[ { "id": 1, "label": "100%×150_Branding_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "ezfl" } } }, { "id": 2, "label": "1200х400", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "ezfn" } } }, { "id": 3, "label": "240х200 _ТГБ_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "i", "ps": "cndo", "p2": "fizc" } } }, { "id": 4, "label": "240х200_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "i", "ps": "cndo", "p2": "flbq" } } }, { "id": 5, "label": "300x500_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "ezfk" } } }, { "id": 6, "disable": true, "label": "1180х250_Interpool_баннер над комментариями_Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "clmf", "p2": "ffyh" } } }, { "id": 7, "disable": true, "label": "Article Footer 100%_desktop_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fjxb" } } }, { "id": 8, "label": "Fullscreen Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "fjoh" } } }, { "id": 9, "label": "Fullscreen Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "fjog" } } }, { "id": 10, "disable": true, "label": "Native Partner Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyb" } } }, { "id": 11, "disable": true, "label": "Native Partner Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyc" } } }, { "id": 12, "label": "Кнопка в шапке", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "fdhx" } } }, { "id": 13, "label": "DM InPage Video PartnerCode", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox_method": "create", "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "cndo", "p2": "flvn" } } } ] { "gtm": "GTM-NDH47H" }
{ "author_name": "Александр Фаст", "author_type": "self", "tags": [], "comments": 7, "likes": 23, "favorites": 2, "is_advertisement": false, "section": "default" }
306

Повороты водорода

Если вы когда-нибудь задавались вопросом «Что такое МРТ?», то у Проекта Fleming есть для вас очень качественный ответ, а именно — новый материал о том, как была изобретена технология магнитно-резонансной томографии и в чем состоят ее основные принципы

Пожалуй, каждый, кто хоть раз проходил обследование в больнице, так или иначе сталкивался с процедурой, называемой магнитно-резонансной томографией или МРТ. Широкое распространение этого метода исследования продиктовано рядом веских причин: МРТ позволяет получить наиболее четкое изображение тканей и органов человеческого тела, что является важным аспектом диагностики, а затем и лечения многих заболеваний, при этом организм обследуемого получает значительно меньшую нагрузку, чем при проведении лучевой диагностики или введении контрастных веществ. Кроме того, такое исследование не требует специальной подготовки, такой как ограничение приема пищи (за исключением МРТ органов брюшной полости).

Но такие широкие возможности открылись перед медициной совсем недавно, поскольку появление этого метода исследования связано с открытием явления ядерно-магнитного резонанса.

Ядерный магнитный резонанс – не совсем ядерный в том смысле, в котором мы привыкли думать. ЯМР – это поглощение ядром электромагнитной энергии, связанное с изменением положения его магнитного момента в пространстве, а магнитный момент является обусловленным вращением ядра. Изучение ЯМР началось ещё с 20-х годов ХХ века, когда были поставлены первые опыты и выдвинуты гипотезы о наличии магнитных моментов.

В 1922 г. Отто Штерн и Вальтер Герлах поставили первый опыт по изучению воздействия магнитного поля на ядро, «стреляя» пучками атомов серебра через постоянный магнит и «ловили» атомы на фотопластинке, которую они расположили позади магнита. Исследователи предполагали, что магнитные моменты в ядрах расположены хаотично, поэтому ожидали увидеть на фотопластинке, в которую прилетали атомы, большое пятно округлой формы. Однако результаты опыта их очень удивили. Физики увидели на пластинке две узкие полосы и сделали вывод, что магнитные моменты ядер принимают только два значения.

В 1930-е годы американский ученый Исидор Айзек Раби проводил исследования природы сил, связывающих протоны в атомном ядре. Эксперименты с молекулярными пучками проводились сначала на атомах натрия, затем команда Раби перешла на дейтерий, который является одним из изотопов водорода.

Группа ученых из Гамбурга, в которую входил Отто Штерн, заметила, что дейтерий ведёт себя совсем не так, как должен был вести себя обычный водород. Корнелис Гортер предложил Раби использовать метод колебаний магнитного поля, чтобы объяснить парадоксальный результат. Полученные выводы поразили всех: магнитные моменты протона и дейтрона не имели целых значений.

