VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Магнитно-резонансная томография за последние годы стала одним из ведущих методов неинвазивной диагностики. С 70-х годов, когда принципы магнитного резонанса впервые стали использоваться для исследования человеческого тела, до сегодняшних дней этот метод медицинской визуализации неузнаваемо изменился и продолжает быстро развиваться. Совершенствуются техническое оснащение, программное обеспечение, развиваются методики получения изображений, разрабатываются парамагнитные и ферромагнитные контрастные препараты.

Это позволяет постоянно находить новые сферы применения магнитно-резонансной томографии (МРТ). Если сначала ее применение ограничивалось лишь исследованиями центральной нервной системы, то сейчас МРТ с успехом применяется практически во всех областях медицины [1 - 10].

История развития МРТ непродолжительна, однако цепь находок в течение лишь 50 лет привела к одному из самых выдающихся медицинских открытий XX века, сравнимому лишь с идеей Конрада Рентгена применять в медицине Х-лучи. В 1946 г. ученые из США Феликс Блох и Ричард Пурселл независимо друг от друга открыли явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для жидкостей и твердых тел. В 1952 г. они оба были удостоены Нобелевской премии по физике, а ЯМР начал использоваться в физической и органической химии, физике твердых тел, биофизике и биохимии. В 1972 г. Пол Лаутербур получил первое в мире двухмерное ЯМР-изображение двух стеклянных капилляров, заполненных жидкостью. На получение этого изображения ушло 4 ч 45 мин. Всего 8 лет потребовалось для появления в клинике первых МР-томографов для исследования всего тела (1980 - 1981 гг.). После включения ЯМР в число методов медицинской томографии прилагательное «ядерный» было опущено из соображений маркетинга и по настоянию специалистов по радиологии из-за того, что оно в массовом сознании связано с ядерным оружием или ядерными электростанциями, с которыми ЯМР не имеет ничего общего. Поэтому в наши дни используется уже термин «магнитно-резонансная томография».

Парк МР-томографов рос достаточно быстро – если в 1983 г. во всем мире было всего лишь несколько приборов, пригодных для клинических исследований, то к началу 1996 г. в мире работало примерно 10 000 томографов. В СССР первый МР-томограф был установлен в 1984 г. в отделе томографии Кардиологического научного центра АМН. Там же в 1994 г. был установлен и первый сверхпроводящий томограф с высоким полем. Ежегодно вводится в практику около 1000 новых приборов. Количество МР-томографов в России пока невелико – менее 100, в первую очередь это связано с тем, что МР-томографы являются одним из самых дорогостоящих видов медицинской техники (цена его превышает стоимость рентгеновского компьютерного томографа в среднем в 2-3 раза).

Охарактеризуем сущность метода: магнитный резонанс – это физическое явление, основанное на свойствах некоторых атомных ядер при помещении их в магнитное поле поглощать энергию в радиочастотном (РЧ) диапазоне и излучать ее после прекращения воздействия РЧ-импульса. При этом напряженность постоянного магнитного поля и частота радиочастотного магнитного поля должны строго соответствовать друг другу, что и называется ядерным магнитным резонансом: ядерным – поскольку взаимодействие происходит только с магнитными моментами атомных ядер, магнитным – так как эти моменты ориентированы постоянным магнитным полем, а изменение их ориентации вызывается радиочастотным магнитным полем, резонансом – поскольку параметры этих полей строго связаны между собой. Наиболее интересными для медицины являются ядра ¹Н, ¹³С, ²³Na, ³¹Р, так как все они присутствуют в теле человека. Характер интенсивности сигнала в МРТ определяется, в основном, 4 параметрами: протонной плотностью (количеством протонов в исследуемой ткани), временем спин-решетчатой релаксации (Т1), временем спин-спиновой релаксации (Т2), движением или диффузией исследуемых структур. Для МРТ разработаны различные импульсные последовательности, которые, в зависимости от цели, определяют вклад того или иного параметра в интенсивность изображения исследуемых структур для получения оптимального контраста между нормальными и измененными тканями.

