Магнитно-резонансная томография. 
Применение постоянных магнитов в ветеринарии

Магнитно-резонансная томография — один из вариантов магнитно-резонансной интроскопии. МРТ позволяет получать изображение любых слоев тела животного. Большинство современных МР-томографов «настроено» на регистрацию радиосигналов ядер водорода, находящихся в тканевой жидкости или жировой ткани. Поэтому МР-томограмма представляет собой картину пространственного магнитного поля. Магнит полый, в нем имеется туннель, в котором располагается пациент. Стол для пациента имеет автоматическую систему управления движением в продольном и вертикальном направлении. Для радиоволнового возбуждения ядер водорода и наведения эффекта спина внутри основного магнита дополнительно устанавливают высокочастотную катушку, которая одновременно является и приемником сигнала релаксации. С помощью специальных катушек накладывают дополнительное магнитное поле, которое служит для кодирования МР-сигналов от пациента. При воздействии радиочастотных импульсов на прецессирующие в магнитном поле протоны происходит их резонансное возбуждение и поглощение энергии. При этом резонансная частота пропорциональна силе приложенного статического поля. После окончания импульса совершается релаксация протонов: они возвращаются в исходное положение, что сопровождается выделением энергии в виде МР-сигнала. Этот сигнал подается на компьютер для анализа. МР-установки включают в себя мощные высокопроизводительные компьютеры.

В современных системах МР-томографов для создания постоянного магнитного поля применяют либо резистивные магниты больших размеров, либо сверхпроводящие магниты. Резистивные магниты дают сравнительно невысокую напряженность магнитного поля — около 0,2−0,3 Тл. Установки с такими магнитами имеют небольшие размеры, могут быть размещены в таком же помещении, как рентгенологический кабинет, удобны в эксплуатации. Для МР-спектроскопии они непригодны.

Сверхпроводящие магниты обеспечивают напряженность магнитного поля до 30 Тл и более. Однако они требуют глубокого охлаждения — до —269°, что достигается помещением магнита в камеру с жидким гелием. Та, в свою очередь, находится в камере с жидким азотом, температура которого —196°, и затем в наружной вакуумной камере. К размещению такого МР-томографа в лечебном учреждении предъявляются очень строгие требования. Необходимы отдельные помещения, тщательно экранированные от внешних магнитных и радиочастотных полей. Но последние достижения физики в области сверхпроводящих материалов позволят добиться значительного прогресса в конструировании МР-томографов с высокой напряженностью магнитного поля.

Для того чтобы получить изображение определенного слоя тканей, градиенты поля вращают вокруг больного (подобно тому, как вращается рентгеновский излучатель при компьютерной томографии). Фактически осуществляется сканирование тела. Полученные сигналы преобразуются в цифровые и поступают в память компьютера. Характер МР-изображения определяется тремя факторами: плотностью протонов (то есть концентрацией ядер водорода), временем релаксации Т1 (спин-решетчатой) и временем релаксации Т2 (спин-спиновой).

При этом основной вклад в создание изображения вносит анализ времени релаксации, а не протонной плотности. Так, серое и белое вещество головного мозга отличаются по концентрации воды всего на 10%, в то время как продолжительность релаксации в них протонов разнится в 11/2 раза.

Существует ряд способов получения МР-томограмм. Их различие заключается в порядке и характере генерации радиочастотных импульсов, методах анализа МР-сигналов. Наибольшее распространение имеют два способа: спин-решетчатый и спин-эховый. При спин-решетчатом анализируют главным образом время релаксации T1. Различные ткани (серое и белое вещество головного мозга, спинномозговая жидкость, опухолевая ткань, хрящ, мышцы и т. д.) имеют в своем составе протоны с разным временем релаксации T1. С продолжительностью T1 связана величина МР-сигнала: чем короче T1, тем сильнее МР-сигнал и тем светлее выглядит данное место изображения на телемониторе. Жировая ткань на МР-томограммах белая, вслед за ней идут головной и спинной мозг, плотные внутренние органы, сосудистые стенки и мышцы. Воздух, кости и кальцификаты практически не дают МР-сигнала и поэтому отображаются черным цветом. В свою очередь, мозговая ткань также имеет неоднородное время Т1 — у белого вещества оно иное, чем у серого. T1 опухолевой ткани отличается от T1 одноименной нормальной ткани. Указанные взаимоотношения времени релаксации T1 создают предпосылки для визуализации нормальных и измененных тканей на МР-томограммах.

