Zinātniskie atklājumi un tehniskie izgudrojumi maina medicīnu, padarot daudzas procedūras drošākas un precīzākas. Magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) ir mūsdienīga metode, kā iegūt skaidrus cilvēka iekšējo orgānu un audu attēlus. Procedūras atšķirīgās iezīmes ir tādas, ka tā nerada starojuma slodzi uz ķermeni. Turklāt magnētiskās rezonanses attēlveidošana (MRI) veikta ar minimālu sagatavošanos. Šī metode ir absolūti droša cilvēkiem un nerada neērtības.
Magnētiskās rezonanses attēlveidošanas vēsture (MRI)ļoti plašs. Pirmās ierīces šīs procedūras veikšanai parādījās apmēram pirms 30 gadiem, taču tad tās vēl nebija tik jaudīgas. Pēdējo desmit gadu laikā zinātne ir panākusi ievērojamu izrāvienu, radot ierīces magnētiskās rezonanses attēlveidošanai. (MRI) jauda 1,5 un pat 3 teslas. Šādas jaudīgas ierīces biežāk tiek izmantotas pētniecības aktivitātēm, savukārt klīnikās parasti tiek izmantots aprīkojums ar jaudu aptuveni 1,0 Tesla.
Magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) veikšana mūsu klīnikā
Nodaļā ir moderns magnētiskās rezonanses tomogrāfs Philips Panorama 1.0 T (atvērtas apertūras tomogrāfs ar magnētiskā lauka intensitāti 1.0 Tesla). Panorama liela redzes lauka MRI sistēma ir paredzēta maksimālai ērtībai gan pacientiem, gan ārstiem. Tam ir plaši atvērts dizains, liels redzes lauks, plašs klīnisko indikāciju klāsts un augstas kvalitātes attēlveidošana. Turklāt ierīce ir aprīkota ar paramagnētisku sistēmu kontrastvielas bolus intravenozai ievadīšanai, kas palielina pētījuma diagnostisko vērtību.
Indikācijas MRI lietošanai:
- smadzeņu slimības (asinsvadu, iekaisuma, neoplastiskas un citas izcelsmes), ieskaitot mērķtiecīgus hipofīzes, orbītu, cerebellopontīna leņķa, deguna blakusdobumu pētījumus;
- attīstības anomālijas, galveno smadzeņu asinsvadu asinsvadu malformācijas - smadzeņu artēriju un vēnu MR angiogrāfija;
- mugurkaula slimības (deģeneratīvas-distrofiskas, iekaisīgas, neoplastiskas un citas ģenēzes);
- nazofarneksa, balsenes slimības, t.sk. kakla limfmezglu limfadenopātija;
- vēdera dobuma orgānu slimības (tostarp, lietojot hepatospecifisku kontrastvielu);
- žults ceļu izmeklēšana (MR-holangiopankreatogrāfija);
- iegurņa orgānu slimības (gan sievietes, gan vīrieši);
- locītavu slimības (ieskaitot traumatisku, iekaisīgu un neoplastisku ģenēzi).
Saistībā ar piena dziedzeru onkoloģisko slimību izplatību jāizceļ atsevišķs piena dziedzeru pētījums, kas ļauj identificēt nesataustāmus neoplastiskus procesus, noskaidrot mezglu veidojumu raksturu, atpazīt multifokālus bojājumus, kā arī novērtēt procesa izplatību. Papildus tiek izmantota MR-mamogrāfija, lai noskaidrotu implantu stāvokli.
Mācību laiks ir atkarīgs no pētāmās jomas un nepieciešamības pēc intravenozas kontrasta palielināšanas, vidēji no 30 līdz 60 minūtēm.
Iepriekšēja sagatavošana nepieciešami vēdera dobuma orgānu pētījumiem (tukšā dūšā), iegurņa orgānu izpētei (iepriekšēja resnās zarnas attīrīšana) un pētījumiem ar intravenozu kontrasta pastiprināšanu (vēlama iepriekšēja alergologa konsultācija un seruma kreatinīna līmeņa noskaidrošana ).
