Магнитно-резонансная томография. Принцип и диагностические возможности метода
Магнитно-резонансная томография. Важнейшее значение в современной лучевой диагностике приобрела магнитно-резонансная томография (МРТ). МРТ дает ценную диагностическую информацию о физических и химических параметрах, позволяющих судить о природе и морфологическом строении исследуемых органов и тканей. К тому же изображение можно получать в любой плоскости. Основными компонентами МР-томографа являются силовой магнит, радиопередатчик, приемная радиочастотная катушка и компьютер. Большинство магнитов имеют магнитное поле, параллельное длинной оси тела человека. Сила магнитного поля измеряется в теслах (Тл). Для клинической МРТ используются поля силой 0,02 -3 Тл.
Когда пациента помещают в сильное магнитное поле, все маленькие протонные магниты тела (ядра водорода) разворачиваются в направлении внешнего поля (подобно компасной стрелке, ориентирующейся на магнитное поле Земли). Помимо этого, магнитные оси каждого протона начинают вращаться (прецессировать) вокруг направления внешнего магнитного поля. При пропускании через тело пациента радиоволн, имеющих равную частоту с частотой вращения протонов (Ларморовская частота), магнитное поле радиоволн заставляет магнитные моменты всех протонов вращаться по часовой стрелке. Это явление называют магнитным резонансом.
Под резонансом понимают синхронные колебания, и для изменения ориентации магнитных протонов магнитные поля протонов и радиоволн должны резонировать, т.е. иметь одинаковую частоту.
В тканях пациента создается суммарный магнитный момент: ткани намагничиваются, и их магнетизм ориентируется точно параллельно внешнему магнитному полю. Магнетизм пропорционален числу протонов в единице объема ткани. Огромное число протонов (ядер водорода), содержащихся в большинстве тканей, обусловливает тот факт, что магнитный момент достаточно велик для того, чтобы индуцировать электрический ток в расположенной вне пациента принимающей катушке. Этот индуцированный электрический ток «МР-сигнал» используется для реконструкции изображения.
В промежутке между передачей импульсов протоны подвергаются двум различным процессам релаксации Т1 и Т2. Релаксация – это последствие постепенного исчезновения намагниченности, вызванного небольшими различиями в силе местных магнитных полей. Т2 релаксация – потеря магнетизма. Т1 релаксация – время восстановления магнетизма. Чем короче Т1, тем быстрее восстанавливается магнетизм.
Таблица 1 – Зависимость МР-сигнала от исследуемой ткани
| Объект исследования | Пример | Интенсивность | |
| Т1-взвешенный сигнал | Т2-взвешенный сигнал | ||
| Газ | Газ в легких, придаточных пазухах носа, желудке и кишечнике | Отсутствует | Отсутствует |
| Ткани, содержащие минералы в большом количестве | Компактное вещество кости, участки обызвествления | Отсутствует | Отсутствует |
| Слабо минерализированные ткани | Губчатое вещество кости | Средний или близкий к высокому | Низкий |
| Коллагеновые ткани | Связки, сухожилия, хрящи, соединительная ткань | Низкий | Низкий |
| Жир | Жировая ткань | Высокой интенсивности | Высокой интенсивности |
| Паренхиматозные органы, содержащие связанную воду | Печень, поджелудочная железа, надпочечники, мышцы, гиалиновые хрящи | Низкий | Низкий или близкий к среднему |
| Паренхиматозные органы, содержащие свободную жидкость | Щитовидная железа, селезенка, почки, предстательная железа, яичники, половой член | Низкий | Высокий |
| Полые органы, содержащие жидкость | Желчный пузырь, мочевой пузырь, простые кисты | Низкий | Высокий |
| Ткани с низким содержанием белка | Спинномозговая жидкость, моча, отеки | Низкий | Высокий |
| Ткани с высоким содержанием белка | Синовиальная жидкость, пульпозное ядро межпозвоночного диска, сложные кисты, абсцессы | Средний | Высокий |
| Кровь | Кровь в сосудах | Отсутствует | Отсутствует |
Очень высокая информативность МРТ обусловлена рядом ее достоинств.
