4 курс / Лучевая диагностика / Томография сердца

составляющей последующих КТ-систем. Мультиспиральная (многосрезовая, многодетекторная) компьютерная томография (МСКТ) ознаменовала дальнейший прорыв технологий в области томографии. В отличие от обычных томографов, где имеется один ряд детекторов, мультиспи-ральные томографы оснащены 2 или более рядами - 4, 6, 16, 32, 64, 256, 320... На сегодняшний день системы МСКТ оборудованы кардио-синхронизацией и способны выполнять исследование сердца и других анатомических областей за один оборот трубки (0,25-0,3 с), проводить перфузионные и динамические исследования.

История метода МРТ. МРТ - один из современных методов лучевой диагностики, позволяющий неинвазивно получать изображения органов и тканей организма. Метод основан на явлении ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), то есть на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода после возбуждения их определенной комбинацией электромагнитных волн в магнитном поле высокой напряженности.

МРТ - один из самых перспективных и быстро совершенствующихся методов лучевой диагностики. За последние десятилетия он стал рутинным методом. Опираясь на достижения математики, физики, электроники, криогенной техники, компьютерных технологий, МРТ позволяет за несколько минут получить изображения, сравнимые по качеству с гистологическими срезами. При этом врач получает возможность исследовать не только структурные, но и функциональные изменения. Неудивительно, что, только появившись, МРТ заняла важное место среди других методов лучевой диагностики.

Рис. 1.6. Ученые, чьи работы способствовали созданию МРТ

Создание МРТ стало возможным благодаря научным работам целого ряда ученых разных поколений (рис. 1.6). Получение изображений из частотных характеристик электромагнитных волн основывается на

Медицинские книги

@medknigi

работах математика Джозефа Фурье, которые он начал в 1798 г. в Каире, будучи участником экспедиции Наполеона в Египет. В дальнейшем многочисленные открытия уже в фундаментальной физике позволили не только изучить принципы магнитного резонанса, но и создать на его основе прибор для получения изображений тела человека. Австралийский физик, лауреат Нобелевской премии Вольфганг Паули в 1924 г. выдвинул предположение, что электроны обладают неким свойством, которое позже назвали спином, или собственным угловым моментом. В магнитном поле у спина электрона имеются две возможные ориентации: ось спина может быть направлена в ту же сторону, что и поле, или в противоположную сторону. Орбитальное движение электрона в атоме определяет еще одну ось, которая может быть ориентирована по-разному в зависимости от приложенного внешнего поля.

Теоретические выкладки Вольфганга Паули надо было доказать в эксперименте, что блестяще в 1938 г. сделал американский физик Исидор Раби. В 1944 г. «за резонансный метод измерений магнитных свойств атомных ядер» ученый был удостоен Нобелевской премии.

Эффект магнитного резонанса, который Исидор Раби наблюдал в газах, был в 1946 г. обнаружен в жидких и твердых материалах. Это сделали независимо друг от друга американские ученые Феликс Блох (Стэнфордский университет) и Эдвард Пурселл (Гарвардский университет). За свои работы в 1952 г. они были удостоены Нобелевской премии по физике. Феликс Блох предложил высокоточный метод измерения магнитного момента ядра, основанный на новом принципе, который он назвал ядерной индукцией и который носит сейчас название «ядерный магнитный резонанс». В декабре 1946 г. Ф. Блох подал патент для первого ЯМР-спектрометра.

История внедрения магнитного резонанса в медицину сопровождалась рядом весьма драматичных событий. В 1970 г. Реймонд Дамадьян - врачисследователь из университета Нью-Йорка в Бруклине, нашел, что времена релаксации у опухолевой и нормальной ткани отличаются между собой. Публикация этих данных в Science в 1971 г. (цитата из статьи: «Spin echo nuclear magnetic resonance measurements may be used as a method for discriminating between malignant tumors and normal

tissue».) взбудоражила научное сообщество и стала причиной активизации научных работ по внедрению метода в клиническую практику. В 1972 г. Р. Дамадьян предложил аппаратуру для исследований (рис. 1.7), а в 1974 г. ему был выдан патент на метод скрининга раковых

Медицинские книги

@medknigi

новообразований. В те времена даже велась речь о ликвидации патологоанатомических отделений и их замене магнитно-резонансными (МР) томографами. В дальнейшем другие ученые показали, что только на основе времен релаксации дать точную характеристику тканей невозможно.