Kontrindikācijas MRI:
ABSOLŪTAS KONTRINDIKĀCIJAS
- Elektrokardiostimulatori, kohleārie implanti, cita veida stimulanti;
- insulīna sūkņi;
- Cava filtri un stenti no nezināma metāla;
- Metāla skavas traukos;
- Svešzemju metāla priekšmeti (mikroshēmas, lauskas, pīrsingi utt.).
RELATĪVĀS KONTRINDIKĀCIJAS
- Grūtniecība;
- Smags pacienta stāvoklis;
- Klaustrofobija.
Smadzeņu funkcionālā MRI ir kļuvusi plaši izplatīta kopš deviņdesmitajiem gadiem. Metodes ieviešana veicināja dažu ļaundabīgu audzēju (audzēju) atklāšanu, kurus ar citām metodēm ir grūtāk noteikt. Smadzeņu audu funkcionālās magnētiskās rezonanses pētījumu iezīmes ir asins piegādes izmaiņu novērtējums, ko izraisa muguras smadzeņu un smadzeņu nervu stimulācijas izmaiņas. Spēja iegūt augstas kvalitātes rezultātus ar MRI ir saistīta ar palielinātu asins plūsmu aktīvajā smadzeņu zonā.
Speciālisti pētīja smadzeņu garozas normālo aktivitāti, audu stāvokli audzējos, kas ļāva veikt patoloģijas diferenciāldiagnozi. MR signāla atšķirības normālos un patoloģiskos apstākļos padara neiroattēlveidošanu par neaizstājamu diagnostikas metodi.
Neiroattēlveidošana sāka attīstīties 1990. gadā, kad funkcionālo MRI sāka aktīvi izmantot smadzeņu veidojumu diagnosticēšanai augstās ticamības dēļ, pacienta starojuma trūkuma dēļ. Vienīgās metodes neērtības ir nepieciešamība ilgstoši uzturēties pacientam uz diagnostikas galda.
Smadzeņu funkcionālās MRI morfoloģiskie pamati
Glikoze nav nozīmīgs substrāts smadzeņu darbībai, taču tās neesamības gadījumā tiek traucēta nervu kanālu darbība, kas nodrošina smadzeņu audu fizioloģisko darbību.
Glikoze iekļūst šūnās caur traukiem. Tajā pašā laikā smadzenēs nonāk skābeklis, kas saistīts ar eritrocītu hemoglobīna molekulu. Skābekļa molekulas ir iesaistītas audu elpošanas procesos. Pēc skābekļa patēriņa smadzeņu šūnās notiek glikozes oksidēšanās. Bioķīmiskās reakcijas audu elpošanas laikā veicina audu magnetizācijas izmaiņas. Inducēto MRI procesu reģistrē programmatūra, kas ļauj iegūt trīsdimensiju attēlu, rūpīgi uzzīmējot katru detaļu.
Asins magnētisko īpašību izmaiņas notiek gandrīz visos ļaundabīgos smadzeņu audzējos. Programmatūra nosaka pārmērīgu asins plūsmu, salīdzinot ar parastajām vērtībām. Fizioloģiski atšķirīgs MR signāls tiek izsekots no cingulate garozas, talāma un bazālajiem ganglijiem.
Zemu plūsmu var redzēt parietālajās, sānu, frontālajās daivās. Šo zonu mikrocirkulācijas izmaiņas ievērojami maina signāla jutīgumu.
MRI funkcionālā diagnostika ir atkarīga no hemoglobīna stāvokļa un daudzuma pētāmajā apgabalā. Vielas molekula var saturēt skābekli vai tā alternatīvus aizstājējus. Spēcīga magnētiskā lauka ietekmē skābeklis svārstās, kas izkropļo signāla kvalitāti. Kanāla magnetizācija izraisa ātru skābekļa pussabrukšanas periodu. Spēcīga magnētiskā lauka iedarbība palielina vielas pussabrukšanas periodu.
Pamatojoties uz informāciju, var secināt, ka MR signāla kvalitāte ir augstāka smadzeņu zonās, kas ir piesātinātas ar skābekli. Ļaundabīgiem smadzeņu veidojumiem ir blīvs asinsvadu tīkls, tāpēc tie ir labi vizualizēti tomogrammās. Lai iegūtu kvalitatīvus rezultātus, magnētiskā lauka intensitātei jābūt virs 1,5 Teslas. Impulsu secība palielina pusperiodu.
