Вот так резонанс! Изобретатели магнитно-резонансной томографии удостоены Нобелевской премии за 2003 год

29'2003

6 октября 2003 года стало известно, что Нобелевская премия по медицине и физиологии досталась за изобретение магнитно-резонансной томографии (МРТ). Этот безвредный, не связанный с облучением метод диагностики позволяет заглянуть внутрь человеческого тела без всякого вмешательства.

Сейчас, спустя почти тридцать лет, МРТ умеет очень многое:
• получать двух- и трехмерные изображения срезов человеческого тела с расстоянием между срезами 0,3 мм,
• наблюдать за движением крови по сосудам (ангиография), с высоким разрешением видеть органы, находящиеся в движении (сердце, легкие),
• определять, какие участки мозга отвечают за речь и движение тела, увидеть проводящие пути мозга (функциональная томография),
• в реальном режиме наблюдать за органами во время операции, помогая хирургу (интраоперационная томография).

ЗАГЛЯНУТЬ ВНУТРЬ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА

Согласно решению членов Шведской академии, в 2003 году Нобелевская премия была присуждена американцу Полу Лотебуру (Paul Lauterbur) и британцу сэру Питеру Мэнсфилду (Sir Peter Mansfield) за изобретение метода магнитно-резонансной томографии (МРТ). Что же полезного в этом методе, коль он в очередной раз становится «нобелевским лауреатом»? Какая польза от него обычному человеку?

Магнитно-резонансная томография позволяет без всяких операций увидеть внутренние органы и ткани человека. По томограмме можно не только сказать, есть ли у человека какие-то структурные изменения (например, появилась опухоль), но и определить физические и химические свойства ткани, которые дают ценнейшую информацию о здоровье пациента. Сейчас в клиниках и исследовательских центрах мира стоит около 20 тысяч магнитно-резонансных томографов, на которых проводится до 60 миллионов исследований в год.

ПОЧЕМУ ПЛЕЙЕР И ТОМОГРАФИЯ — НЕ ОДНО И ТО ЖЕ

МРТ основана на явлении ядерного магнитного резонанса. Интересно отметить, что слово «ядерный» было намеренно исключено из названия метода из-за ассоциаций с радиацией и облучением.

На самом деле никакого излучения, кроме радиочастотного, в МРТ нет, поэтому подвергаться исследованию не вреднее, чем слушать радио. «Ядерным» этот эффект называется потому, что происходит в ядрах.

При воздействии радиочастотным сигналом на ядра водорода (из которых на 90 процентов и состоит наше тело) возникает эффект магнитного резонанса — атомы водорода в ответ на воздействие испускают тоже радиочастотный сигнал, он-то и «прорисовывает» изображение исследуемого органа.

Почему же этого не бывает, когда мы слушаем плейер? Да потому, что частота должна быть строго той, на которой этот резонанс (то есть выброс энергии) происходит.

Кроме того, во время исследования надо находиться в очень сильном однородном магнитном поле в 20, а то и в 60 тысяч раз большем, чем магнитное поле Земли. Пациент помещается в длинную трубу с полем в 0,5—2 Тл, которое достигается при помощи сверхпроводящего магнита в жидком гелии при температуре, близкой к абсолютному нулю! Но замерзнуть пациенту, конечно же, не дадут: при исследовании сохраняется комнатная температура.

КАКИЕ БОЛЕЗНИ «ВИДИТ» МР-ТОМОГРАФ

Не следует путать магнитно-резонансную (МРТ) и компьютерную томографию (КТ). КТ представляет собой рентгеновское исследование, во время которого пациент получает небольшую дозу облучения. Термин «томография» применим к этим совершенно разным методам из-за сходства представления результата — послойное изображение тела человека и внутренних органов.

При помощи МРТ можно исследовать любые мягкие ткани. Только о состоянии костных структур метод не дает информации, поскольку костные балки не дают МР-сигнала. Но досконально изучить кости возможно при помощи рентгеновского исследования. Все остальное — головной и спинной мозг, мышцы, сердце, сосуды, органы брюшной полости, органы малого таза — доступно для МРТ-исследования.

Показаниями к МРТ являются:
• Уточнение данных рентгеновского и других исследований (например, при остеохондрозе, радикулите, хронической головной боли и проч.);
• Все формы заболеваний головного и спинного мозга:
• опухоли,
• сосудистые болезни,
• наследственные нарушения,
• травмы.

Направление на МРТ-исследование обычно дает невропатолог или травматолог.

В Центре магнитно-резонансной томографии и спектроскопии МГУ стандартное исследование головы или одного отдела позвоночника стоит 2000 руб. (для студентов и сотрудников МГУ — бесплатно по направлению врача), в поликлинике ОАО «Газпром» — 2000 руб., в НИИ нейрохирургии им. Бурденко — 2200 руб.

