Компьютерная и магнитно-резонансная томография

В последние годы широкое распространение получили неинвазивные методы диагностики, к которым относятся компьютерная и магнитно-резонансная томография (КТ и МРТ). В народе их называют исследованиями «в трубе». Высокая информативность в сочетании с простотой процедуры для пациента позволяет использовать КТ и МРТ практически во всех областях медицины. Необходимо отметить, что эти методики принципиально различны как по физическим основам, так и по диагностическим возможностям.

Немного физики

История развития КТ, насчитывающая более 30 лет, неразрывно связана с именами математика Кормака и инженера Хаундсфилда. Первый теоретически обосновал возможность получения послойного изображения исследуемого объекта с использованием компьютерных вычислений, второй воплотил эту идею в жизнь. Так впервые появилась возможность визуализации головного мозга in vivo. Ранее это было доступно только анатомам: они готовили срезы мозга, а затем сравнивали их с послойным изображением, полученным посредством КТ–сканирования объекта тонким рентгеновским пучком. Непосредственной физической основой метода является способность любых тканей поглощать рентгеновское излучение. Точки с разной поглощающей способностью в результате математических вычислений могут быть представлены в виде таблиц, графиков, картинки. Получаемая информация абсолютно объективна, так как измеряется в единицах КТ, которые иначе называют единицами Хаундсфилда. Чем с большего количества детекторов получены данные, тем они достовернее. Компьютерные томографы постоянно совершенствуются и на сегодняшний день представлены IV поколениями, из них последние два отличаются друг от друга взаиморасположением рентгеновской трубки, вращающийся вокруг оси пациента, и детекторов, воспринимающих излучение. Большинство современных установок относятся к III поколению.

Физической основой МРТ является магнитный резонанс. В любом биологическом объекте содержится достаточное количество протонов — ядер атомов водорода, которые обладают особым свойством: под влиянием внешнего магнитного поля они намагничиваются и ориентируются по его силовым линиям. При определенных условиях протоны поглощают энергию внешнего источника, а затем выделяют ее, возвращаясь на исходный энергетический уровень. Метод МРТ заключается в регистрации выделяемой протонами энергии после их возбуждения в постоянном магнитном поле. Путем преобразования этих колебаний в цифровую форму получают послойно изображение объекта.

Долгий путь пришлось пройти теоретической разработке, прежде чем она нашла применение в практической медицине. В 1972 г. проф. Лаутербур получил первое МР-изображение стеклянных капилляров, заполненных жидкостью. Но лишь спустя 10 лет появились первые МР томографы.

В зависимости от напряженности создаваемого магнитного поля, их подразделяют на сверхнизкие, низко-, средне-, высокопольные и сверхвысокие. Высокопольные преимущественно используют в научно-исследовательских целях и для проведения МР спектроскопии. В клинической практике предпочтение отдают более компактным и экономичным средне- и низкопольным томографам.

Методика

И то и другое исследование проводится по сходной методике: пациент находится лежа на столе, который продвигается вдоль сканера, что позволяет получать послойное изображение. По внешнему виду томографы одинаковы, но по цене резко отличаются: установка для МРТ намного дороже, причем стоимость прямо пропорциональна создаваемой напряженности магнитного поля. Время исследования одной области тела на компьютерном томографе составляет несколько минут, на магнитно-резонансном — около 1 ч.

Сравнение исследований

Поскольку КТ выполняется значительно быстрее и обходится дешевле, назначение МРТ может быть обосновано более высокой эффективностью данного метода при той или иной патологии. Его несомненным преимуществом является отсутствие лучевой нагрузки. В настоящее время принято говорить о безопасности МРТ, поскольку данные о негативном влиянии магнитного поля на человеческий организм отсутствуют. В отличие от КТ, при помощи магнитного резонанса получают трехмерное изображение. На МРТ-срезах виден естественный контраст от движущейся крови. Для того чтобы получить подобный эффект, при выполнении КТ проводят ангиографию. Высокая дифференциация мягких тканей позволяет визуализировать патологические очаги, сходные с нормальными по рентгеновской плотности, и, соответственно, не обнаруживаемые с помощью КТ. Отсутствие артефактов от костных тканей (которые есть на КТ) снижает вероятность диагностических ошибок. И наконец, на базе МРТ возможно выполнение магнитно-резонансной спектроскопии, которая позволяет изучить особенности метаболизма тканей. Магнитно-резонансную спектроскопию все чаще используют в диагностике заболеваний, при которых структура тканей практически не изменяется, зато отмечаются значительные сдвиги в функциональном состоянии.