MR signāla aktivitāti, kas reģistrēta no neironu aktivitātes, sauc par "hemodinamisko reakciju". Šis termins nosaka nervu procesu ātrumu. Parametra fizioloģiskā vērtība ir 1-2 sekundes. Šis intervāls ir nepietiekams kvalitatīvai diagnozei. Lai iegūtu labu vizualizāciju smadzeņu tilpuma veidojumu gadījumā, tiek veikta magnētiskās rezonanses diagnostika ar papildus stimulāciju ar glikozi. Pēc tā ieviešanas aktivitātes maksimums tiek novērots pēc 5 sekundēm.
MRI funkcionālā diagnoze smadzeņu vēža gadījumā
MRI izmantošana neiroradioloģijā paplašinās. Smadzeņu un muguras smadzeņu audzēju diagnosticēšanai tiek izmantots ne tikai funkcionāls pētījums. Nesen ir aktīvi izplatītas modernas metodes:
Perfūzijas svērtais;
difūzija;
Kontrasta piesātinājuma pētījums (BOLD).
Kontrastēšana BOLD pēc skābekļa padeves palīdz diagnosticēt sensorās, motorās garozas, Vernikas un Brokas runas perēkļu aktivitāti.
Metodes pamatā ir signāla reģistrācija pēc īpašas stimulācijas. MRI funkcionālā diagnostika salīdzinājumā ar citām metodēm (PET, emisijas CT, elektroencefalogrāfija) Funkcionālā MRI palīdz iegūt attēlu ar telpisku izšķirtspēju.
Lai saprastu smadzeņu grafiskā attēla būtību magnētiskās rezonanses attēlveidošanas laikā, mēs veicam smadzeņu audu attēlus pēc MRI pēc "neapstrādāto" attēlu nolasīšanas (a), apvienojot vairākas tomogrammas (b).
Smadzeņu garozas motoriskā aktivitāte pēc korelācijas koeficientu metodes izmantošanas ļauj iegūt rezultātu telpisku attēlu ar paaugstinātas magnētiskās aktivitātes zonu vizualizāciju. Brokas laukums funkcionālajā MRI tiek noteikts pēc "neapstrādātu" tomogrammu apstrādes. Korelācijas koeficientu stimulēšana palīdz ģenerēt signāla intensitātes attiecības grafiku noteiktā laika periodā.
Tālāk norādītajās tomogrammās ir izsekots attēls pacientam ar aplastisku ependimomu - audzēju ar paaugstinātu uzbudināmības nobīdi apgabalā, kas ir atbildīgs par funkcionālās smadzeņu garozas darbību.
Diagrammā ir redzamas aktīvās zonas, kurās ir lokalizēts ļaundabīgs audzējs. Pēc tomogrammas datu iegūšanas tika veikta starpsumma rezekcija, lai izgrieztu patoloģisko zonu.
Sekojošie MRI skenējumi parāda glioblastomu. Funkcionālā diagnostika ļauj kvalitatīvi vizualizēt šo veidojumu. Šajā zonā ir zona, kas ir atbildīga par labās rokas pirkstu darbību. Attēlos redzama palielināta aktivitāte apgabalos pēc glikozes stimulācijas. Glioblastomas funkcionālā magnētiskās rezonanses diagnostika šajā gadījumā ļāva precīzi vizualizēt veidojuma atrašanās vietu un lielumu. Vēža atrašanās vieta motorajā garozā novedīs pie labās rokas pirkstu kustību neveiksmes, kad smadzeņu garozā parādās netipiskas šūnas.
Ar dažiem veidojumiem smadzeņu funkcionālā MRI parāda vairākus desmitus dažādu attēlu, kas izriet no dinamiskām izmaiņām MR signālā ar kropļojumiem līdz 5%. Ar šādu šķirni ir grūti noteikt pareizo patoloģiskā veidojuma atrašanās vietu. Lai novērstu vizuālā novērtējuma subjektivitāti, nepieciešama "neapstrādātu" attēlu programmatūras apstrāde, kas iegūta, izmantojot statistikas metodes.
Lai iegūtu kvalitatīvus rezultātus MRI funkcionālajā diagnostikā salīdzinājumā ar tradicionālo analogu, nepieciešama pacienta palīdzība. Ar rūpīgu sagatavošanu tiek palielināts glikozes un skābekļa metabolisms, kas samazina viltus pozitīvu rezultātu, artefaktu skaitu.
