Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
МРТ использует магнитные поля и радиоволны для получения изображений тонких срезов тканей (томографические изображения). Как правило, при вращении протонов в тканях создаются крошечные магнитные поля, которые выстраиваются в произвольном порядке. Будучи окруженными сильным магнитным полем МР томографа, магнитные оси выстраиваются вдоль этого поля. При подаче радиоимпульса оси многих протонов на мгновение выстраиваются напротив поля в высокоэнергетическом состоянии. После подачи импульса протоны возвращаются в состояние равновесия и восстанавливают свое исходное расположение в магнитном поле МРТ устройства. Величина и скорость выделения энергии в момент, когда протоны возобновляют это выравнивание (T1 релаксация) и когда раскачиваются (прецессионное движение) во время процесса (релаксация Т2), отражаются в пространственно локализованной напряженности поля на катушке (антенне), встроенной в МРТ устройство. Компьютерные алгоритмы анализируют эти сигналы и производят детализированные анатомические изображения.
Относительная интенсивность сигнала (яркость) тканей на МРТ изображении определяется такими факторами, как:
Для получения изображения используются радиочастотный импульс и градиент сигналов
Внутренние T1 и T2 характеристики различных тканей
Протонная плотность различных тканей
Управляя радиоимпульсом и градиентом сигналов, компьютерные программы производят последовательность импульсов, которые определяют, как получено изображение (взвешенное) и как проявляются различные ткани. Изображения могут быть:
Т1-взвешенными
Т2-взвешенными
Взвешенными по протонной плотности
Например, жир выглядит ярким (сигнал высокой интенсивности) на Т1-взвешенных изображениях и относительно темным (сигнал низкой интенсивности) на Т2-взвешенных изображениях; вода и жидкости проявляются относительно темными на T1-взвешенных изображениях и яркими на Т2-взвешенных изображениях. T1-взвешенные изображения оптимально показывают анатомию и жир нормальных мягких тканей (например, для подтверждения жиросодержащей массы). Т2-взвешенные изображения оптимально показывают жидкости и аномалии (например, опухоли, воспаления, травмы). На практике, Т1- и Т2-взвешенные изображения дают дополнительную информацию, так что они оба важны для описания нарушений.
Недавно введенные в практику МРТ сканеры высокого разрешения повышают качество изображения и точность диагностики и производить широкий спектр дополнительных последовательностей импульсов для дальнейшего исследования тканей и опухолей.
Использование МРТ
МРТ предпочтительнее КТ, когда необходимо очень четкое контрастное разрешение мягких тканей (например, для оценки внутричерепных или спинальных патологий, воспалений, травмы, подозреваемых опухолей опорно-двигательного аппарата или внутрисуставных нарушений). МРТ также полезна для следующих целей:
Визуализация сосудов: Магнитно-резонансная ангиография (МРА) используется для изображения артерий с хорошей диагностической точностью и является менее инвазивной, чем обычная ангиография. В качестве контрастного вещества иногда используется гадолиний. MРA можно применять для получения изображений грудной и брюшной аорты и артерий головного мозга, шеи, органов брюшной полости, почек и нижних конечностей. Визуализация вен (магнитно-резонансная венография, или МРВ) обеспечивает лучшие изображения венозных патологий, в том числе тромбоза и аномалий.
Заболевания печени и желчных протоков: Магнитно-резонансная холангиопанкреатография (MРCP) особенно ценна в качестве неинвазивного, высокоточного способа визуализации поджелудочной железы и желчных протоков.
Объемные образования в женских половых органах: МРТ дополняет УЗИ, используемое для дальнейшей характеристики объемных образований в придатках и определения стадии опухоли матки. Некоторые переломы:
Переломы: Например, МРТ может дать точное изображение переломов костей тазобедренного сустава у пациентов с остеопенией.
Инфильтрация костного мозга и костные метастазы: МРТ особенно полезна для обследования пациентов с положительными результатами сцинтиграфии скелета и нормальными рентгеновскими снимками, а также для дифференцировки метастатических поражений костногомозга от доброкачественных очагов.
МРТ также может заменить применение КТ с использованием контрастных веществ у пациентов с высоким риском реакции на йодированные рентгеноконтрастные вещества.
Контрастные вещества
В MРТ рентгеноконтрастные вещества часто используются для выделения сосудистых структур и помощи в оценке воспаления и опухолей.
