Вопрос о том чем отличается МРТ и КТ в ВУЗе мне встречался дважды на экзаменах. И я понимаю, что я никогда не понимал принцип действия этих устройств. Пришло время разобраться с этим!
Всем нам известно, что КТ лучше использовать для распознания плотных структур, а МРТ для мягких. Но почему ?
Что такое МРТ ?
Если по-простому, то это метод диагностического исследования в основе которого лежит использование электромагнитного поля и радиочастотных волн для создания изображения.
Во вселенной существует не только масса, но и заряд. Если заряд начинает двигаться, например, электроны в проводнике (проволоке), это создаёт колебания. Эти колебания — это и есть электромагнитные волны.
Что такое радиочастотные волны?
Теперь давай про радиочастотные волны.
Радиоволны — это разновидность электромагнитных волн, как свет, но с гораздо меньшей частотой.
Электромагнитные волны — это волны, которые состоят из двух компонентов: электрического поля и магнитного поля, которые «колеблются» друг с другом.
Представь себе волну на воде. Когда ты кидаешь камень в воду, образуются круги, которые расходятся от точки удара. Так вот, радиоволна — это подобные круги, только в пространстве.
Что такое магнитное поле?
Магнитное поле — это как невидимая сила, которая действует на предметы с магнитными свойствами. Чтобы понять, представь себе магнит, который мы можем держать в руках. Этот магнит может притягивать железо, например. Но кроме того, вокруг магнита есть невидимая область, в которой этот магнит действует. Это и есть магнитное поле.
Магнитное поле можно представить как множество линий, которые выходят из одного полюса магнита (северного) и входят в другой (южный). Эти линии показывают направление силы, которую магнит оказывает на объекты. Чем плотнее эти линии, тем сильнее магнитное поле.
Для понимания
Электрическое поле создается электрическими зарядами. Если у тебя есть положительный или отрицательный заряд (например, заряд на электронах или протонах), вокруг этого заряда будет электрическое поле. Электрическое поле «сила» действует на другие заряды, заставляя их двигаться.
Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами (то есть, током). Магнитное поле также появляется вокруг магнита, но в этом случае оно не зависит от статических (неподвижных) зарядов. То есть, если ты двигаешь заряд (например, через проводник), то вокруг этого движения появляется магнитное поле.
А теперь по сложному
1. Основные принципы
МРТ основана на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которое возникает из-за взаимодействия ядер атомов водорода с магнитным полем и радиочастотным излучением. Важным моментом является то, что водород, который находится в высокой концентрации в воде, присутствует в больших количествах в тканях тела, что делает его идеальным для исследований.
2. Принцип работы
Магнитное поле и ориентация ядер водорода: При включении аппарата МРТ вокруг пациента создается очень сильное магнитное поле (обычно порядка 1,5-3 Тесла), что заставляет ядра водорода (протоны) в тканях тела ориентироваться вдоль этого поля. Ядра водорода, являясь магнитными, начинают вести себя как маленькие магниты и выстраиваются в одном направлении (параллельно или противоположно внешнему магнитному полю).
Возбуждение радиочастотным импульсом: Когда ядра водорода ориентированы в магнитном поле, на них подается радиочастотный импульс, который «выбивает» протоны из их первоначальной ориентации. Этот импульс имеет определенную частоту с которой протоны могут «перепрыгивать» в более высокую энергетическую стадию. В ответ на это протоны начинают вращаться и изменяют своё положение в магнитном поле.
Возвращение к исходному состоянию: После того как радиочастотный импульс прекращается, протоны начинают возвращаться в своё первоначальное состояние (выравнивание с магнитным полем). В процессе этого возвращения они испускают радиочастотные волны, которые фиксируются датчиками МРТ-аппарата.
Сбор сигналов: Каждый сигнал, испущенный ядром водорода при его возвращении в исходное состояние, имеет свою собственную частоту и амплитуду, зависящую от типа ткани, в которой находятся протоны (например, жир, мышцы, вода). Разные ткани имеют разные скорости расслабления (возврата в исходное состояние) после воздействия радиочастотного импульса, и это различие позволяет различать их на изображении.
Создание изображения: Специальная система датчиков и компьютеров анализирует сигналы, полученные от каждого ядра водорода, и на основе этих данных создает изображение внутренних структур тела. Это изображение представляет собой множество тонких срезов, которые могут быть собраны в трехмерную модель органа или области исследования.
3. Параметры
МРТ позволяет варьировать параметры, такие как время расслабления (Т1 и Т2) и другие, чтобы оптимизировать изображение для различных типов тканей. В зависимости от этих параметров можно получить изображения с разной контрастностью, что важно для диагностики различных заболеваний:
Т1-взвешенные изображения: Эти изображения показывают хорошую детализацию анатомических структур и различие между тканями с разным содержанием воды, как, например, жировая ткань и мышцы.
Т2-взвешенные изображения: Они более чувствительны к водному содержанию и используют для выявления воспалений, опухолей или отеков, поскольку такие состояния часто сопровождаются изменениями в водном содержании тканей.