С момента открытия в 1945 г. явления ядерного магнитного резонанса прошло уже более 50 лет. За это время метод, открытый и разработанный физиками для решения задач, связанных, прежде всего, с установлением структуры молекул и изучением механизмов химических реакций в растворах и конденсированных средах, нашел столь успешное применение и развитие в биологии и медицине, что завоевал ведущее положение среди таких широко известных методов диагностики, как рентгеновская компьютерная томография, ультразвуковое обследование и позитронная эмиссионная томография. Каждый из этих методов обладает преимуществами и, несомненно, не лишен недостатков.

		Основные преимущества метода МР-томографии    состоят в следующем: Полностью отсутствует лучевая нагрузка, что немаловажно при обследовании тяжелобольных пациентов. При проведении большинства исследований нет необходимости в применении контрастных веществ. При обследовании получается изображение в любой плоскости и одновременно в нескольких проекциях, включая три ортогональные анатомические. Метод обладает исключительно высокой разрешающей способностью контрастирования мягких тканей
З.З. РОЖКОВА, ведущий научный сотрудник клинико-диагностического центра «Здоровье пожилых людей» АМН Украины.

Перечисленные свойства метода МР-томографии выгодно отличают его от рентгеновской компьютерной томографии и радиоизотопного сканирования, применение которых связано с лучевой нагрузкой и получением изображения лишь в одной плоскости.

Имеется ряд ограничений, свойственных ультразвуковому обследованию, в том числе проблема «окна», не позволяющая, например, при исследовании сердца отчетливо визуализировать его правые отделы. Кроме того, ультразвуковое обследование органов брюшной полости и забрюшинного пространства предполагает проведение специальной подготовки больного. Определенные трудности могут быть связаны с чрезмерным отложением жира, а изображения могут содержать артефакты за счет перистальтики кишечника. Метод МР-томографии лишен всех перечисленных недостатков.

В результате МР-томографического обследования получаются послойные изображения, в точности отражающие анатомию органов и тканей. Такое изображение подобно картине пироговских срезов, причем на изображении отчетливо видны сосуды, поскольку кровь является естественным контрастом. Ангиография — одна из бурно развивающихся в последние годы областей МР-томографии — нашла широкое применение в нейрохирургии в качестве весьма информативного метода диагностики.

Качество МР-томограмм и, следовательно, возможность их использования в диагностике, определяют следующие характеристики:

Степень контрастирования. Пространственное разрешение. Качество изображения, зависящее от отношения сигнал/ шум. Отсутствие артефактов. Время, необходимое для проведения обследования.

Отличительной особенностью МР-томографии является разрешение по контрасту. Несмотря на то, что все биологические ткани состоят из молекул, содержащих атомы водорода, сигнал ЯМР, по которому строится изображение, в основном определяется протонами воды —внутри- и внеклеточной. Это связано с тем, что вода присутствует в организме в очень высокой концентрации. Кроме того, для высокомолекулярных соединений и для молекул, входящих в состав макроструктур, соответствующие резонансные линии оказываются сильно уширенными, что существенно сокращает возможности их детектирования. Поэтому наряду с водой вклад в сигнал ЯМР дают малые водородсодержащие молекулы, а также молекулы, обладающие высокой степенью подвижности, такие, как липиды, причем вклад тех или иных молекул в суммарный сигнал пропорционален их концентрации.

Очевидно, что содержание воды в различных тканях будет сказываться на интенсивности сигнала ЯМР этих тканей. Патологические изменения в тканях также отражаются на содержании воды. Еще более существенным параметром является значение времени спиновой релаксации протонов воды в различных тканях, поскольку эта величина отражает взаимодействие молекул воды с молекулярными компонентами клетки.

Как правило, амплитуда сигнала ЯМР зависит от всех трех параметров: спиновой плотности, времени спин-решеточной и времени спин-спиновой релаксации. С помощью специальных методов исследования можно учесть влияние этих факторов на величины, определяющие контраст изображения, и, соответственно варьировать его в широких пределах. Остальные параметры, определяющие качество изображения, как правило, связаны между собой.