Augsts magnētiskās rezonanses tomogrāfu tehniskais aprīkojums ļauj uzlabot attēlu.
Visizplatītākais funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošanas pielietojums ir smadzeņu garozas galveno darbības jomu - vizuālā, runas, motora - vizualizācija.
Smadzeņu funkcionālā MRI izmeklēšana - klīniskie eksperimenti
Kortikālo zonu vizuālā stimulācija, izmantojot funkcionālo MRI saskaņā ar J. Belliveau metodi, ietver vizuālo stimulāciju, izmantojot bolus kontrastu ar gadolīniju. Šī pieeja ļauj reģistrēt atbalss signāla kritumu, ko izraisa atšķirīga jutība starp kontrastu, kas iet caur traukiem un apkārtējiem audiem.
Klīniskajos pētījumos konstatēts, ka garozas zonu vizuālo stimulāciju gaismā un tumsā papildina aktivitātes atšķirība par aptuveni 30%. Šie dati tika iegūti pētījumos ar dzīvniekiem.
Eksperimentu pamatā bija metode signāla noteikšanai, kas iegūts no deoksihemoglobīna, kam piemīt paramagnētiskas spējas. Pirmajās 5 minūtēs pēc smadzeņu darbības stimulēšanas ar glikozi tiek aktivizēts anaerobās glikolīzes process.
Stimulācija palielina neironu perfūzijas aktivitāti, jo mikrocirkulācija pēc glikozes uzņemšanas ievērojami uzlabojas, jo samazinās deoksihemoglobīna - vielas, kas pārnēsā oglekļa dioksīdu, koncentrācija.
Uz T2 svērtajām tomogrammām tiek novērota signāla aktivitātes palielināšanās - paņēmienu sauc par BOLD-kontrastu.
Šis funkcionālās kontrastēšanas paņēmiens nav ideāls. Plānojot audzēju neiroķirurģiskas operācijas, nepieciešamas kārtējās un funkcionālās pārbaudes.
Funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošanas sarežģītība ir saistīta ar nepieciešamību pacientam veikt aktivizēšanas darbības. Lai to izdarītu, izmantojot domofonu, operators pārraida uzdevumu, kas personai jāveic ļoti rūpīgi.
Pirms funkcionālās MRI pārbaudes pacients ir jāapmāca. Iepriekš nepieciešama garīgā atpūta, fiziskās aktivitātes sagatavošana.
Rezultātu statistiskā apstrāde, ja tā tiek veikta pareizi, ļauj rūpīgi izpētīt "neapstrādātās" tomogrammas, pēc tām izveidot trīsdimensiju attēlu. Lai kompetenti novērtētu vērtības, ir jāveic ne tikai strukturāls, bet arī funkcionāls smadzeņu garozas stāvokļa novērtējums. Izmeklējuma rezultātus vienlaikus izvērtē neiroķirurgs un neirologs.
MRI ar funkcionāliem testiem ieviešanu masu medicīnas praksē nepieļauj šādi ierobežojumi:
1. Augstas prasības tomogrāfam;
2. standartizētas izstrādes trūkums attiecībā uz uzdevumiem;
3. Nepatiesu rezultātu, artefaktu parādīšanās;
4. Personas patvaļīgu kustību veikšana;
5. Metāla priekšmetu klātbūtne ķermenī;
6. Nepieciešamība pēc papildu audio un vizuāliem stimuliem;
7. Augsta metālu jutība pret atbalss-plaknes sekvencēm.
Uzskaitītās kontrindikācijas ierobežo pētījuma apjomu, taču tās var novērst, rūpīgi izstrādājot ieteikumus MRI.
Funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošanas galvenie mērķi:
Patoloģiskā fokusa lokalizācijas analīze, lai prognozētu ķirurģiskas iejaukšanās gaitu audzējā, novērtētu funkcionālo aktivitāti;
Kraniotomijas plānošana zonās, kas atrodas tālu no galvenās smadzeņu darbības zonām (redzes, runas, motora, jutīgas);
Cilvēku grupas atlase invazīvai kartēšanai.