После череды сложных вычислений Раби выдвинул гипотезу о несимметричной форме дейтрона, натолкнувшую ученое сообщество на мысль о ядерной природе сил связывания частиц, составлявших ядро атома. За использование в своих опытах метода колебаний магнитного поля в 1944 г. он получил Нобелевскую премию.

В 1945 г. Феликс Блох и Эдвард Перселл получили ЯМР в жидкостях и твердых веществах. Было установлено, что различные атомы, находясь в разных фрагментах молекулы, имеют различные частоты резонанса, что позволяло более точно отличать молекулы друг от друга. Измерив значения резонанса атомов в веществах с известной структурой, американцы сочли возможным применение этих значений для определения структуры неизвестных веществ. Так ЯМР стал основным методом спектроскопии. Однако на этом история ЯМР не закончилась.

В 1971-ом аспирант Гарвардского университета Роберт Дамадьян в статье журнала Science писал, что опухоли и нормальные ткани по-разному реагируют на ядерный магнитный резонанс в силу значительных отличий в строении соединений, характерных для нормальной и патологической клетки, и впервые предложил использовать этот механизм для ранней диагностики рака. В 1974-ом Дамадьян получил первый патент в области магнитно-резонансной томографии для диагностики злокачественных новообразований. Патент был получен в целях использования МРТ для «просмотра человеческого организма для определения локализации рака». Конкретный метод визуализации в результате такого просмотра при этом не был определен, а стало быть, исследование было трудоемким и малоприменимым.

Интересно, что годом основания магнитно-резонансной томографии принято считать 1973 год, когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия: примеры на основе магнитного резонанса» о том, как с помощью МРТ ему удалось получить изображение двух трубок, наполненных жидкостью.

Одной из основных проблем МРТ в то время была длительность получения изображения: для получения изображения разрешением 64*64 точки, требовалось до 20 минут, что было несовместимым с применением в практической медицине, где требуется не только точность, но и высокая скорость получения видимых итогов исследования.

Британский физик Питер Мэнсфилд с помощью ряда преобразований переводит магнитный сигнал в двухмерное изображение, и вскоре учёный представил эхо-планарную томографию (англ . echo–planar imaging), с её помощью которой стало возможным получение изображения в течение всего 20-50 миллисекунд. В ходе проверки метода выяснилось, что при использовании электромагнитного контура значительно повысилась мощность и эффективность работы.

На примере использования эхо-планарной и эхо-объёмной томографии были показаны открывающиеся перспективы медицинской визуализации, и за это Нобелевский комитет присудил Мэнсфилду и Лотербуру премию по физике в 2003 г., но ещё в 2002-м Дамадьян заявил: «Если бы я не родился, то МРТ существовала бы? Я так не думаю. А если бы не было Лотербура? Я бы рано или поздно докопался до сути дела!». Претензии Дамадьяна можно понять: формально, он впервые применил метод МРТ для диагностики, и вполне возможно, что если бы с Мэнсфилдом работал не Лотербур, а Дамадьян, то премия ушла бы американцу. New-York Times писали: «Данная проблема была предметом спора между Дамадьяном и Лотербуром и была известна в течение многих лет в академических кругах.

Существовали некоторые опасения, что Нобелевский комитет вообще не номинирует данное открытие на премию — за шведами водится репутация не жаловать неоднозначные открытия. 74-летний доктор Лотербур находится в плохом здравии, и комитет, возможно, решил, что его приз, который нельзя дать посмертно, нужно было бы предоставить за открытие теперь или никогда». Этот примечательный спор вошёл в историю как «Нобелевский скандал».

Разработкой магнитно-резонансного томографа занимались и в СССР, в 1984 г. Владиславом Ивановым был представлен проект первого советского томографа «Образ-1». Короткое время в Советском Союзе бытовал термин ЯМР-томография, который был заменён на МРТ в 1986 году в связи с развитием радиофобии в обществе после аварии на Чернобыльской АЭС. В новом термине исчезло упоминание о «ядерности» происхождения метода, что позволило ему безболезненно войти в повседневную медицинскую практику, однако и первоначальное название иногда употребляется в речи.