Наиболее часто используемыми веществами являются производные гадолиния, обладающие магнитными свойствами, которые влияют на время релаксации протонов. МРТ внутрисуставных структур может включать инъекции растворимой производной гадолиния в сустав.
Вариации МРТ
Диффузионная (диффузно-взвешенная) МРТ
Интенсивность сигнала связана с диффузией молекул воды в ткани. Этот тип МРТ может использоваться
Для обнаружения ранней церебральной ишемии и инфаркта миокарда,
Для обнаружения болезни белого вещества мозга
Дифференцировать абсцесс от кистозной опухоли
Для определения различных опухолей, таких как немелкоклеточной рак легких
Многокадровая эхо-планарная визуализация
Этот сверхбыстрый метод (изображения получаются в течение чуть меньше 1 секунды) используется для передачи диффузионной, перфузионной и функциональной визуализации мозга и сердца. Его потенциальные преимущества включают отображение мозговой и сердечной активности и уменьшение артефактов движения. Однако его применение ограничено, поскольку он требует применения специальных технических средств и является более чувствительным к различным артефактам по сравнению с обычными МРТ.
Функциональная МРТ
Функциональная МРТ применяется для оценки активности мозга по месту расположения.
В наиболее распространенных типах мозг сканируется при низком разрешении очень часто (например, каждые 2–3 секунды). Изменение уровня оксигенированного гемоглобина можно выделить и использовать для оценки метаболической активности отдельных отделов головного мозга.
Исследователи иногда делают функциональную МРТ, а субъекты решают разные когнитивные задачи (например, решают математические уравнения); метаболически активная часть мозга, как предполагается, будет структурой наиболее задействованной в решении этой конкретной задачи. Корреляция функции и анатомии головного мозга таким образом называется картированием головного мозга.
Функциональную МРТ можно использовать как в научных исследованиях, так и в клинических условиях. Она особенно клинически информативна при картировании моторных или речевых кортикальных областей (т.е., кортикальных областей, которые при их удалении приводят к нарушениям сенсорных, двигательных функций или процессов речевой обработки) у пациентов с внутричерепными аномалиями, такими как опухоли и артериовенозные мальформации, для которых планируется хирургическое вмешательство. Все чаще он используется для планирования хирургического лечения эпилепсии.
Визуализация с градиентным эхо
Градиентное эхо представляет собой последовательность импульсов, которую можно использовать для быстрого изображения движущейся крови и спинномозговой жидкости (например, при MРА). Так как скорость у этой техники большая, она может уменьшить артефакты движения (например, размытие) во время съемки, которая требует от пациентов задержки дыхания (например, во время съемки сердечных, легочных и брюшных структур).
Магнитно-резонансная спектроскопия (MРС)
MРС сочетает в себе информацию, полученную с помощью МРТ (главным образом, на основе содержания воды и жира в тканях) с данными ядерного магнитного резонанса (ЯМР). ЯМР предоставляет информацию о тканевых метаболитах и биохимических патологиях; эта информация может помочь дифференцировать определенные виды опухолей и других патологии.
Магнитно-резонансная энтерография
Магнитно-резонансная энтерография стала популярной, особенно для последующей визуализации детей с известными воспалительными заболеваниями тонкого кишечника.
Она имеет преимущество над КТ энтерографией, потому что магнитно-резонансная энтерография не требует ионизирующего излучения.
Перфузионная МРТ
Перфузионная МРТ является методом оценки относительного мозгового кровотока. Она может быть использован для обнаружения
Области ишемии во время визуализации инсульта
Области повышенной васкуляризации, что может свидетельствовать об опухоли
Эта информация может помочь при прямой биопсии.
Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ)–МРТ
ПЭТ МРТ сочетает функциональную ПЭТ с МРТ всего тела. Часто используются последовательности Т1-взвешенные и инверсии-восстановления с коротким временем релаксации T1 (STIR). Этот метод является новым и доступен только в нескольких крупных медицинских центрах.
Недостатки МРТ
МРТ является относительно дорогой, требующей большего времени для визуализации, чем КТ, процедурой и не может быть повсеместно доступной во всех областях.