При другом способе МР-томографии, названном спин-эховым, на пациента направляют серию радиочастотных сигналов, поворачивающих прецессирующие протоны на 90°. Вслед за прекращением импульсов регистрируют ответные МР-сигналы. Однако интенсивность ответного сигнала по-иному связана с продолжительностью Т2: чем короче Т2, тем слабее сигнал и, следовательно, ниже яркость свечения экрана телемонитора. Таким образом, итоговая картина МРТ по способу Т2 противоположна МРТ по способу T1 (как негатив позитиву). При МРТ, как при рентгенологическом исследовании, можно применять искусственное контрастирование тканей. С этой целью используют химические вещества, содержащие ядра с нечетным числом протонов и нейтронов, например соединения фтора, или же парамагнетики, которые изменяют время релаксации воды и тем самым усиливают контрастность изображения на МР-томограммах. МР-томография — исключительно ценный метод исследования.

Он позволяет получать изображение тонких слоев тела в любом сечении — во фронтальной, сагиттальной, аксиальной и косых плоскостях. Можно реконструировать объемные изображения органов, синхронизировать получение томограмм с зубцами электрокардиограммы. Исследование не обременительно для больного и не сопровождается никакими ощущениями и осложнениями. На МР-томограммах лучше, чем на компьютерных томограммах, отображаются мягкие ткани: мышцы, жировые прослойки, хрящи, сосуды. Можно получить изображение сосудов, не вводя в них контрастное вещество (МР-ангиография). Вследствие небольшого содержания воды в костной ткани последняя не создает экранирующего эффекта, как при рентгеновской компьютерной томографии, то есть не мешает изображению, например, спинного мозга, межпозвонковых дисков и т. д. Конечно, ядра водорода содержатся не только в воде, но в костной ткани они фиксированы в очень больших молекулах и плотных структурах и не являются помехой при МР-томографии. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что препятствием для МР-интроскопии, связанной с воздействием сильного магнитного поля, является наличие у пациента металлических инородных тел в тканях (в том числе металлических клипс после хирургических операций), чипов.

Обследование одной анатомической области методом МРТ включает выполнение нескольких так называемых импульсных последовательностей. Различные импульсные последовательности позволяют получить специфические характеристики тканей, оценить относительное содержание жидкости, жира, белковых структур или парамагнитных элементов (железо, медь, марганец и др.). Стандартные протоколы МРТ включают в себя Т1-взвешенные изображения (чувствительные к наличию жира или крови) и Т2-взвешенные изображения (чувствительные к отеку и инфильтрации) в 2−3 плоскостях. Структуры, практически не содержащие протонов (кортикальная кость, кальцификаты, фиброзно-хрящевая ткань), а также артериальный кровоток имеют низкую интенсивность сигнала и на Т1-, и на Т2-взвешенных изображениях. Время проведения исследования обычно составляет от 20 до 40 минут в зависимости от анатомической области и клинической ситуации.

При исследованиях спинного мозга и межпозвонковых дисков в шейном и грудном отделах МРТ предпочтительнее, чем КТ, так как она позволяет получать сагиттальные срезы, не дает артефакты от костных структур и не требует введения контрастных средств. 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.

Характер интенсивности сигнала в МРТ определяется в основном четырьмя 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. Магнитно-резонансная томография назначается в диагностически сложных случаях.