Пациентам важно понимать принцип работы томографа. Это поможет меньше волноваться перед обследованием, лучше подготовиться к процедуре, а главное — осознанно выбрать клинику для прохождения магнитно-резонансной томографии, что в конечном счете позволяет получить более точный диагноз. Давайте подробнее разберем, как работает МРТ.
Основные компоненты МРТ-аппарата
Чтобы лучше понять возможности томографа, нужно изучить его устройство. Для начала рассмотрим главные элементы, из которых состоит МРТ.
Магнитная система
Ее ключевой показатель — напряженность магнитного поля, которую измеряют в Теслах (Тл). Чем выше значение, тем мощнее поле и тем более четкими и детализированными будут снимки. Это позволяет различить даже самые мелкие изменения в тканях.
В каталоге ТД «Пульс» представлен аппарат Philips Ingenia Elition с напряженностью 3,0 Тл.Такие системы особенно ценны для нейровизуализации, исследований суставов с высоким разрешением и проведения функциональных МРТ.
Градиентные системы
Отвечают за точное позиционирование и кодирование сигнала, исходящего от тканей пациента. Именно от них зависят скорость и качество сканирования, а также способность аппарата подавлять артефакты — помехи, которые могут исказить изображение. Градиентные системы — ключевая часть в схеме МРТ, определяющая механизм работы аппарата на уровне получения данных и формирования снимка.
Два главных параметра:
-
Мощность градиентов (в мТл/м)
Показатель максимальной силы градиентного поля, которое может быть создано. Мощные градиенты позволяют томографу «видеть» мельчайшие структуры, что особенно важно для исследований с высоким пространственным разрешением, например при сканировании головного мозга или мелких суставов.
-
Скорость нарастания (в Тл/м/с)
Этот параметр, также известный как slew rate, описывает, как быстро градиентное поле может быть включено или изменено. Он напрямую влияет на то, с какой скоростью МРТ делает снимки и насколько хорошо система справляется с артефактами движения. Чем быстрее нарастание, тем оперативнее мы получаем качественные изображения.
Возьмем, к примеру, Siemens MAGNETOM Sola 1,5 Тл. У нее есть два варианта градиентных катушек: стандартные или же более производительные.
Принцип работы МРТ
Теперь, когда мы разобрались с основными компонентами, давайте углубимся в физический принцип работы томографа.
Физические основы
Работа МРТ-аппарата основана на ядерном магнитном резонансе. Человеческое тело на 60–70% состоит из воды, а вода, в свою очередь, содержит атомы водорода (Н₂О). Ядра этих атомов (протоны) ведут себя как крошечные магниты. В обычном состоянии они ориентированы хаотично. Однако когда тело пациента помещают в сильное постоянное магнитное поле томографа, эти протоны выстраиваются вдоль силовых линий поля.
Далее аппарат посылает короткий радиочастотный импульс. Он «выбивает» протоны из их равновесного состояния. Когда импульс прекращается, протоны возвращаются в исходное положение, при этом излучая собственный, очень слабый радиосигнал. Различные ткани организма (жир, мышцы, кости, патологические образования) содержат разное количество воды и, соответственно, разное количество протонов водорода. Более того, эти протоны в разных тканях ведут себя по-разному, возвращаясь в равновесное состояние с разной скоростью и излучая сигналы различной интенсивности. Именно эту разницу в сигналах и улавливает МРТ-аппарат, что и лежит в основе принципа получения изображения МРТ. Компьютер обрабатывает эти данные и превращает их в детальные двухмерные и трехмерные снимки внутренних органов и структур.
Процесс сканирования
В процессе сканирования пациент, по сути, находится внутри мощного магнита. В ходе процедуры его тело подвергается воздействию описанных выше магнитных полей и радиочастотных импульсов. Ключевую роль здесь играют приемо-передающие и принимающие катушки. Именно они являются глазами и голосом томографа, обеспечивая двустороннюю связь с телом пациента.
Приемо-передающая катушка чаще всего встроена в сам туннель томографа (так называемый body coil) и не видна пациенту. Она генерирует радиочастотные импульсы, которые воздействуют на протоны. Обратные сигналы от тканей улавливают принимающие катушки (или массивы катушек). Они бывают разных форм и размеров: от шлемообразных (для головы) и цилиндрических (для конечностей) до плоских и гибких, которые располагаются непосредственно на исследуемой области тела или вокруг нее (например, для позвоночника, суставов, брюшной полости). Чем ближе такая катушка к нужной ткани, тем более сильный и четкий сигнал она может уловить.
Количество независимых радиочастотных каналов (канальность) напрямую влияет на скорость сканирования и общую эффективность работы МРТ. Эта характеристика принимающей катушки указывает на количество антенн внутри нее, которые могут одновременно улавливать сигнал. Чем больше каналов, тем быстрее аппарат собирает данные одновременно из разных областей тела. Врачи получают качественные снимки, а пациенты проводят меньше времени внутри томографа.
