постепенно возвращает спины к исходному состоянию (релаксация). Это сопровождается уменьшением величины поперечной намагниченности и увеличением продольной.
8. Скорость этих процессов в каждом конкретном случае будет отличаться и зависеть от: отсутствия или наличия кристаллической решетки; наличия химических связей; неоднородности магнитного поля; возможности электрона свободно отдавать энергию для перехода на более низкий энергетический уровень с более высокого.
9. После поступления радиочастотного импульса сначала все протоны вращаются в одной фазе (синхронно), но затем ввиду наличия небольшой неоднородности магнитного поля спины, имеющие разную частоту Лармора, начинают вращаться асинхронно (в разных фазах). Различие частот резонанса позволяет определить конкретное место того или иного протона к в исследуемом объекте.
10. При проведении МРТ-исследования можно подавать радиочастотные импульсы в различных комбинациях (импульсных последовательностях), что позволяет добиться различной контрастности изображений мягкотканных структур и использовать специальные методики исследования.

Показания и противопоказания для МРТ-диагностики

МРТ может применяться для исследования любых тканей и органов, однако костные структуры на МР-изображениях визуализируются плохо из-за низкого содержания в них воды.

Основные показания для МРТ-исследования:

1. Пороки и аномалии развития различных органов.
2. Опухоли (доброкачественные и злокачественные) любой локализации, в том числе для их дифференциальной диагностики и оценки радикальности проведенного лечения опухолей.
3. Заболевания сосудов (мальформаций, аневризм, кровоизлияний, нарушений кровообращения, окклюзирующих и стенозирующих заболеваний).
4. Паразитарные заболевания.
5. Демиелинизирующие заболевания головного мозга.
6. Инфекционные поражения органов (абсцессы, флегмоны, энцефалит).
7. Гипертензионно-гидроцефальный синдром.
8. Черепно-мозговые и другие травмы.
9. Выявление инородных тел в организме (неметаллических).
10. Выявление жидкости в полостях организма (перикарде, плевральной и брюшинной полостях, в малом тазу).
11. Дегенеративно-дистрофические заболевания позвоночника (протрузии и грыжи межпозвоночных дисков, остеохондроз).
12. Воспалительные процессы различной локализации.
13. Нейродистрофические поражения.
14. Желчнокаменная и мочекаменная болезнь.
15. Исследование печеночного метаболизм на биохимическом уровне (фосфорная МР-спектроскопия).
16. Системные заболевания соединительной ткани.

Основные противопоказания для проведения МРТ:

1. Наличие в организме металлических инородных тел, осколков, ферромагнитных имплантатов. Это связано с тем, что под действием сильного магнитного поля такие тела нагреваются и смещаются, чем могут травмировать окружающие ткани. К ферромагнитным имплантатам относятся кардиостимуляторы, имплантированные инсулиновые помпы, автоматические дозаторы лекарственных средств, искусственный задний проход с магнитным затвором, слуховые аппараты, искусственные клапаны сердца, имеющие металлические элементы, стальные имплантаты (клипсы/ зажимы на сосудах, аппараты металлоостеосинтеза, искусственные тазобедренные суставы). Это абсолютное противопоказание, остальные являются относительными.
2. Первый триместр беременности.
3. Некупированный судорожный синдром.
4. Боязнь замкнутого пространства (клаустрофобия).
5. Двигательная активность пациента.