Ангиография (исследование сосудов) обычно прибавляет к этим ценам от 1000 до 2000 руб. (в МГУ — по минимуму, в Бурденко — по максимуму, стоит она там 5300 руб.). Также дополнительную плату берут за специальные режимы (например, при исследовании гипофиза).

ВО ВРЕМЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УШАМИ НЕ ШЕВЕЛИТЬ

Исследование в томографе обычно не доставляет дискомфорта. Пациент помещается в длинную трубу, которая и является катушкой, создающей высокое магнитное поле. При этом на самом пациенте нет ни датчиков, ни электродов — они здесь не нужны. Когда больного только укладывают в томограф, слышится мерный шум — это работает система охлаждения (ведь магнит сверхпроводящий, то есть охлаждается жидким гелием и азотом). Исследование длится от 20 минут до часа. Если для прояснения картины понадобится еще одно исследование, его проведут в другое время — не потому, что пребывание в томографе вредно, а потому, что человеку сложно лежать больше часа неподвижно.

Именно в этом заключается основное требование к пациенту — лежать неподвижно все время исследования (в большей степени это касается той части тела, которую исследуют). Иначе на томограмме возникнут полосы, затемнения или, наоборот, светлые участки, которые внесут путаницу в общую картину. Конечно, если исследуется голова, можно немного пошевелить ногами или руками, если они сильно затекли. А вот ушами — ни в коем случае!

Некоторые ухитряются даже поспать во время исследования. Когда запускается радиочастотная последовательность, в монотонный шум, издаваемый системой охлаждения, вплетаются замысловатые мелодии-постукивания. Кому-то в них может слышаться колыбельная, а кому-то, наоборот, заводная песня. А кто не хочет ничего этого слышать, может закрыть уши берушами, которые в некоторых центрах выдаются, а в некоторых — нет, так что о комфорте надо позаботиться самому.

«ВЫЧИСЛЯЕМ» ВОСПАЛЕНИЕ

Магнитно-резонансная томография — неинвазивный метод исследования. Это значит, что пациенту не надо ничего глотать (как в эндоскопии), не надо трястись в ожидании укола. Плюс к этому он не требует специальной подготовки (диеты, пить/не пить, натощак/плотно покушав и так далее).

Но все-таки иногда требуется провести особый вид исследования, он будет называться «с контрастом». Что стоит за этими словами? В теле человека есть несколько гисто-гематических барьеров, то есть барьеров между органами и кровью. Например, не все, что находится в крови, может попасть в мозг, потому что его защищает так называемый гемато-энцефалический барьер (барьер между мозгом и кровью). Его нарушение говорит о каком-то патологическом процессе, скорее всего, воспалительном.

То есть перед нами очень простой метод определения, нарушен ли этот барьер, а именно — ввести в кровь какое-то безвредное для организма вещество, которое обладает слабыми магнитными (парамагнитными) свойствами и в норме через барьер «кровь-мозг» не проходит. Это вещество приходится вводить внутривенно.

Теперь, если на томограмме мы увидим, что в какой-то части мозга «копится» это вещество (а увидим мы это по усилению сигнала от данной области мозга), то значит, гемато-энцефалический барьер в этом месте нарушен. Что позволяет не только установить, протекает ли в мозге воспалительный процесс, но и при положительном ответе точно установить, где именно.

Контрастные вещества очень дорогие. Их основой являются соли или комплексы парамагнитных металлов, например, гадопентетат димеглюмина в препарате «Магневист». Исследование с контрастом стоит вдвое больше обычного (например, в НИИ нейрохирургии оно обойдется в 5200 руб., в Центре томографии и спектроскопии МГУ — около 4000 руб.).

Определенный разброс цен всегда есть, но, поскольку у каждого прибора свои особенности, к которым привыкают врачи, не стоит пытаться экономить. Ведь если врачи в Институте нейрохирургии досконально знают поведение «своего» прибора, не стоит бегать на исследования в другое место, если вы собрались лечиться именно у них!

КРЕДИТКАМ В ТОМОГРАФЕ НЕ МЕСТО

Поскольку в томографе очень сильное магнитное поле, в комнату, где проводится исследование, нельзя брать металлические вещи (часы, кольца, заколки, цепочки и так далее). Мобильный телефон (который работать в комнате с томографом не будет) и плейер лучше оставить в другом помещении.

Чтобы избежать неприятностей, следует выложить из карманов магнитные карточки (проездные, «карту москвича», кредитки и так далее), ведь в соседстве с таким сильным магнитным полем, как в томографе, они могут запросто «размагнититься». Если есть металлические съемные протезы, их тоже лучше снять на время исследования.