Для создания магнитного резонанса необходимо постоянное, стабильное и однородное магнитное поле. В зависимости от напряженности магнитного поля все МР-томографы обычно классифицируются на сверхнизкие (менее 0,1 Тл), низкопольные (0,1 - 0,4 Тл), среднепольные (0,5 Тл), высокопольные (1-2 Тл), сверхвысокопольные (выше 2 Тл). Приборы с полем до 0,3 Тл обычно имеют резистивные или перманентные магниты, выше 0,3 Тл – сверхпроводящие. В клинической практике верхний предел напряженности магнитного поля составляет 2-2,5 Тл, это предел безопасности магнитного поля для человеческого организма. Свыше этого предела поля предполагаются потенциально опасными и могут допускаться для использования только в исследовательских лабораториях. Вопрос об оптимальной напряженности магнитного поля - постоянный предмет дискуссий среди специалистов.

Более 70% парка МР-томографов составляют модели со сверхпроводящими магнитами (0,5 - 1,5 Тл). Интересно отметить, что если в середине 80-х годов фирмы-производители МР-томографов руководствовались принципом «чем выше поле, тем лучше», делая упор на модели с полем 1,5 Тл и выше, то уже к концу 80-х стало ясно, что в большинстве областей применения они не имеют существенных преимуществ перед моделями со средней силой поля. Поэтому основные производители МР-томографов («Дженерал Электрик», «Сименс», «Филипс», «Тошиба», «Пикер», «Брукер» и другие) в настоящее время основное внимание уделяют выпуску моделей со средним и даже низким полем, которые отличаются от высокопольных систем компактностью и экономичностью при удовлетворительном качестве изображений и существенно меньшей стоимости. Высокопольные системы используются преимущественно в научно-исследовательских центрах для проведения МР-спектроскопии.

Хотя по своим физическим принципам МРТ не имеет ничего общего с рентгенологическими методами исследований, при ее развитии и внедрении в клиническую практику был использован опыт рентгеновской компьютерной томографии (КТ). Поскольку к моменту появления МРТ КТ уже прочно заняла свое место среди других методов диагностики, то внедрение МРТ (как из диагностических, так и финансовых соображений) во многом определяется тем, насколько она эффективна при той или иной патологии по сравнению с КТ или ультразвуковыми методами исследования (УЗИ).

Достоинства и недостатки МРТ (по сравнению с КТ) обусловливают целесообразность ее применения при диагностике заболеваний различных органов и систем человеческого организма. К основным достоинствам МРТ относятся неинвазивность, безвредность (отсутствие лучевой нагрузки), трехмерный характер получения изображений, естественный контраст от движущейся крови, отсутствие артефактов от костных тканей, высокая дифференциация мягких тканей, возможность выполнения МР-спектроскопии для прижизненного изучения метаболизма тканей in vivo.

К основным недостаткам обычно относят достаточно большое время, необходимое для получения изображений, что приводит к появлению артефактов от дыхательных движений (что особенно снижает эффективность исследования легких), нарушений ритма (при исследовании сердца), невозможность надежного выявления камней, кальцификатов, некоторых видов патологии костных структур, достаточно высокая стоимость оборудования и его эксплуатации, специальные требования к помещениям, в которых находятся приборы (экранирование от помех), невозможность обследования больных с клаустрофобией, искусственными водителями ритма, крупными металлическими имплантатами из немедицинских металлов[9]

Остановимся отдельно на противопоказаниях к МРТ исследованию (Таблица 1) [6].

Таблица 1. Относительные и абсолютные противопоказания к проведению МРТ

Противопоказания

абсолютные

относительные

Кардиостимуляторы

Прочие стимуляторы (инсулиновые насосы, нервные стимуляторы)

Ферромагнитные или электронные имплантаты

среднего уха

Неферромагнитные имплантаты внутреннего уха, протезы клапанов сердца

(в высоких полях, при подозрении на дисфункцию)

Кровоостанавливающие клипсы сосудов головного мозга

Кровоостанавливающие клипсы прочей локализации, декомпенсированная сердечная недостаточность, беременность,

клаустрофобия, необходимость в физиологическом мониторинге

К абсолютным противопоказаниям относят состояния пациентов, при которых проведение исследования создает угрожающую для их жизни ситуацию. Например, наличие имплантатов, которые активируются электронным, магнитным или механическими путями, – это в первую очередь искусственные водители ритма. Воздействие радиочастотного излучения МР-томографа может нарушить функционирование стимулятора, работающего в системе запроса, так как изменения магнитных полей могут имитировать сердечную деятельность. Магнитное притяжение может вызвать также смещение стимулятора в гнезде и сдвинуть электроды. Кроме того, магнитное поле создает препятствия для работы ферромагнитных или электронных имплантатов среднего уха. Наличие искусственных клапанов сердца представляет опасность и является абсолютным противопоказанием только при исследовании на МР-томографах с высокими полями, а также если клинически предполагается повреждение клапана.