Как и любой метод диагностики, МРТ имеет ряд недостатков. Так, для получения изображения одного среза требуется значительное время — нескольких минут (при проведении КТ достаточно 2–3 с), что приводит к появлению артефактов от дыхательных движений и нарушений сердечного ритма. Соответственно информативность исследования легких и сердца оказывается незначительной. С помощью МРТ невозможно выявить камни, кальцификаты, патологию костной ткани. Помещения, в которых находятся магнитно-резонансные томографы, должны быть специально оборудованы, в частности экранированы от помех. Стоимость оборудования и эксплуатации установки чрезвычайно высока, особенно если учесть время проведения каждого исследования. К недостаткам следует отнести и специфические противопоказания.

Абсолютные включают состояния, при которых проведение МРТ может угрожать жизни больного. Прежде всего речь идет о пациентах с имплантантами, подверженными влиянию магнитного поля томографа. Изменение магнитных полей в ходе исследования может имитировать сердечную деятельность, в связи с чем функционирование кардиостимуляторов, работающих в системе запроса, будет нарушено. Возможны сбои в работе электронных и ферромагнитных имплантатов внутреннего уха, а также искусственного водителя ритма в связи со смещением электродов вследствие магнитного притяжения. Абсолютно противопоказано исследование у пациентов с металлическими клипсами в сосудах ЦНС (их смещение может вызвать кровотечение). К тому же наличие имплантатов с магнитными свойствами влияет на качество изображения, обусловливая появление артефактов.

Относительными противопоказаниями прежде всего являются состояния, требующие мониторинга, поскольку функционирование таких устройств, как, например, аппарат искусственной вентиляции легких, затруднено в условиях магнитного поля. В связи с тем, что во время исследования, которое длится около 1 ч, пациент должен лежать неподвижно, возникают трудности с проведением МРТ у детей, а также у больных с нарушениями сознания, деменцией либо клаустрофобией (обследование затруднено почти в 5% случаев). Перечисленные противопоказания к МРТ, за исключением клаустрофобии, не являются таковыми к проведению КТ. Беременным в случае крайней необходимости назначают МРТ, так как отрицательное влияние рентгеновского излучения на плод доказано, чего нельзя сказать о магнитном поле.

Внутривенное контрастное усиление при КТ основано на том, что кровоснабжение в здоровом органе и очаге поражения различно. Зная эти особенности, можно достаточно точно установить границы пораженных структур, их количество и локализацию. Особое значение в данном случае приобретает динамическая КТ с интервалом между сканами 1 с. При такой скорости получения снимков метод можно использовать для изучения состояния сосудов и их взаимодействия с органами.

МРТ также постоянно совершенствуется: осваиваются и внедряются в жизнь МР спектроскопия, кино-МРТ, МР ангиография, подавление артефактов от дыхания.

Сравнительная эффективность при различной патологии

Показания к назначению КТ и МРТ настолько обширны, что их невозможно перечислить в рамках одной статьи. Поэтому остановимся на основных.

Наиболее эффективным методом исследования головного мозга (не только в сравнении с КТ) является МРТ, особенно если речь идет о мелкоочаговых или диффузных поражениях, о локализации процесса в области ствола, задней черепной ямки, о необходимости визуализации сосудов. В то же время при черепно-мозговой травме и нарушении мозгового кровообращения часто достаточно выполнения КТ. Методом выбора для изучения спинного мозга является МРТ (в связи с возможностью получения изображения саггитальных срезов при отсутствии артефактов от костных структур), позвоночника — КТ (на МР срезах выявить патологию костей не представляется возможным). Практически для всех органов грудной полости по диагностическим возможностям КТ опережает МРТ. Как уже упоминалось, это объясняется появлением артефактов от дыхательных движений и работы сердца. Исключение составляет исследование средостения, органы которого мало отличаются по рентгеновской плотности. Визуализацию органов малого таза лучше осуществлять посредством МРТ, что позволяет получить достоверные сведения о состоянии матки, придатков, предстательной железы, семенных пузырьков, мочевого пузыря, о поражении клетчатки и регионарных лимфоузлов опухолевыми метастазами. При исследовании органов брюшной полости информативность МРТ мало отличается от таковой КТ, в связи с чем предпочтение отдают последнему методу. МРТ не используют для выявления заболеваний легких, желудка, кишечника, а также камней и кальцификатов.

В диагностике заболеваний органов грудной полости и тимуса бесспорным лидером выступает КТ, как и при обследовании ЛОР-органов (околоносовых пазух, височных костей, гортани). Высока информативность КТ в отношении органов забрюшинного пространства (почек и надпочечников).

Что касается органов шеи (щитовидная, паращитовидная железы, мягкие ткани шеи), молочных желез, сердца и плевральных полостей, а также брюшной полости, то оба метода уступают пальму первенства ультразвуковому исследованию.

Информативность рентгенографии для обследования суставов и костных образований достаточно высока и часто соперничает с таковой при КТ.

Перспективы использования КТ и МРТ в клинической практике чрезвычайно широки. Хотелось бы верить, что скоро они будут доступны каждому.

Вопросы, ответы, комментарии