Томография – (др. греч. Τομή – сечение) – получение послойного изображения внутренней структуры объекта.
Суть метода
Метод основан на использовании физического явления ядерного магнитного резонанса (резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле), точнее, на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода (самый распространенный вариант) на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности.Наиболее интересными элементами для МРТ являются водород (¹Н), углерод (¹³С), натрий (²³Na), фтор (¹F) и фосфор (³¹Р). Все они присутствуют в теле животного, но наиболее распространены протоны водорода, содержащиеся в двух основных компонентах организма – воде и жире.
При помещении пациента в постоянное магнитное поле атомы водорода (спины) упорядочиваются вдоль силовых линий магнитного поля и колеблются. Эти колебания называются прецессией. Далее подается электромагнитный импульс, сообщающий энергию ядрам водорода, и они меняют свой угол наклона. В момент смещения с равновесного состояния и возвращения к нему спины испускают сигнал, который фиксирует индукционная катушка, а компьютер проводит обработку полученной информации и предоставляет ее в виде изображения. Содержание воды в различных тканях отличается, поэтому они излучают разные радиосигналы в аппарате магнитного резонанса.
По характеру изменения сигнала определяются наличие и вид патологии (рис. 1).
Самой простой иллюстрацией данного процесса являются движения магнитной стрелки, помещенной в магнитное поле (рис. 2).
Для поглощения импульс должен быть такой же частоты, с которой колеблются ядра водорода, именно у атомов водорода эта частота самая большая и энергии поглощается максимально много. Как только электромагнитный импульс перестает влиять на атомы водорода, его ядра возвращаются в исходное положение и испускают энергию, регистрируемую томографом, а компьютер из этих данных строит изображения. Время, за которое протоны водорода возвращаются к равновесному состоянию после воздействия на них электромагнитного импульса, называется временем релаксации, оно различается у здоровых и патологичных тканей. На основе этой разницы и строятся МР-изображения.
Когда радиоволны распространяются на эти элементарные частицы, их положение меняется, и они испускают сигнал, зависящий от типа мягких тканей.
Различают два основных времени релаксации – Т1 и Т2.
Т1 – это время, за которое спины 63% протонов возвращаются к равновесному состоянию.
Т2 – это время, за которое спины 63% протонов сдвигаются по фазе под действием соседних протонов.
На основании этих данных происходит расшифровка сигнала от спинов компьютером и построение изображения.
Устройство томографа.
- магнита достаточно большого размера, что бы вместить исследуемый объект;
- градиентных катушек и электроники;
- передатчика РЧ-импульса и РЧ-приемника;
- источника питания и системы охлаждения;
- системы получения и обработки данных (в том числе мощного компьютера);
- консоли оператора и дополнительных консолей.
Различают несколько типов томографов (зависит от величины постоянного магнитного поля):
от 0,1 до 0,5 Тл – томографы со слабым полем;
от 0,5 до 1,0 Тл – томографы со средним полем;
от 1,0 до 2,0 Тл – томографы с сильным полем;
от 2,0 Тл и выше – томографы со сверхсильным полем.
Типы магнитов для МР-томографов
Постоянные магниты не требуют энергии для поддержания магнитного поля и, следовательно, не требуют сложных систем охлаждения. Имеют небольшое поле рассеяния. Такие томографы обладают большой массой и генерируют слабое поле с напряженностью до 0,3 Тл.Резистивные магниты состоят в основном из одной или нескольких специальных катушек, по которым пропускают электрический ток большой силы. Электромагниты потребляют большую мощность, поэтому для них необходима мощная система охлаждения. Верхний предел напряженности магнитного поля до 0,7 Тл, но чаще всего такая система вырабатывает поле с напряженностью до 0,3 Тл.
Сверхпроводящие магниты. В таких магнитах используется свойство сверхпроводимости, которое присуще некоторым материалам при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. Если из таких сплавов сделать катушку и поместить её в жидкий гелий при температуре в пределах от 236 до 2690С, через неё можно пропускать токи большой силы, которые создают высокостабильные магнитные поля высокой напряженности. Конструкция таких магнитов включает двойную систему охлаждения: в первом термосе (такие термосы называют криостат или дьюар) охлаждающей жидкостью служит жидкий азот, во втором, внутреннем дьюаре – жидкий гелий. Сам магнит фактически не потребляет энергии, а вот затраты на охлаждающую систему значительно велики. Ограничения величины напряженности магнитного поля сверхпроводящих магнитов не установлено. Для получения изображения уже применяются томографы небольшого размера с напряженностью поля до 9,4 Тл и томографы для исследования всего тела до 8 Тл, для спектроскопии используют поля напряженностью до 14,1 Тл.
Диагностика патологий головного мозга
Диагностика и лечение пациентов с признаками поражения головного мозга начинается с приема невролога. Не все неврологические расстройства являются проявлением первичного поражения головного мозга, например, симптом атаксии может быть вызван как интракраниальными причинами (новообразование), так и экстракраниальными причинами (гепатоэнцефалопатия).В связи с этим протокол обследования пациента должен быть следующим:
- прием невролога, проведение топической диагностики (определение зоны поражения, которую необходимо исследовать на МРТ);
- прием терапевта (исключение экстракраниальных причин);
- МРТ (исключение интракраниальных причин).
Диагноз определяется на основании результатов всех исследований, и назначается лечение.
Укладка пациента. Как правило, для исследования головного мозга пациент укладывается на живот (рис. 3). Однако варианты могут быть разными, особенно если обследование проводится в аппаратах, предназначенных для гуманной медицины, в этом случае важно, чтобы положение головы пациента соответствовало положению «лежа на животе».
При исследовании спинного мозга положение пациента может быть любым, но основное (на что ориентируется врач) - это максимально ровное положение в катушке зоны интереса.
Исследуемая область помещается внутрь катушки (рис. 5), при этом,желательно, чтобы находящийся внутри объект максимально заполнял ее пространство (по меньшей мере на 70%). В случаях, когда исследуемый объект или область не отвечает данному требованию, свободное пространство заполняется специальными подушками (рис.3).
В некоторых ситуациях необходимы другие варианты укладки пациента, например в положение на боку (рис. 4а, б).
Укладке пациента следует уделить достаточное количество времени и внимания. Основная задача – достичь максимально ровного положения интересующей области в катушке томографа. Торопиться не стоит. Чем ровнее уложен пациент, тем качественнее получится изображение, а время исследования может значительно сократиться (что важно, так как исследование проводится под седацией). На рис. 6 а-г продемонстрированы направления срезов и их ориентация.
Продолжение номере №2-2015
vetpeterburg