Funkcionālie pētījumi būtiski korelē ar smadzeņu audu kortikālās aktivitātes tiešu stimulāciju ar īpašiem elektrodiem.
Krievijas ārstu funkcionālā MRI interesē vislielāko interesi, jo kartēšana mūsu valstī tikai sāk attīstīties. Operatīvās darbības plānošanai lielu interesi rada magnētiskās rezonanses attēlveidošana ar funkcionāliem testiem.
Tādējādi MRI funkcionālie pētījumi mūsu valstī ir praktisko izmēģinājumu līmenī. Bieža procedūras pielietošana tiek novērota supratentoriālos audzējos, kad MRI izmeklēšana ir nepieciešams papildinājums pirmsoperācijas stadijā.
Noslēgumā ļaujiet mums izcelt smadzeņu un datoru tehnoloģiju attīstības mūsdienu aspektus. Pamatojoties uz šo tehnoloģiju, tiek izstrādāta "datoru simbioze". Elektroencefalogrāfijas un MRI kombinācija ļauj izveidot pilnīgu priekšstatu par smadzeņu darbību. Uzliekot vienu pētījumu citam, tiek iegūts kvalitatīvs attēls, kas norāda neironu darba anatomisko un funkcionālo iezīmju attiecību.
Magnētiskās rezonanses attēlveidošana ir neaizstājama daudzu slimību diagnostikā un ļauj iegūt detalizētu iekšējo orgānu un sistēmu vizualizāciju.
Maskavas NAKFF klīnikas MRI nodaļa ir aprīkota ar augsta lauka tomogrāfu Siemens MAGNETOM Aera ar atvērta tuneļa konstrukciju. Tomogrāfa jauda ir 1,5 teslas. Aparatūra ļauj izmeklēt cilvēkus ar svaru līdz 200 kg, aparāta tuneļa (atveres) platums ir 70 cm.smadzenes. Diagnostikas izmaksas ir pieejamas, savukārt iegūto rezultātu vērtība ir neticami augsta. Kopumā tiek veikti vairāk nekā 35 magnētiskās rezonanses pētījumu veidi.
Pēc MRI diagnostikas ārsts veic sarunu ar pacientu un izsniedz disku ar ierakstu. Secinājums tiek nosūtīts pa e-pastu.
Apmācība
Lielākajai daļai magnētiskās rezonanses attēlveidošanas pētījumu nav nepieciešama īpaša apmācība. Taču, piemēram, vēdera un iegurņa orgānu magnētiskās rezonanses izmeklēšanai, 5 stundas pirms izmeklējuma ieteicams atturēties no ēšanas un dzeršanas.
Pirms magnētiskās rezonanses centra apmeklējuma (izmeklējuma dienā) jāvelk ērts apģērbs bez metāla elementiem.
Kontrindikācijas
Kontrindikācijas magnētiskās rezonanses attēlveidošanai ir saistītas ar faktu, ka pētījuma laikā veidojas spēcīgs magnētiskais lauks, kas var ietekmēt elektroniku un metālus. Pamatojoties uz to, absolūta kontrindikācija MRI ir:
- elektrokardiostimulators;
- neirostimulators;
- elektronisks vidusauss implants;
- Metāla skavas uz kuģiem;
- insulīna sūkņi.
Uzstādīts elektrokardiostimulators, neirostimulators, elektronisks vidusauss implants, metāla klipši uz asinsvadiem, insulīna sūkņi.
Ierobežojumi
Ja jums ir uzstādītas lielas metāla konstrukcijas (piemēram, locītavas endoprotezēšana), jums būs nepieciešams dokuments, kas apliecina MRI veikšanas iespēju un drošību. Tas var būt sertifikāts par implantu (parasti tiek izsniegts pēc operācijas) vai sertifikāts no ķirurga, kurš veica iejaukšanos. Lielākā daļa šo konstrukciju ir izgatavotas no medicīniskā titāna, kas netraucē procedūru. Bet jebkurā gadījumā pirms pētījuma pastāstiet radioloģijas nodaļas ārstam par svešķermeņu klātbūtni organismā - kroņiem mutes dobumā, pīrsingiem un pat tetovējumiem (pēdējā varētu izmantot metālu saturošas krāsas). ).