БЕЗОПАСНОСТЬ НА ВЫСШЕМ УРОВНЕ

Магнитно-резонансная томография по праву считается одним из наиболее информативных и безопасных методов исследования. Провести МР-томографические исследования можно всем, в том числе детям раннего возраста. Однако существует ряд ограничений.

Из-за того, что исследования осуществляются под воздействием сильного электромагнитного поля, нельзя проводить их лицам с установленным кардиостимулятором. При наличии в организме металлических трансплантатов (протезов, клипс, металлического шовного материала и др.) следует обязательно предупредить об этом врача.

Пациентам с наличием металлических кровоостанавливающих клипс после операций на сосудах МР-томография также противопоказана, так как под воздействием магнитного поля металлическая клипса может сместиться и вызвать кровотечение.

Она также противопоказана пациентам с ферромагнитными и электронными имплантантами среднего уха. Относительно противопоказана МР-томография при наличии других протезов, активирующихся электронным путем: таких, как инсулиновые насосы, стимуляторы каротидного синуса, нервные стимуляторы и др.

При необходимости проведения обследований в период беременности надо заранее проконсультироваться с врачом (хотя лучше воздержаться от этого в первые три месяца беременности). МР-томографические обследования с внутривенным контрастированием также не исключают возможности осложнений по типу аллергических реакций, однако их процент намного ниже, чем при компьютерной томографии. Поэтому при наличии медикаментозной аллергии надо обязательно заранее проконсультироваться с врачом.

ГДЕ МОЖНО СДЕЛАТЬ МРТ-ИССЛЕДОВАНИЕ

• Центр магнитно-резонансной томографии и спектроскопии МГУ.
• НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко. Запись на все виды обследований, проводимых в отделении нейрорентгенологии НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко, проводится по рабочим дням (кроме субботы и воскресенья) в «старом» корпусе института по адресу: ул. Фадеева, д.5, на первом этаже (в вестибюле направо, кабинет «Запись на обследования»), с 10 до 12 часов.
• Поликлиника ОАО «Газпром».
• ОАО «Медицина».

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО МЕДИЦИНЕ

В нынешнем году Нобелевская премия присуждается в 102-й раз в соответствии с завещанием шведского изобретателя и предпринимателя Альфреда Нобеля, составленным в 1895 году. Первым награжденным в области медицины и физиологии в 1901 году стал немецкий врач, микробиолог и иммунолог Эмиль Адольф фон Беринг, разработавший способ активной иммунизации против дифтерии.

В 1904 году этой премией был отмечен физиолог Иван Павлов за работу в области физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого процесса. Илья Мечников, известный биолог и патолог, стал Нобелевским лауреатом в 1908 году.

ИСТОРИЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ В ЛИЦАХ

(Из учебника Хорнака, который является одним из самых авторитетных пособий в этой области.) В 1952 году Блох и Парселл получили Нобелевскую премию за независимое открытие ядерного магнитного резонанса в 1946 году. В 1950 — 1970 годах техники магнитного резонанса развивались и использовались для химического анализа молекул.

В 1971 году Рэймонд Дамадиан показал, что времена релаксации нормальной ткани и раковой опухоли различаются, мотивируя ученых всерьез рассмотреть магнитный резонанс как метод диагностики.

В 1973 году Хаусфилд представил базирующуюся на рентгеновском излучении компьютерную томографию. Дата, важная и для МРТ, поскольку стало ясно, что клиники готовы выделять большие средства на исследования в этой области.

Прибор, работающий на основе магнитного резонанса, был продемонстрирован Полом Лотебуром в этом же году. Лотебур использовал математический аппарат обратных преобразований, применявшийся в компьютерной томографии.

В 1975 году Ричард Эрнст предложил использовать частотное и фазовое кодирование, а также преобразования Фурье, на которых и поныне основана современная МРТ.

Несколько лет спустя, в 1977 году, Дамадиан продемонстрировал томограф, достаточно большой для исследования всего тела. В этом же году Питер Мэнсфилд предложил эхо-планарную томографию, позволившую значительно сократить время диагностики.

В 1980 году Эдельштейн показал работающий томограф на все тело, в котором был реализован принцип Эрнста.

В 1987 году на основе эхо-планарной техники был получен первый фильм в реальном времени — не вскрывая грудную клетку, ученые наблюдали сердечный цикл живого человека.

В 1991 году за работы в области преобразований Фурье в МРТ Эрнст получает Нобелевскую премию по химии.

В 1993 году представлена функциональная томография — направление, которое позволяет следить за работой человеческой мысли.