Так как же работает томограф? Томограф представляет собой огромный магнит (переменный или постоянный), который действует на атомы водорода, входящие в состав молекул воды. Основные компоненты любого МР-томографа:

* магнит, который создает внешнее постоянное магнитное поле. Одним из основных требований, предъявляемых к такому полю, является его однородность в центре тоннеля;

* градиентные катушки, которые создают слабое магнитное поле в трех направлениях в центре магнита, и позволяют выбрать область исследования;

* радиочастотные катушки, которые используются для создания электромагнитного возбуждения протонов в теле пациента (передающие катушки) и для регистрации ответа сгенерированного возбуждения (приемные катушки). Иногда приемные и передающие катушки совмещены в одну при исследовании определенных частей тела, например головы.

Магнит создаёт поле, в котором магнитные моменты атомов ориентируются вдоль магнитных линий, при этом поглощая часть энергии. После воздействия магнита происходит возврат спинов в исходное положение с отдачей энергии, называемый релаксацией. Энергия, поглощённая протонами, отдаётся не одновременно, т.е. требуется определённое время для возврата спина протона в исходное состояние. Время, за которое спин приближается к исходному состоянию, измеряется и на основании этого строится картинка, которую в итоге и видят врачи.

Основные направления МРТ – это диагностика заболеваний внутренних органов, определение локализации травм, гематом, опухолей, когда нет необходимости в диагностических операциях, и для каждой патологии требуется тот или иной вид изображения, а при различных видах сосудистой патологии могут использоваться контрасты, представляющие собой сложные молекулярные комплексы на основе редкоземельного металла гадолиния.

Очевидными плюсами МРТ являются безболезненность и точность метода: чувствительность аппарата позволяет без труда отличить разные виды мягких тканей. МРТ не оказывает влияния на организм человека, поэтому возможно многократное использование томографии. Однако высокая точность способствует возникновению двигательных артефактов: часто МРТ затягивается из-за смазанности изображения вследствие физиологических движений, присущих лёгким и сердцу. Также определенные ограничения налагают особенности состава некоторых тканей, например, из-за низкого содержания в костной ткани воды возникают трудности с визуализацией костей, и в таких случаях этот метод не информативен. Да и сами аппараты МРТ дороги из-за наличия в них редкоземельных металлов, таких как неодим, использующийся для создания мощных постоянных магнитов.

Проблемой становится также применение метода МРТ к пациентам, подключённым к аппаратам искусственной вентиляции лёгких, а в случае, если у человека имеется татуировка, сделанная с использованием чернил, содержащих соединения различных металлов, кардиостимулятор, любой другой прибор или металлический объект в теле, проведение МРТ становится невозможным. Многих молодых людей не удавалось спасти из-за татуировок, которые мешали проведению МРТ и могли нанести вред самому пациенту, а наиболее частым осложнением томографии в таких случаях являлись тяжелые ожоги.

Развитие новых технологий дает в руки врача все более совершенные инструменты для диагностики, лечения и профилактики самых разных заболеваний, но при этом каждый метод исследования имеет за собой ряд противопоказаний, которые могут сделать опасным для жизни даже самую безобидную на первый взгляд процедуру. Именно поэтому главным оружием врача в борьбе с болезнью являются знания и опыт, неотделимые друг от друга.

Популярные материалы
Показать еще
{ "is_needs_advanced_access": true }

Лучшие комментарии

Дискуссии по теме
доступны только владельцам клубного аккаунта

Купить за 75₽
Авторизоваться

Преимущества
клубного аккаунта

  • отсутствие рекламы
  • возможность писать комментарии и статьи
  • общение с членами клуба
Подробнее

Преимущества
клубного аккаунта

  • отсутствие рекламы
  • возможность читать и писать комментарии
  • общение с членами клуба
  • возможность создавать записи

Сколько это стоит?

Членство в клубе стоит всего 75₽ в месяц. Или даже дешевле при оплате за год.

Что такое клуб?

Клуб ТЖ это сообщество единомышленников. Мы любим читать новости, любим писать статьи, любим общаться друг с другом.

Вступить в клуб

Комментарии Комм.

Популярные

По порядку

Прямой эфир

Вы не против подписаться на важные новости от TJ?

Нет, не против