Например, система Philips MR 5300 оснащена мультифункциональными катушками. На всех системах МРТ GE, кроме Signa Explorer, есть катушки, которые по форме напоминают одеяло, их можно обернуть вокруг любой части тела пациента.
Устройство МРТ-аппарата изнутри
Посмотрим, что находится внутри МРТ.
Конструкция томографа, или МРТ в разрезе
Гентри — большой туннель, или кольцо, куда помещается пациент.
По типу конструкции томографы делятся на несколько видов:
|
Закрытые |
Приборы с длинным узким туннелем, в который полностью помещается пациент. Они дают самое сильное и однородное магнитное поле, что приводит к наивысшему качеству и детализации изображений |
|
Открытые |
Магнитные полюса расположены сверху и снизу, оставляя открытое пространство по бокам. Оптимально для пациентов с клаустрофобией, детей и людей с большим весом. Однако у открытых моделей меньше напряженность поля и, как следствие, чуть менее детализированные снимки |
|
Вертикальные |
Аппараты открытого типа, позволяющие проводить исследование, когда пациент находится в естественном для него положении: сидя, стоя, наклоняясь или поворачиваясь. Диагностика позволяет выявить или уточнить такие проблемы, как нестабильность позвоночника, протрузии и грыжи межпозвоночных дисков, стенозы спинномозгового канала, изменения в суставах, которые могут быть незаметны, когда пациент лежит |
Ключевым параметром для закрытого томографа является диаметр туннеля, или апертура гентри. От этого показателя напрямую зависит комфорт пациента во время исследования. Чем шире туннель, тем свободнее чувствует себя человек. Так, у Siemens MAGNETOM Free.Max ширина — 80 см.
Помимо гентри, в конструкцию аппарата входят:
-
Стол пациента
Подвижная платформа, на которой располагается пациент. Стол перемещается внутрь и наружу туннеля, точно позиционируя исследуемую область тела в центре магнитного поля.
-
Система охлаждения
Сверхпроводящие магниты требуют постоянного охлаждения до экстремально низких температур (около –260 °C), что достигается с помощью жидких криогенов, таких как жидкий гелий. Такая сложная система циркуляции хладагента критически важна для бесперебойной работы томографа.
-
Компьютерный блок и операторская консоль
Это мозг системы. Мощный компьютер контролирует все процессы — от генерации магнитных полей и радиочастотных импульсов до сбора, обработки и реконструкции данных, полученных от катушек. На операторской консоли врач-радиолог или лаборант задает параметры сканирования, управляет аппаратом и просматривает полученные изображения.
Современные технологии в МРТ
Устройство и принцип работы МРТ постоянно совершенствуются. Одними из самых значимых инноваций последних лет являются безгелиевые системы.
Как мы писали выше, система охлаждения очень важна для работы аппарата. Она требует больших объемов жидкого гелия, который постепенно испаряется и нуждается в дозаправке. Обязательно также наличие квенч-трубы для безопасного сброса гелия в случае аварии (квенча). Однако новые технологии предлагают более надежные и экономичные решения.
Например, Philips Ingenia Ambition 1,5 Тл, выпущенный в 2018 году, работает на полностью герметичном магните BlueSeal. Он требует всего 7 литров жидкого гелия — это менее 0,5% от объема, необходимого для большинства других систем. Главное преимущество в том, что гелий в этой системе не испаряется и, соответственно, дозаправка не требуется. Это значительно минимизирует количество и время простоев при непредвиденных ситуациях, например при застревании предметов в магните, квенче или выходе из строя традиционной криогенной системы.
Безопасность технологии МРТ
Одно из ключевых преимуществ МРТ — отсутствие ионизирующего излучения. В отличие от компьютерной томографии (КТ) или рентгена, МРТ не использует рентгеновские лучи. Это исключает лучевую нагрузку на пациента и медицинский персонал. Такой метод диагностики предпочтительнее для детей, беременных и тех, кому требуются частые повторные исследования.
Тем не менее у метода МРТ есть свои особенности:
-
Наличие металлических имплантатов
Кардиостимуляторы, некоторые виды стентов, слуховые имплантаты, металлические осколки, клипсы на сосудах головного мозга — все это может быть небезопасным в сильном магнитном поле. Перед процедурой необходима консультация с врачом.
-
Большие татуировки с металлическими красителями
В редких случаях могут вызывать нагрев или раздражение.
-
Клаустрофобия
Для пациентов с боязнью замкнутых пространств могут применяться открытые или широкоапертурные системы, а также медикаментозная седация.
-
Невозможность сохранять неподвижность
Чтобы получить четкие изображения, важно лежать неподвижно. При сильных болях и нервных расстройствах или для детей часто требуется седация.
Заключение
Мы подробно рассмотрели устройство и принцип работы томографа, от его основных компонентов до передовых технологий и аспектов безопасности. Если вы выбираете МРТ-оборудование для вашей клиники, обращайтесь в ТД «Пульс». Компания доказала свою надежность, успешно завершив более 73 проектов по всей России. Наши специалисты помогут найти вам оптимальное решение, учитывая потребности и бюджет.