Другие недостатки включают проблемы, связанные с:
Магнитным полем
Клаустрофобией пациента
Рентгеноконтрастные реакции
Магнитное поле
МРТ противопоказана пациентам с имплантированными материалами, на которые могут повлиять мощные магнитные поля. Эти материалы включают:
Ферромагнитный металл (т.е., содержащий железо)
Активируемые электромагнитным полем или имеющие электронное управление медицинские приборы (например, кардиостимуляторы, имплантируемые кардиовертердефибрилляторы, кохлеарные импланты)
Неферромагнитных электрические провода или материалы (например, провода кардиостимулятора, некоторые артериальнолегочные катетеры)
Ферромагнитные материалы могут быть смещены в сильном магнитном поле, ранив находящийся поблизости орган. Например, смещение сосудистых зажимов может привести к кровоизлиянию. Смещение скорее всего возможно, если материал был на месте < 6 недель (до формирования рубцовой ткани). Ферромагнитный материал также может вызвать артефакты изображения.
Медицинские приборы, активируемые магнитным воздействием, могут выйти из строя при воздействии на них магнитных полей.
Магнитные поля индуцируют ток в любых проводящих материалах достаточно сильный, чтобы способствовать возникновению нагрева, достаточного, чтобы сжечь ткани.
Совместимо ли конкретное устройство с МРТ, зависит от типа устройства, его компонентов и его производителя (см. MRIsafety.com). Пациенты с имплантируемым устройством не должны помещаться в магнитное поле МРТ, пока специалисты, проводящие исследования, не будут уверены, что МРТ является безопасной для владельца такого устройства. Кроме того, сами МРТ с разной силой магнитного поля по-разному влияют на материалы, таким образом, безопасность в одном приборе не обеспечивает безопасности в другом.
Магнитное поле МРТ очень сильное и всегда оказывает влияние. Таким образом, ферромагнитные объекты (например, кислородные баллоны, металлический шест) на входе в комнату сканирования могут быть с высокой скоростью втянуты в отверстие магнита и травмировать любого, находящегося на их пути. Единственный способ отделить объект от магнита – это только отключить (сбросить) магнитное поле.
Клаустрофобия
Сканирующая труба МРТ представляет собой тесное, замкнутое пространство, способное вызвать клаустрофобию даже у пациентов с отсутствием фобий или состояния тревоги. Кроме того, некоторые пациенты с ожирением не помещаются на столе или внутри трубы. Премедикация анксиолитиком (например, алпразолам или лоразепам в дозировке 1 до 2 мг перорально) за 15-30 минут до сканирования эффективна для большинства тревожных пациентов.
МРТ сканеры с открытой стороной могут быть использованы для пациентов с клаустрофобией (или страдающих сильным ожирением). Изображения, полученные при открытом МРТ, могут быть ниже по качеству изображений закрытых сканеров в зависимости от напряженности магнитного поля, но они, как правило, достаточны для постановки диагноза.
Пациентов следует предупреждать, что в течение сканирования машина МРТ громко постукивает.
Рентгеноконтрастные реакции
Рентгеноконтрастные вещества, являющиеся производными гадолиния, в случае их внутривенного введения могут вызывать головную боль, тошноту, боль и изменение вкуса, а также ощущение холода в месте инъекции.
Серьезные рентгеноконтрастные реакции редки и наблюдаются гораздо реже, чем с йодированными контрастными веществами.
Однако нефрогенный системный фиброз (НСФ) был зарегистрирован у небольшого числа пациентов с прогрессирующей хронической болезнью почек, а большинство этих случаев связано с применением контрастных средств группы I на основе гадолиния (КСОГ). Нефрогенный системный фиброз является редким, но опасным для жизни заболеванием, вызывающим фиброз кожи, кровеносных сосудов и внутренних органов, в результате приводящим к тяжелой инвалидности или смерти. Группа I КСОГ больше не рекламируется ни в США, ни в Европе (см. пресс-релиз Европейского агентства по лекарственным средствам, ноябрь 2009 г.).
Вероятность развития НФС или нефротоксичности крайне низка у пациентов, получавших КСОГ II группы, даже у пациентов с высокими рисками. Согласно консенсусу Американской коллегии радиологов и Национального почечного фонда, скрининг функции почек не является обязательным при применении любого препарата II группы КСОГ (1). Контрастные вещества на основе гадолиния следует использовать только в случае необходимости и в минимально возможной дозе.
Справочные материалы
1. Weinreb JC, Rodby RA, Yee J, et al: Use of Intravenous Gadolinium-based Contrast Media in Patients with Kidney Disease: Consensus Statements from the American College of Radiology and the National Kidney Foundation. Radiology 298(1):28-35, 2021. doi:10.1148/radiol.2020202903