К абсолютным противопоказаниям к исследованию относится также наличие небольших металлических хирургических имплантатов (гемостатические клипсы) в центральной нервной системе, так как смещение их вследствие магнитного притяжения угрожает кровотечением. Их наличие в других частях тела имеет меньшую угрозу, так как после лечения фиброз и инкапсулирование зажимов помогают удержать его в стабильном состоянии. Однако, помимо потенциальной опасности, наличие металлических имплантатов с магнитными свойствами в любом случае вызывают артефакты, создающие сложности для интерпретации результатов исследования.

К относительным противопоказаниям, помимо перечисленных выше, относятся также некомпенсированная сердечная недостаточность, необходимость физиологического мониторинга (механическая вентиляция легких, электрические инфузионные насосы).Клаустрофобия является препятствием для проведения исследования в 1 - 4% случаев. Преодолеть ее можно, с одной стороны, использованием приборов с открытыми магнитами, с другой – подробным объяснением устройства аппаратуры и хода обследования.

Что касается обследования беременных женщин, свидетельств повреждающего действия МРТ на эмбрион или плод не получено, однако рекомендовано избегать МРТ в первые 3 месяца беременности. Применение МРТ при беременности показано в случаях, когда другие неионизирующие методы диагностической визуализации не дают удовлетворительной информации. МР-томографическое обследование требует большего участия в нем больного, чем КТ, так как движения больного во время исследования значительно влияют на качество изображений, поэтому исследование больных с острой патологией, нарушенным сознанием, спастическими состояниями, деменцией и детей нередко бывает затруднительным.

НИИ кардиологии им. А. Л. Мясникова КНЦ РАМН обладает опытом применения МРТ (с 1984 г.) и является пионером использования этого метода в нашей стране. За это время были накоплены и обобщены большие научные и практические знания, позволяющие с достаточной определенностью высказаться как об оптимальной конфигурации и технических характеристиках МР-томографов (в зависимости от предполагаемой области их использования), так и о показаниях к применению и диагностической эффективности МРТ по сравнению с другими методами. Проводились специальные сопоставления результатов МРТ с данными УЗИ и КТ для определения целесообразности применения метода при различных видах патологии. Суммируя результаты исследований, а также опираясь на опыт зарубежных специалистов, можно охарактеризовать области использования МРТ.

При заболеваниях головного мозга первоначально предпочтение должно отдаваться КТ как более экономичному и быстрому методу (время исследования пациента при КТ обычно в 2-2,5 раза меньше, чем при МРТ). МРТ применяется для уточнения результатов КТ, если в этом есть необходимость. Однако если имеются подозрения на наличие поражения мозга в области задней черепной ямки, ствола, мелкоочаговых или диффузных поражений белого вещества (например, рассеянный склероз, энцефалиты, лакунарные инфаркты), необходима неинвазивная оценка состояния интракраниальных артерий (аневризмы, артериовенозные мальформации), то целесообразно начинать обследование сразу с МРТ. Парамагнитные контрастные средства позволяют более эффективно выявлять патологию центральной нервной системы.

При исследованиях спинного мозга и межпозвонковых дисков в шейном и грудном отделах МРТ предпочтительнее КТ, так как она позволяет получать сагиттальные срезы, не дает артефакты от костных структур и не требует введения контрастных средств. В то же время при целом ряде патологических процессов КТ остается важным и необходимым методом исследования.

МРТ (особенно системы со сверхпроводящими магнитами) имеет ряд преимуществ перед КТ при исследовании сердца и магистральных сосудов. Появление МР-ангиографии и динамических программ еще более расширили возможности МРТ в диагностике сердечно-сосудистой патологии. Сегодня с помощью МРТ возможна достоверная оценка не только анатомии, но и функции сердца, внутрисердечной гемодинамики, перфузии миокарда.

Визуализация органов малого таза у мужчин и женщин – еще одна область, где МРТ, как правило, имеет преимущества перед КТ. На МР-изображениях хорошо видны зональная анатомия матки, предстательной железы, инвазия опухолей в жировую клетчатку и мышцы, лимфатические узлы.

