У 1956 році в Мюнхені в Німеччині було утворено міжнародна електротехнічна комісія «Суспільство Тесла». Всі машини МРТ відкалібровані в одиницях "Тесла". Сила магнітного поля вимірюється в Тесла або в одиницях Гаусс. Чим сильніше магнітне поле. тим більша кількість радіосигналів, які можуть бути отримані з атомів тіла і, отже, тим вище якість зображення МРТ. 1 Тесла = 10000 Гаусс
У 1937 році професор Колумбійського університету Ісидор І. Рабі, працюючи в Пупінской фізичної лабораторії в Колумбійському університеті, Нью-Йорк, зазначив квантове явище, яке було названо ядерно-магнітним резонансом (ЯМР). Він з'ясував. що атомні ядра відзначають свою присутність за рахунок поглинання або випромінювання радіохвиль при впливі досить сильного магнітного поля.
Професор Ісидор І. Рабі отримав Нобелівську премію за свою роботу. У 1973 році Павло Лотербур, хімік і дослідник ЯМР з Університету штату Нью-Йорк, отримав перше ЯМР зображення.
Раймонд Дамадіан, лікар і експериментатор, працюючи в Даунстейтовском медичному центрі Брукліна, виявив, що сигнал водню в ракової тканини відрізняється від здорової тканини, тому що пухлини містять більше води. Чим більше води, тим більше атомів водню. Після виключення апарату МРТ, залишкові коливання радіохвиль від ракової тканини тривають довше, ніж від здорової тканини.
Принцип роботи МРТ
Магнітно-резонансна томографія є медичним діагностичним методом, який створює зображення тканин і органів людського тіла з використанням принципу ядерного магнітного резонансу. МРТ може генерувати зображення тонкого зрізу тканини будь-якій частині людського тіла - під будь-яким кутом і напрямком. МРТ дозволяє отримати зображення людських органів і тканин за допомогою електромагнітного поля.
МРТ створює сильне магнітне поле, а в організмі людини є своєрідні маленькі біологічні "магніти", що складаються з намагнічених протонів, що входять до складу атомів водню. Протони є основним елементом магнітних властивостей тканин організму.
По-перше, МРТ створює стійкий стан магнетизму в людському тілі, коли тіло поміщено в постійне магнітне поле. По-друге, МРТ стимулює організм за допомогою радіохвиль, що змінює стаціонарну орієнтацію протонів. По-третє. апарат зупиняє радіохвилі і реєструє електромагнітну трансмісію організму. По-четверте. переданий сигнал використовуються для побудови внутрішніх зображень тіла за допомогою обробки інформації на комп'ютері.
МРТ зображення не є фотографічним. Це, насправді, комп'ютеризована карта або зображення радіосигналів, випромінюваних людським тілом. МРТ перевершує за своїми можливостями комп'ютерну томографію, так як не використовується іонізуюче випромінювання як при КТ, а принцип роботи заснований на використанні нешкідливих електромагнітних хвиль.
Потужність магнітного поля
Магнітно-резонансна томографія (МРТ) є багатоплощинних методом візуалізації, заснованому на взаємодії між радіочастотним електромагнітним полем і деякими атомними ядрами в тілі людини (зазвичай водню), після приміщення тіла в сильне магнітне поле. Цей метод візуалізації особливо якісно візуалізує м'які тканини. Якість МРТ залежить не тільки від напруженості поля (вище 1 Тл вважається високим полем), а й від вибору котушки, використання контрасту, параметрів дослідження, досвіду фахівця, що оцінює отримане зображення і міг би визначити наявність патології. Введення внутрішньовенно контрасту (гадолінію) часто використовується при МРТ дослідженнях. В даний час в МРТ апаратах використовується поле потужністю від 0.1 до 3.0 Т. Останніми роками з'явилися також томографи потужністю 7 Т, але їх застосування в клініці поки знаходиться в стадії випробувань.
У клінічній практиці для апаратів застосовують наступну градацію апаратів за проектною потужністю:
- Низькопольні від 0.1 до 0.5 Т
- Середньопольні від 0.5 до 0.9 Т
- Високопольні вище 1 Т
- Понад високопольні 3.0 і 7.0 Т
Також поділяють апарати на відкритого типу і закритого (тунельного типу).