Если задать определенное отношение сигнал/шум, то величина пространственного разрешения будет зависеть от соотношения между точностью, которая может быть достигнута в данном исследовании, и временем, необходимым для его проведения. Например, пространственное разрешение по одной из координат — линейное разрешение — можно увеличить в два раза, удвоив амплитуду градиента. При этом интенсивность сигнала от элемента изображения, т.е. отношение сигнал/шум, уменьшится в четыре раза. Если же необходимо провести измерение с постоянным значением отношения сигнал/шум, то в данном примере следует провести измерение шестнадцать раз и усреднить результат по всем измерениям.

Таким образом, время проведения измерения при увеличении линейного разрешения в два раза при постоянной толщине слоя увеличивается в шестнадцать раз. Если же требуется увеличить в два раза разрешение в третьем измерении, например, при получении трехмерного изображения, сократив в два раза толщину выделенного слоя при сохранении постоянным значения отношения сигнал/шум, время регистрации возрастет в четыре раза, т.е. при удвоении линейного разрешения в каждом из трех пространственных измерений полное время проведения исследования возрастет в шестьдесят четыре раза.

Современные МР-томографы с напряженностью постоянного магнитного поля 1,5 Т позволяют получать изображения с пространственным разрешением менее 1 мм за 6—8 минут и, что особенно ценно для диагностики ряда тяжелых заболеваний, одновременно проводить в зоне интереса ЯМР-спектроскопическое исследование in vivo.

Какие возможности представляет МР-томография
для анализа изображений?

Прежде всего, это возможность проведения качественного и количественного анализов. Качественный анализ позволяет определить наличие и топику патологического очага практически в 100% случаев. Кроме того, качественный анализ определяет структуру очага, что составляет специфичность метода МР-томографии, т.к. позволяет провести дифференциальную диагностику по следующим критериям:

Контраст сигнала со здоровой тканью. Структура опухоли (наличие кровоизлияния, зон кальцификации, зон активного роста). Края опухоли. Наличие и распространенность перифокального отека. Кровоснабжение опухоли и ее взаимоотношение с сосудами. Перераспределение интенсивности сигнала от различных зон опухоли при использовании контрастных веществ. Косвенные признаки опухоли (деформация и компрессия соседних структур).

Специфичность метода может быть повышена за счет проведения количественного анализа МР-изображений. Метод позволяет рассчитать величину интенсивности сигнала ЯМР от исследуемого объекта, значения времен релаксации и протонной плотности. Изображение может быть построено по значениям как времени релаксации, так и по значениям протонной плотности. Эти величины составляют так называемые тканевые характеристики и могут быть использованы для уточнения диагноза.

Важнейшими по диагностической ценности областями применения метода МР-томографии являются нейроонкология, нейрохирургия и невропатология. Головной мозг идеально визуализируется на МР-томограммах. При этом можно определить не только наличие патологического очага, но и тонкие структурные изменения ткани головного мозга, например выраженность атрофического процесса, наличие и плотность очагов демиелинизации, степень выраженности гидроцефалии и т.д.

К приоритетным областям применения МР-томографии следует отнести эндокринологию, травматологию, нефрологию, урологию, гинекологию, гастроэнтерологию. Не менее успешно МР-томография применяется при исследовании сердечно-сосудистой системы. С помощью МР-томограмм отчетливо просматриваются структуры сердца, толщина стенок и перегородок, размеры камер. Возможно определять массу миокарда, функциональные показатели работы сердца, такие как фракция выброса, диастолический и систолический объемы. Благодаря имеющейся в современных томографах системы синхронизации с сердечной деятельностью, можно получать информацию о функциональных показателях в различные фазы сердечного цикла. Возможность визуализации правых отделов сердца является существенным достоинством МР-томографии по сравнению с ультразвуковым обследованием.

При получении изображений органов области средостения используется синхронизация как по сердечной деятельности, так и по частоте дыхания, что позволяет уменьшить артефакты от движения сердца и грудной клетки. Кровь внутри сердечных камер и крупных сосудов выполняет роль естественного контраста и обычно характеризуется низкоинтенсивным сигналом при скорости кровотока более 1см/с. Интенсивность сигнала, помимо скорости кровотока, зависит также от выбранного метода исследования, от направления и природы потока, интервала между импульсами, от величины временного интервала формирования сигнала эха, толщины среза и ориентации его по отношению к кровотоку. Приведенные свойства МР-изображения позволяют использовать данный метод для выявления патологии крупных сосудов, включая стеноз, обтурацию, аневризму.