1. Особенно высокий тканевой контраст, основанный не на плотности, а на нескольких параметрах, зависящих от ряда физико-химических свойств тканей, и визуализация благодаря этому изменений, которые не дифференцируются при УЗИ и КТ.
2. Возможность управлять контрастом, ставя его в зависимость то от одного, то от другого параметра. Варьируя контраст, можно выделить одни ткани и детали и подавить изображение других. За счет этого МРТ, например, впервые позволила визуализировать без контрастирования все мягкотканные элементы суставов.
3. Отсутствие артефактов от костей, нередко перекрывающих мягкотканные контрасты при КТ, что позволяет без помех визуализировать поражение спинного и базальных отделов головного мозга.
4. Мультипланарность – возможность изображений в любой плоскости.
5. МРТ имеет и функциональные применения, например, изображение регургитации при клапанных пороках сердца в режиме кино или динамики движений в суставах.
6. МРТ отображает кровоток без искусственного контрастирования. Специальные ангиопрограммы с двумерным или трехмерным сбором данных позволяют получить изображение кровотока с отличным контрастом. Контрастные средства для МРТ. Контрастное разрешение на MP-изображение может быть существенно улучшено различными контрастными средствами. В зависимости от магнитных свойств МР-контрастные средства подразделяются на парамагнитные и супермагнитные.
Парамагнитные контрастные средства. Парамагнитными свойствами обладают атомы с одним или несколькими неспаренными электронами. Это магнитные ионы гадолиния, хрома, никеля, железа, а также марганца. Наиболее широкое клиническое применение получили соединения гадолиния.
Контрастирующий эффект гадолиния обусловлен укорочением времени релаксации Т1 и Т2. В низких дозах преобладает воздействие на Т1, увеличивающее интенсивность сигнала. В высоких дозах преобладает воздействие на Т2 со снижением интенсивности сигнала. Наиболее широкое распространение имеют парамагнитные внеклеточные МР-контрастные средства:
1. Магневист (гадопентат димеглюмина).
2. Дотарем (гадотерат меглюмина).
3. Омнискан (гадодиамид).
4. Проханс (гадотеридол).
Суперпарамагнитные контрастные средства. Суперпарамагнитный оксид железа – магнетит. Его доминирующим воздействием является укорочение релаксации Т2. С увеличением дозы происходит снижение интенсивности сигнала.
Так же как в компьютерной томографии, пероральные контрастные средства используются при исследованиях органов брюшной полости, чтобы дифференцировать кишечник и нормальные или патологические ткани.
Магнетит (Fe3O4) – применяется при исследованиях желудочно-кишечного тракта. Это суперпарамагнитное вещество с преимущественным действием на Т2 релаксацию. Действует как негативное контрастное средство, т.е. снижает интенсивность сигнала.
Недостатки МРТ:
1. Плохо отображаются обызвествления
2. Длительное время изображения вместе с артефактами от дыхательных и других движений ограничивает применение МРТ в диагностике заболеваний грудной и брюшной полостей.
Вредность. При МРТ нет ионизирующего излучения и радиационной вредности. Для подавляющего большинства пациентов метод не представляет опасности.
МРТ противопоказана:
1. Пациентам с установленным водителем ритма или с внутриглазничными, внутричерепными и внутрипозвоночными ферромагнитными инородными телами и с сосудистыми клипсами из ферромагнитных материалов (абсолютное противопоказание).
2. Реанимационным больным из-за воздействия магнитных полей МР-томографа на системы жизнеобеспечения.
3. Пациентам с клаустрофобией (составляют примерно 1%); хотя она нередко уступает седативным средствам (реланиум).
4. Женщинам в первой трети беременности.