Magnētiskās rezonanses attēlveidošanas cena ir atkarīga no izmeklējamās ķermeņa daļas un papildu procedūru nepieciešamības (piemēram, kontrasta ieviešana). Tātad smadzeņu MRI maksās vairāk nekā vienas rokas tomogrāfija. Pierakstieties pētījumam pa tālruni Maskavā: +7 495 266-85-01 vai atstājiet pieprasījumu vietnē.
Magnētiskās rezonanses attēlveidošana (MRI) ir tomogrāfisko medicīnisko attēlu iegūšanas metode iekšējo orgānu un audu neinvazīvai izmeklēšanai, kuras pamatā ir kodolmagnētiskās rezonanses (KMR) fenomens. Tehnoloģija parādījās pirms vairākiem gadu desmitiem, un šodien daudzās mūsdienu klīnikās ir iespējams veikt pārbaudi, izmantojot šādu ierīci. Tomēr zinātnieki turpina strādāt pie tehnoloģijas precizitātes uzlabošanas un jaunu, efektīvāku sistēmu izstrādes. , vecākais pētnieks Maksa Planka institūtā Tībingenā (Vācija), ir viens no vadošajiem speciālistiem, kas izstrādā jaunus sensorus eksperimentālai ultraaugsta lauka MRI. Dienu iepriekš viņš vadīja īpašu kursu maģistra programmā " RF sistēmas un ierīces» ITMO universitāte, un intervijā ITMO.NEWS viņš stāstīja par savu darbu un to, kā jauni pētījumi MRI jomā palīdzēs padarīt slimību diagnostiku efektīvāku.
Pēdējos gadus jūs strādājat Maksa Planka institūta Augsta lauka magnētiskās rezonanses nodaļā. Pastāstiet, lūdzu, par ko ir jūsu pašreizējais pētījums?
Es izstrādāju jaunus radiofrekvences (RF) sensorus MRI. Kas ir MRI, iespējams, jau ir zināms lielākajai daļai cilvēku, jo pēdējo 40 gadu laikā, kopš šī tehnoloģija tika izstrādāta, tai izdevās nonākt ļoti daudzās klīnikās un kļūt par neaizstājamu diagnostikas rīku. Bet pat šodien cilvēki strādā, lai uzlabotu šo tehnoloģiju, izstrādājot jaunas MRI sistēmas.
MRI galvenokārt ir milzīgs cilindrisks magnēts, kurā tiek ievietots pacients vai brīvprātīgais, lai iegūtu 3D attēlu. Bet pirms šī attēla izveides jums ir jāveic liels izpētes darbs. To vada inženieri, fiziķi, ārsti un citi speciālisti. Es esmu viens no šīs ķēdes posmiem un veicu pētījumus fizikas un inženierzinātņu krustpunktā. Konkrētāk, mēs izstrādājam sensorus ultraaugsta lauka eksperimentālajai MRI, ko izmanto KMR fiziskā efekta rezultātā iegūta signāla ierosināšanas, uztveršanas un apstrādes stadijā.
Viens no galvenajiem virzieniem ir jaunu eksperimentālu ultraaugsta lauka MRI sistēmu izstrāde, tas ir, izmantojot augstāku konstantu magnētisko lauku, kas uzlabo attēla izšķirtspēju vai samazina skenēšanas laiku, kas ir ļoti svarīgi daudziem klīniskiem pētījumiem un diagnostikai.
Tradicionālajos klīniskajos tomogrāfos tiek izmantoti nemainīgi lauki līdz 3 T, bet tagad parādās eksperimentālie tomogrāfi ar magnētisko lauku 7 T un lielāku. Tomogrāfus, kuru magnētiskais lauks ir 7 T un augstāks, ir pieņemts saukt par īpaši augstu. Pasaulē jau ir aptuveni simts tomogrāfu ar lauku 7 T, taču notiek attīstība, lai vēl vairāk palielinātu magnētisko lauku. Piemēram, mums ir 9,4 T MRI iekārta Max Planck institūtā Tībingenā.
Bet pat pārejot no 7 uz 9,4 T, rodas daudzas tehniskas problēmas, kas prasa nopietnu zinātnes un tehnikas attīstību, tostarp jaunas paaudzes MRI sensoru aprēķinu un projektēšanu.
Kādas ir šīs grūtības?