Рис. 1.7. а, в - схематическое изображение аппарата, предложенное Р. Дамадьяном (1972 г.); б - рисунок поперечного среза грудной клетки и г - первое изображение (1977 г.)

В 1978 г. Р. Дамадьян организовал компанию FONAR Corporation, которая выпустила первый коммерческий ЯМР-томограф в 1980 г. В 2001 г. он получил награду Lemelson-MIT как «человек, который изобрел аппарат МРТ» (рис. 1.8).

Медицинские книги

@medknigi

Рис. 1.8. Президент США Р. Рейган вручает Национальную медаль в области технологий Р. Дамадьяну за изобретение аппарата МРТ

В 2003 г. Нобелевская премия по медицине «за изобретение метода магнитно-резонансной томографии» была вручена двум ученым, американскому профессору химии Полу Лотербуру и британскому физику Питеру Мэнсфилду.

Хотя нобелевские правила позволяют делить премию на трех или менее человек, получателем премии Р. Дамадьян объявлен не был. Разразился так называемый Нобелевский скандал. В газете New York Times были высказаны опасения, что Нобелевский комитет вообще не номинирует данное открытие на премию - шведы не жаловали неоднозначные открытия. Спор о том, какая роль принадлежала Р. Дамадьяну в развитии МРТ, продолжался в течение многих лет. Р. Дамадьян заявил: «Если бы я не родился, то МРТ существовала бы? Я так не думаю. А если бы не было Пола Лотербура? Я бы рано или поздно докопался до сути дела!»

Несмотря на все перипетии, годом основания МРТ принято считать 1973- й, когда Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия: примеры на основе магнитного резонанса», в которой представил первые изображения двух стеклянных капилляров диаметром 1 мм, заполненных жидкостью. На получение этого изображения ушло 4 ч 45

мин (рис. 1.9).

П. Лотербур показал, как с помощью градиента магнитного поля определить местоположения источника электромагнитных волн, излучаемых ядрами объекта исследования. Эта информация позволяет воссоздать двумерную картину организма. Интересно, что эта идея ранее

Медицинские книги

@medknigi

родилась у него во время обеда в кафе 2 сентября 1971 г. Он кратко записал все на салфетке, затем выбежал на улицу, чтобы купить портативный компьютер, где он мог более подробно ее изложить, чтобы получить датированное и засвидетельствованное подтверждение для получения патента. Несколько позже, в 1974 г., Питер Мэнсфилд продемонстрировал, как радиосигнал, полученный от прибора, может быть математически обработан и интерпретирован в изображение.

Рис. 1.9. Изображение стеклянных капилляров, полученное П. Лотербуром

Первый МР-томограф, созданный П. Лотербуром, до сих пор находится в Нью-Йоркском университете в Стоуни-Брук (рис. 1.10).

Медицинские книги

@medknigi

Рис. 1.10. Компоненты первого магнитно-резонансного томографа, созданного Полом Лотер буром

В 1975 г. Эндрю Маудсли и Питер Мэнсфилд создали линейный метод, с помощью которого в 1977 г. получили первое МР-изображение человека, - поперечный срез пальца. В 1978 г. П. Мэнсфилд представил первое изображение брюшной полости. В дальнейшем проводились исследования по получению изображений запястья, головы, грудной клетки. Открытие ЯМР представило перед клиницистами заманчивые перспективы в диагностике таких заболеваний, как опухолевые поражения внутренних органов, нервной системы, поражения миокарда (инфаркт) и т.д.

Всего 8 лет потребовалось для появления в клинике первых МРтомографов для исследования всего тела (1980-1981 гг.). В первые годы отношение к ЯМР было неоднозначным. В 1970-х гг. несколько сотен демонстрантов собралось перед центральной больницей американского города, выступая против установки ЯМР-томографа. Их главным требованием была установка его на безопасном расстоянии от центра города и любой пригодной для жилья области. Кроме того, вызывало беспокойство отсутствие мер безопасности.

После включения ЯМР в число методов медицинской томографии прилагательное «ядерный» было опущено из маркетинговых соображений и по настоянию специалистов по радиологии из-за того, что оно в массовом сознании связано с ядерным оружием или ядерными электростанциями, с которыми ЯМР не имеет ничего общего. Поэтому в наши дни используется уже термин «МРТ».

Еще до открытия Ф. Блоха и Р. Пурселла в нашей стране проводились исследования в области ЯМР. Советский физик Е.К. Завойский (рис. 1.11) в 1940 г. начал проводить исследования по получению электроннопарамагнитного резонанса, применив свой высокочувствительный метод сеточного тока, а затем вместе с С.А. Альтшулером и Б.М. Козыревым начал исследования по получению ЯМР.

