Ещё в 1950-х годах было исследовано явление ядерного магнитного резонанса, установлена природа магнитных свойств вещества, определены физикохимические факторы, от которых зависела величина магнитно-резонансного сигнала (МР-сигнала), и был разработан способ измерения in vitro релаксационных параметров вещества с помощью последовательности радиоимпульсов, получившей название импульсной последовательности "спиновое эхо" [Bloch F., 1 946; Purcell Е., 1946; Hahn Е., 1949]. Затем был найден способ выделения томографического слоя и метод сканирования, позволяющий задавать координаты и вычислять МР-сигнал от каждого воксела - объекта для построения изображения среза. За создание методов МР-визуализации, реализованных в современных МРТсканерах, Р. Layterbour и Р. Mansfield получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2003 г.

Первый МР-сканер для медицинской диагностики появился в 1 982 г. МРТсканеры 1 поколения (начало 1 980-х годов) были низкопольными, предназначались только для исследований головы и использовали в основном импульсную последовательность "спиновое эхо" (стандартный режим).

В МРТ-сканерах II поколения (начало 1990-х годов) постоянное магнитное поле за счёт применения сверхпроводящих магнитов стало выше (1,0-1,5 Тл), апертура магнита - шире, появилась возможность исследовать не только голову, но и всё тело. Время сканирования сократил ось за счёт использования "быстрых" импульсных последовательностей - "быстрое спиновое эхо" и "градиентное эхо".

Появилась возможность визуализировать движение протонов с магистральным кровотоком (например, МР-ангиография).

МРТ -сканеры III поколения (с 2000 г.) с магнитными полями 1,5 Тл и выше имеют мощные, быстро нарастающие градиенты. В этих томографах наряду со стандартными и быстрыми импульсными последовательностями используют эхопланарные методы сканирования (время исследования - доли секунды). Они позволяют проводить магнитно-резонансную спектроскопию (МР-спектроскопию), получать изображения, взвешенные по химическому сдвигу. Сверхбыстрые методы сканирования визуализируют молекулярное движение (диффузионное движение протонов в тканях - трактография, движение протонов с региональным кровотоком - перфузионная МРТ, функциональная МРТ).

Широкий набор импульсных последовательностей обеспечивает различный тип тканевой контрастности на МРТ -изображении, что предоставляет большие, чем при КТ, возможности для характеристики различных тканей ЦНС и признано одним из преимуществ МРТ.

Рутинная МРТ -диагностика (импульсная последовательность "спиновое эхо" ) включает обязательное получение томограмм, взвешенных по Т1 и Т2 (Т1- и Т2-режимы). Такие режимы сканирования обязательны для всех МР-томографов независимо от напряжённости поля. Стандартное время сканирования для каждого режима последовательности "спиновое эхо" В зависимости от типа томографа составляет от 5 до 12 мин

 "Быстрое спиновое эхо" позволяет сократить время получения Т2-взвешенных МР-изображений до 2-3 мин, что заметно увеличивает пропускную способность томографа.

"Сверхбыстрое спиновое эхо" позволяет получать Т2-взвешенные томограммы за ещё более короткое время (50 срезов за 20 с) . Эту программу используют в основном для обследования тяжёлых больных, пациентов с клаустрофобией и детей, но она обладает низким отношением контраст-шум.

В МРТ, так же как в КТ, применяют дополнительное контрастирование тканей с помощью внутривенного введения контрастных препаратов. Действие контрастных веществ в МРТ основано на магнитных свойствах парамагнетиков и ферромагнетиков сокращать время Т1- и Т2-релаксации ткани. В качестве контрастных веществ используют соединения гадолиния. Внутривенное введение контрастного препарата при водит к усилению яркости сигнала на Т1-МРТ от тканей, содержащих контрастное вещество (позитивное контрастирование, рис. 3-4).

МРТ до (а) и после (б) внутривенного контрастного усиления выявляет менингиому правой лобной парасагиттальной области. КТ до (в) и после (г) контрастирования: большая менингиома.

Рис. 3-4. МРТ до (а) и после (б) внутривенного контрастного усиления выявляет менингиому правой лобной парасагиттальной области. КТ до (в) и после (г) контрастирования: большая менингиома.

Появление быстрых и сверхбыстрых импульсных последовательностей открыло перед МРТ новые диагностические возможности, например картирование сечений головного мозга по скорости диффузии, локальному кровотоку, скорости магистрального кровотока или ликворотока. Это более сложные МР-исследования, требующие дополнительной математической обработки полученного набора изображений.