До останнього часу апарати відкритого типу були представлені тільки низькопідлоговими апаратами, але в даний час вже випускаються і активно використовуються апарати МРТ відкритого типу з високим полем (1 Т і більше). Крім того, з'явилися апарати для проведення досліджень пацієнта у вертикальному положенні або сидячи. Різноманітність різних видів апаратів МРТ дозволяє дуже широко використовувати цей метод діагностики для визначення морфологічних змін або функціональних порушень при різних патологічних станах.
Всі апарати можна умовно розділити на низькою підлогою і високопольні або відкритого або тунельного типу.
Нерідко пацієнтові важко зробити вибір між проведенням дослідження на низькопідлоговий або високопольні апаратах. Але між низькопідлоговими і високопольні апаратами існує значна різниця.
Відкриті (з низькою підлогою) сканери дають низьку якість зображень, і деякі дослідження для уточнення діагнозу доводиться повторювати після низькопольних апаратів на високопольних апаратах. Високопольні МРТ апарати з напруженістю магнітного поля (1 - 1,5-3.0 Тесла) забезпечують високу роздільну здатність, яке дозволяє візуалізувати більш детально структуру органів і тканин. Низькопольні апарати МРТ зазвичай мають потужність магнітного поля від 0.23 до 0.5 Тесла. Чим вище напруженість магнітного поля, тим краще візуалізація і більш швидше відбувається сканування. Існує пряма пропорція між збільшенням потужності магнітного поля і якістю візуалізації тканин.
МР апарати сканують тіло шарами (зрізами). Чим вище магнітне поле, тим зрізи тонше, що дозволяє отримати більш детальну морфологічну картину тканин і, таким чином, більш точно поставити діагноз.
Високопольні МРТ вимагають менше часу на проведення дослідження, завдяки вищому магнітному полю. Високопольні МРТ сканують тіло в півтора-два рази швидше, ніж апарати з низькою підлогою (відкритого типу). Це дуже важливо, тому що при тривалому дослідженні ймовірність руху пацієнта і появи артефактів зображення збільшується.
Високопольні МРТ апарати забезпечують самі передові методи візуалізації, деякі з яких не можуть бути виконані на апаратах з низьким магнітним полем.
Високопольні апарати МРТ постійно удосконалюються для забезпечення більшого комфорту для пацієнта і зменшення занепокоєння пацієнта під час проведення дослідження. В останні роки були розроблені нові МРТ сканери з істотно більш короткою трубкою, що дозволяє голові пацієнта бути зовні отвори магніту при виконанні ряду досліджень. Отвір магніту розширено в кінці трубки, що зменшує у пацієнта почуття замкнутого простору, тому що голова пацієнта знаходиться на шляху до розширеного кінця. Крім того, отвір має велику ширину, ніж у більш ранній сконструйованих сканерів, що забезпечує більше простору навколо пацієнта під час проведення дослідження.
Проте, у високопольних апаратів є кілька мінусів:
- Клаустрофобія. Невеликий відсоток пацієнтів бояться замкнутого простору і не можуть перебувати всередині високопольні апарату. Переважній більшості цих пацієнтів буває досить прийняти легку седативну до проведення дослідження .Але при наявності вираженої клаустрофобії проведення дослідження на апаратах тунельного типу таким пацієнтам буває досить важко.
- Розмір. МРТ-апарати високопольні мають обмежений простір, і деякі пацієнти через великі розмірів тіла можуть бути занадто великі, щоб уміститися в тунелі МРТ апарату. Деякі високопольні МРТ мають також обмеження по вазі.
- Біль. Якщо у пацієнта є сильний больовий синдром у спині, шиї або інші симптоми то це ускладнює можливість пацієнта лежати нерухомо протягом тривалого періоду.
Тому, з низькою підлогою (відкритого типу) апарати МРТ можуть бути більш підходящим для деяких пацієнтів, наприклад, із щирою клаустрофобію або з великими розмірами тіла.