Медицинские книги

@medknigi

Рис. 1.11. Евгений Константинович Завойский

В память о его заслугах Международное общество магнитного резонанса в медицине с 1999 г. учредило ежегодную стипендию его имени для врачей и студентов из Восточной Европы и стран СНГ.

Медицинские книги

@medknigi

Рис. 1.12. Владислав Александрович Иванов

В 1960 г. петербургский инженер В.А. Иванов (рис. 1.12), выпускник Военной инженерной академии им. А.Ф. Можайского, выдвинул идеи по использованию ЯМР в медицинской диагностике для получения изображений. В.А. Иванов говорил, что в неоднородном магнитном поле осуществляется свободная прецессия ядер атомов с испусканием сигналов. Сигналы можно отделить друг от друга специальным (частотным) фильтром и использовать для построения изображения (через 13 лет П. Лотербур реализовал эти идеи). Спустя 20 лет стало ясно, что изобретение, на которое В.А. Иванов подал заявку, могло стать первым шагом к созданию МР-томографа в СССР и в мире.

Однако из-за своей новизны и отсутствия прототипов в отечественной практике метод не получил поддержки патентной службы. Лишь значительно позже, когда в прессе появились сообщения вначале об экспериментах П. Лотербура, а затем о работе Р. Дамадьяна, В.А. Иванову

Медицинские книги

@medknigi

было выдано авторское свидетельство «Способ исследования внутреннего строения материальных тел».

В1999 г. В.А. Иванов, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой измерительных технологий и компьютерной томографии Санкт-Петербургского государственного института точной механики и оптики (СПбГИТМО), был награжден серебряной медалью Кембриджского университета «Выдающиеся ученые ХХ столетия» и избран Американским биографическим институтом человеком года. В справочниках Who is who его имя указывается с расшифровкой «изобретатель магнитно-резонансных изображений». А в справочнике «500 выдающихся людей мира» под редакцией писателя-фантаста Артура Кларка оно упомянуто среди 5 выдающихся персон из России.

В1982-1983 гг. совместная работа Министерства электротехнической промышленности, Академии наук, Академии медицинских наук СССР и при техническом содействии фирмы «Брукер» (Bruker, ФРГ), а также при участии специалистов Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР привела к получению первых в стране МР-изображений.

Рис. 1.13. Х Всемирный конгресс кардиологов. Вашингтон, 1986 год. Руководитель делегации академик Е.И. Чазов и профессор С.К. Терновой изучают возможности нового направления в исследовании сердца - электронно-лучевой томографии

У истоков использования методов томографии в нашей стране стояли ведущие ученые Кардиологического центра, много сделавшие для их

Медицинские книги

@medknigi

внедрения в каждодневную практику врача. «Диагноз представляется гипотезой, которую в истину превращают конкретные факты и, прежде всего, данные объективных методов». Эти слова принадлежат выдающемуся ученому нашей страны академику Е.И. Чазову. Одним из таких объективных методов, по мнению академика Е.И. Чазова, является томография. Е.И. Чазов оценил не только огромные возможности метода, но и перспективы его развития, и приложил огромные усилия для его скорейшего внедрения в нашей стране (рис. 1.13). Первый в СССР

пошаговый компьютерный томограф для всего тела CT-7800 (фирма General Electric, США) был установлен в 1980 г. в Центральной клинической больнице IV главного управления Министерства здравоохранения СССР. А в 1984 г. в кардиологическом центре был установлен первый в СССР магнитно-резонансный томограф (рис. 1.14,

1.15) Tomikon ВМТ-1100 (фирма Bruker, Германия) мощностью 0,23 Тл и создана первая в стране лаборатория МР-томографии под руководством академика Ю.Н. Беленкова. В том же 1984 г. были опубликованы результаты первых научных исследований, посвященных визуализации патологий головы и шеи. В 1990 г. лаборатория была преобразована в отдел томографии, в состав которого вошли лаборатории МРТ и рентгеновской КТ.

Отдел, возглавляемый академиком С.К. Терновым (рис. 1.16), внес большой вклад в становление томографии в нашей стране. В частности, лаборатория МРТ стала alma mater для подготовки специалистов по магнитному резонансу. Ведь именно из этой лаборатории выходили первые специалисты данного направления и защищались первые в стране диссертации.

Медицинские книги

@medknigi