В некоторых случаях алгоритм такой обработки входит в программное обеспечение томографа (MPR, МИП, BrainWave и т.п.) , но для обработки необходимо дополнительное время. В других случаях построение 3D-моделей и картирование про водят на рабочих станциях, оборудованных мощным компьютером со специальным программным обеспечением (Functools, Navigator и т.п.). Подобные МР-исследования не входят в число стандартных диагностических исследований; как правило, их проводят только В исследовательских центрах на высокопольных МР-томографах.

Наблюдаемое в настоящее время во всём мире развитие информационных технологий и компьютерных сетей позволяет предположить, что в недалёком будущем и эти исследования станут рутинными, поэтому рассмотрим примеры их клинического использования.

Магнитно-резонансные миелография и цнстернография - неинвазивные методики, позволяющие получать высококонтрастные по отношению к веществу мозга изображения ликворных пространств без дополнительного контрастирования.

Их применяют, чтобы изучить анатомию ликворных пространств в различных отделах ЦНС (рис. 3-5). Набор изображений, полученных в режиме последовательных МР-срезов, используют, чтобы построить дополнительные косые сечения и объёмное изображение (чаще используют Т2-режим и импульсную последовательность 2D, "быстрое спиновое эхо" ) или объёмную модель структур желудочковой системы.

Рис. 3-5. Магнитно-резонансная цистернография (а) и миелография (б).

Рис. 3-5. Магнитно-резонансная цистернография (а) и миелография (б).

Магнитно-резонансная ангиография (МР-ангиография) в отличие от спиральной КТ, обычной и цифровой субтракционной ангиографии позволяет визуализировать кровеносные сосуды даже без применения контрастного вещества.

Исследование можно проводить в режимах 2D или 3D.

 

Дополнительное внутривенное контрастное усиление позволяет лучше визуализировать размеры и распространённость опухолей.

МР-методы визуализации движущейся жидкости (крови) разделяют на три категории:

• времяпролётная МР-ангиография - TOF (Time of Flight), или Т1-ангиография (рис. 3-6);

Рис. 3 - 6. Времяпролётная Т1 -МР-ангиография с подавлением сигнала от стационарных (мозговых) тканей

Рис. 3 - 6. Времяпролётная Т1 -МР-ангиография с подавлением сигнала от стационарных (мозговых) тканей. MIP-о6работка (а) и 06ьёмная реконструкция (6) магистральных интракраниальных артерий.

• фазово-контрастная МР-ангиография - РС (Phase Contrast) , или Т2-ангиография;

• МР-ангиография с контрастным усилением [Contrast Enhanced (СЕ) MRA] .

Методы фазово-контрастной МР-ангиографии позволяют визуализировать течение крови в плоскости среза, картировать скорость движения крови и измерять скорость кровотока. К достоинствам фазовых методов следует отнести тот факт, что фазовую кодировку скорости движения про изводят в любом направлении, в том числе и в плоскости среза, который может быть очень тонким.

Фазовоконтрастная МРТ применима для визуализации быстрого артериального кровотока (при кодировке, равной 80 см/с), медленного венозного кровотока и медленного движения ликвора (кодировка 10-20 см/с) (рис. 3-7) . В клинических условиях чаще всего используют как дополнение к времяпролётной МР-ангиографии с целью отграничить неподвижные участки с высоким МР-сигналом в режиме Т1 (например, подострая гематома) и реально движущейся крови в сосуде или при МР-ликворографии.

 

Фазово-контрастная МР-ликворография, динамическая серия изображений карт скоростей потока в сечении головного мозга на уровне водопровода мозга, изменение скорости потока в водопроводе мозга, таблица значений объёмной скорости

Рис. 3-7. Фазово-контрастная МР-ликворография, динамическая серия изображений карт скоростей потока в сечении головного мозга на уровне водопровода мозга, изменение скорости потока в водопроводе мозга, таблица значений объёмной скорости.

МР-ангиография с контрастным усилением использует укорочение Т1 под действием магнитно-резонансных контрастных препаратов. Контрастное вещество вводят внутривенно, регистрацию данных начинают в момент заполнения исследуемого сосуда контрастным веществом. Для определения оптимального времени регистрации проводят предварительное болюсное введение 1-2 мл контрастного препарата, определяя моменты начала артериальной и венозной фаз кровотока, чтобы осуществлять последующие измерения на пике артериальной концентрации контрастного вещества. В современных МР-томографах болюстест проводится автоматически, что сокращает время сканирования до 1 мин в целом. МР-ангиографию с контрастным усилением используют, чтобы получить изображение магистральных артерий от дуги аорты до виллизиева круга или вен интракраниальной локализации (рис. 3-8; рис. 3-9 на странице Новые направления в нейрорентгенологии) . Методы параллельного сканирования обещают сократить время исследования сосудов до 2,5-3 с - МР-ангиография в режиме реального времени.