При исследовании печени, селезенки, почек и надпочечников, выявлении опухолей средостения и шеи диагностические возможности МРТ примерно сопоставимы с таковыми КТ, поэтому по упомянутым выше причинам предпочтение как методу выбора отдается КТ. Существуют отдельные ситуации, когда МРТ может дать больше информации, чем КТ – например, при выявлении мелких гемангиом, оценке степени инвазии сосудистых структур брюшной полости, диагностике вненадпочечниковых феохромоцитом.

Методы МРТ, в особенности при использовании динамических контрастированных методик, позволяют с высокой чувствительностью и специфичностью выявить первичное поражение молочной железы при злокачественных опухолях, причем как при очаговом, так и мультиузловом, двустороннем поражении [4].

Значительная распространенность низкопольных томографов, их надежность, относительная дешевизна в практическом применении, а также наличие надежных помехоустойчивых радиочастотных катушек, позволяющих визуализировать структуры грудной клетки с высоким качеством как в режиме синхронизации с дыханием, так и даже без него, ставят практический вопрос о возможности использования низкопольных МР-томографов для одновременной визуализации первичного опухолевого поражения молочной железы и оценки распространенности лимфогенного метастазирования средствами контрастированной МРТ [5].

Несомненны достоинства МРТ при исследованиях суставов. На МР-изображениях очень хорошо видны хрящевые поверхности суставов, мениски, связочный аппарат. Метод позволяет выявлять метастатические поражения костей, остеомиелит, аваскулярные некрозы еще на той стадии, когда они затрагивают лишь костный мозг и не вызывают деструкции костных структур, видимой на рентгеновских изображениях.

Как показали сравнительные исследования, применение МРТ практически не имеет смысла при легочной патологии, заболеваниях желчного пузыря, в выявлении камней, кальцификатов, переломов костей. МРТ не применяется для диагностики заболеваний желудка и кишечника.

Следует отметить, что развитие МРТ продолжается. Появляются новые методики исследования, вводятся в практику МР-контрастные препараты. Особенно интересной представляется разработка органоспецифических агентов, т. е. веществ, специфических для определенного типа нормальных или патологических тканей.

Наиболее интенсивные работы ведутся по совершенствованию методик МР-ангиографии, подавлению артефактов от дыхания, МР-спектроскопии, трехмерному сбору и реконструкции изображений.

Таким образом, как показывает анализ практики, МРТ из экзотического метода исследования с неясными показаниями к применению (начало 80-х годов) превратилась в целую область медицинской диагностики, дополняющую традиционные методы радиологии, повышающую информативность радиологического обследования в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беленков Ю. Н. МР-томография сердца и сосудов. В кн.: Болезни сердца и сосудов (под ред. Е. И. Чазова). Медицина.1992.

2. Зернов Д.И., Лукьянченко А.Б. Динамическая магнитно-резонансная маммография в дифференциальной диагностике неопределенных узловых или очаговых изменений (при подозрении на рак) // Медицинская визуализация. 2006. №6. C. 99-106.

3. Королюк И.П., Линденбратен Л.Д. Лучевая диагностика. - Учебник. - изд., перераб. и доп. - М.: Издательство БИНОМ, 2013. – 496 с.: ил.

4. Ринкк П., Синицын В. Е. Контрастные средства для компьютерной и магнитно- резонансной томографии. //Вестник рентгенологии и радиологии 1995.№6.

5. Синицын В. Е., Пустовитова Т. С., Сумароков А. В., Лякишев А. А. и др. Выявление стенозов сонных артерий с помощью магнитной резонансной ангиографии.// Кардиология 1995. №5.

6. Усов В.Ю.,Белянин М.Л.,Красулина Н.А.,Староха В.В., Коломеец С.А. Применение низкопольной контрастированной МРТ грудной клетки в диагностике и оценке распространенности рака молочной желез //Радиология – практика .2009.№6.С.19-29.

7. Higgins СВ, Hricak Н, Heims CA. Magnetic N.Y., 1992.

8. Harwood-Nash DC, Pettersson Н. Neuroradiology. Merit Communications, 1993.

9. Rinck P. Magnetic Resonance in Medicine. Third edition. Blackwell Scientific Publications

10. http://www.mcorigo.ru/index.php/about-metod/mrt/29-the-metod/48-about-mrt

Код для цитирования: Скопировать