Основи магнітно-резонансної томографії

Магнітно-резонансна томографія - це один з наймолодших методів променевої діагностики. У його основі знаходиться феномен ядерно-магнітного резонансу, який відомий з 1946 року, коли F. Bloch та Е. Purcell показали, що деякі ядра, що знаходяться у магнітному полі, індукують електромагнітний сигнал під впливом радіочастотних імпульсів. У 1952 році за це відкриття явища магнітного резонансу їм була вручена Нобелівська премія.

Потім, у 2003 році Нобелівська премія з медицини була присуджена британському вченому Пітеру Менсфілду (Sir Peter Mansfield) та його американському колезі Полу Лотербуру (Paul Lauterbur) за дослідження у області магнітно-резонансної томографії. На початку сімдесятих років Пол Лотербур відкрив можливість одержати двомірне зображення завдяки створенню градієнта у магнітному полі. Аналізуючи характеристики радіохвиль, що випромінюються, він зміг визначити їхнє походження. Це дозволило створювати двомірні зображення, які не можна було одержати іншими методами.

Доктор Менсфілд розвинув дослідження Лотербура, встановивши, яким чином можна аналізувати сигнали, які подає у магнітному полі людський організм. Він створив математичний апарат, що дозволяє в найкоротший строк перетворювати ці сигнали у двомірне зображення.

Суперечок з приводу пріоритету відкриття магнітно-резонансної томографії було багато. Американський фізик Реймонд Дамадьян (Raymond Damadian) заявив, що саме він і є справжнім винахідником магнітно-резонансної томографії і творцем першого томографа, а премію одержали зовсім інші люди.

З іншої точки зору, принципи побудови магнітно-резонансних зображень людського тіла задовго до Реймонда Дамадьяна розробив Владислав Іванов (в даний час завідувач кафедрою вимірювальних технологій та комп'ютерної томографії СПбДУ точної механіки та оптики). Але головне, що дослідження, які у той час здавались суто теоретичними, через десятки років знайшли широке практичне застосування у клініці (з 80-х років XX століття).

Для отримання МР-сигналу та подальшого зображення використовуються постійне гомогенне магнітне поле та радіочастотний сигнал, який змінює магнітне поле.

Тому основними компонентами будь-якого МР-томографа є:

• магніт, який створює зовнішнє постійне магнітне поле з вектором магнітної індукції Вo; у системі СІ одиницею вимірювання магнітної індукції є 1 Тл (Тесла); для порівняння магнітне поле Землі складає приблизно 5x10^-5Тл; однією з основних вимог, що пред'являються до магнітного поля, є його однорідність у центрі тунелю;
• градієнтні котушки, які створюють слабке магнітне поле у трьох напрямках в центрі магніту, та дозволяють вибрати область дослідження;
• радіочастотні котушки, які використовуються для створення електромагнітного збудження протонів в тілі пацієнта (передавальні котушки) та для реєстрації відповіді згенерованого збудження (приймальні котушки). Іноді приймальні та передавальна котушки суміщені у одну при дослідженні різних частин тіла, наприклад голови.

При виконанні МРТ відбувається наступний ланцюжок подій.

1. Досліджуваний об'єкт вміщується у сильне магнітне поле.
2. Подається радіочастотний імпульс, після якого відбувається зміна внутрішньої намагніченості з поступовим його поверненням до початкового рівня.
3. Ці зміни намагніченості багаторазово зчитуються для кожної точки досліджуваного об'єкту.