Pastāvīgā magnētiskā lauka palielināšanās rezultātā attiecīgi palielinās RF sensoru frekvence. Piemēram, klīniskajos 3 T skeneros tiek izmantoti devēji ar rezonanses frekvenci aptuveni 120 MHz, savukārt 7 T skenerim nepieciešami devēji ar frekvenci 300 MHz. Tas galvenokārt noved pie RF lauka viļņa garuma saīsināšanās cilvēka audos. Ja 120 MHz frekvence atbilst aptuveni 35-40 centimetru viļņa garumam, tad 300 MHz frekvencē tā samazinās līdz apmēram 15 cm vērtībai, kas ir daudz mazāka par cilvēka ķermeņa izmēru.
Šī efekta rezultātā, pētot lielus objektus (lielākus par viļņa garumu), RF sensoru jutība var tikt nopietni izkropļota. Tas rada grūtības attēlu interpretācijā un klīnisko slimību un patoloģiju diagnostikā. 9,4 T laukā, kas atbilst sensora frekvencei 400 MHz, visas šīs problēmas kļūst vēl kritiskākas.
Tas ir, šādas bildes kļūst praktiski nelasāmas?
Es tā neteiktu. Precīzāk, dažos gadījumos tas apgrūtina to interpretāciju. Tomēr ir grupas, kas izstrādā metodes visa cilvēka ķermeņa MR attēlu iegūšanai. Tomēr mūsu grupas uzdevumi galvenokārt ir vērsti uz smadzeņu izpēti.
Kādas iespējas medicīna paver pētījumiem īpaši augsta lauka MRI jomā?
Kā zināms, MRI laikā cilvēkam ir jāguļ nekustīgi: ja mērījumu laikā sāks kustēties, attēls būs izkropļots. Tajā pašā laikā dažas MRI metodes var aizņemt pat stundu, un ir skaidrs, ka visu šo laiku ir grūti nekustēties. Īpaši augsta lauka tomogrāfu paaugstinātā jutība ļauj iegūt attēlus ne tikai ar augstāku izšķirtspēju, bet arī daudz ātrāk. Tas ir īpaši svarīgi, pētot bērnus un vecāka gadagājuma pacientus.
Nevar nepieminēt arī magnētiskās rezonanses spektroskopijas iespējas ( MRS, metode, kas ļauj noteikt bioķīmiskās izmaiņas audos dažādu slimību gadījumā pēc noteiktu metabolītu koncentrācijas - ed. ).
MRI galvenais signāla avots ir ūdens molekulu ūdeņraža atomi. Bet papildus tam ir arī citi ūdeņraža atomi, kas atrodami citās molekulās, kas ir svarīgas cilvēka ķermeņa darbībai. Piemēri ir dažādi metabolīti, neirotransmiteri utt. Šo vielu telpiskā sadalījuma mērīšana, izmantojot MRS, var sniegt noderīgu informāciju tādu patoloģiju pētīšanai, kas saistītas ar vielmaiņas traucējumiem cilvēka organismā. Bieži vien klīnisko tomogrāfu jutīgums ir nepietiekams to izpētei to zemās koncentrācijas un līdz ar to mazāka signāla dēļ.
Papildus tam var novērot KMR signālu ne tikai no ūdeņraža atomiem, bet arī no citiem magnētiskajiem atomiem, kas arī ir ļoti svarīgi slimību diagnosticēšanai un medicīniskiem pētījumiem. Tomēr, pirmkārt, to KMR signāls ir daudz vājāks, jo ir mazāka giromagnētiskā attiecība, un, otrkārt, to dabiskais saturs cilvēka ķermenī ir daudz mazāks nekā ūdeņraža atomiem. Īpaši augsta lauka MRI paaugstinātā jutība ir ārkārtīgi svarīga MRS.
Vēl viena svarīga MRI metožu joma, kurai paaugstināta jutība ir kritiska, ir funkcionālā MRI, kas ir svarīga cilvēka smadzeņu kognitīvo pētījumu metode.
Līdz šim lielākajā daļā pasaules klīniku nav augsta lauka tomogrāfu. Kādas ir 7 T un vēlāk 9 T tomogrāfu izredzes izmantot parastajā diagnostikā?
Lai tomogrāfs nonāktu klīnikā, tam ir jābūt sertificētam, jāpārbauda drošības apstākļi, jāsastāda atbilstoša dokumentācija. Šī ir diezgan sarežģīta un ilgstoša procedūra. Pagaidām pasaulē ir tikai viens uzņēmums, kas ir sācis sertificēt ne tikai mūsu ražotos sensorus, bet arī pašu ierīci. Tas ir Siemens.
Ir 7 T tomogrāfi, to nav tik daudz, un tos vēl nevar saukt par pilnībā klīniskiem. Tas, ko es saucu, ir pirmsklīniskā iespēja, bet šī ierīce jau ir sertificēta, tas ir, to var potenciāli izmantot klīnikās.
Vēl grūtāk prognozēt, kad klīnikās parādīsies 9,4 T tomogrāfi. Galvenā problēma šeit ir iespējama audu lokāla uzkarsēšana ar sensora RF lauku spēcīga viļņa garuma samazināšanās dēļ. Viena no svarīgākajām inženiertehnisko pētījumu jomām īpaši augsta lauka MRI ir šī efekta detalizēta skaitliskā simulācija, lai nodrošinātu pacientu drošību. Neskatoties uz to, ka šādi pētījumi tiek veikti zinātnisko institūciju ietvaros, pārejai uz klīnisko praksi ir nepieciešami papildu pētījumi.
Kā šobrīd tiek veidota sadarbība starp Maksa Planka institūtu un ITMO universitāti? Kādus kopīgos rezultātus jums jau ir izdevies iegūt?
Darbs rit ļoti labi. Tagad ITMO universitātes maģistrantūras students strādā ar mums. Mēs nesen publicējām rakstu vienā no vadošajiem žurnāliem par tehnisko attīstību MRI jomā. Šajā darbā mēs eksperimentāli apstiprinājām iepriekšējo teorētisko pētījumu rezultātus, kas uzlabo ultraaugsta lauka RF sensoru jutību, izmantojot modificētas un optimizētas dipola antenas. Šī darba rezultāts, manuprāt, izrādījās ļoti daudzsološs.
Tagad mēs strādājam arī pie vēl vairākiem rakstiem, kas ir veltīti līdzīgu metožu izmantošanai, bet citiem uzdevumiem. Un nesen Georgijs saņēma stipendiju braucienam uz Vāciju. Nākamajā mēnesī viņš ieradīsies pie mums uz sešiem mēnešiem, un mēs turpināsim strādāt kopā, lai tālāk izstrādātu sensorus MRI.
Šonedēļ jūs vadījāt speciālo kursu maģistra programmā "Radiofrekvenču sistēmas un ierīces". Kādas ir galvenās tēmas, kuras aptvērāt?
Kurss ir veltīts dažādām MRI sensoru izstrādes tehniskajām iezīmēm. Šajā jomā ir daudz smalkumu, kas jums jāzina, tāpēc esmu iepazīstinājis ar vairākiem pamata paņēmieniem, kas tiek izmantoti šo sensoru projektēšanai un izgatavošanai. Turklāt es nolasīju lekciju par saviem jaunākajiem sasniegumiem. Kopumā kursā iekļautas astoņas lekcijas divu akadēmisko stundu garumā, kas paredzētas četrām dienām. Beigās ir arī demonstrācija, kas palīdz skaidrāk izskaidrot šīs metodes.
Maģistranti šobrīd ir sava nākotnes virziena izvēles procesā, tāpēc es domāju, ka šis kurss viņiem sniegs papildu informāciju, lai novērtētu viņu izredzes.
Un, ja mēs runājam par izglītību MRI tehnoloģiju jomā kopumā, kādas zināšanas un prasmes, jūsuprāt, mūsdienās primāri tiek prasītas no šādiem speciālistiem?
Neskatoties uz to, ka mūsu nozare šobrīd ir kļuvusi ļoti populāra un perspektīva izmantošanai klīniskajā diagnostikā, nav tādu inženierzinātņu kursu, kas sagatavotu augsti specializētus MRI spoļu izgatavošanā iesaistītos speciālistus. Tur bija plaisa. Un es domāju, ka kopā mēs to varam vienkārši aizpildīt.
Jeļena Menšikova
Ziņu portāla redakcija
Notiek ielāde...