Аппаратное обеспечение для магнитно-резонансных томографических исследований в медицине

Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его  магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления» (релаксации) предварительно возбужденных протонов.

Первые томографы имели  индукцию магнитного поля 0,005 Тл, однако качество изображений, полученных на них, было низким. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. В качестве таких источников применяются как электромагниты (до 9,4 Тл), так и постоянные магниты (до 0,7 Тл). При этом, так как поле должно быть весьма сильным, применяются сверхпроводящиие электромагниты, работающие в жидком гелии, а постоянные магниты пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный «отклик» тканей в МР-томографах на постоянных магнитах слабее, чем у электромагнитных, поэтому область применения постоянных магнитов ограничена. Однако, постоянные магниты могут быть так называемой «открытой» конфигурации, что позволяет проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследования и проведение манипуляций (диагностических, лечебных) под контролем МРТ — так называемая интервенционная МРТ.

Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного  магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум.

Особенности применения медицинского оборудования в помещениях, где проводится МРТ.

Сочетание интенсивного магнитного поля, применяемого при МРТ сканировании, и интенсивного радиочастотного  поля предъявляет экстремальные  требования к медицинскому оборудованию, используемому во время исследований. Аппараты ИВЛ, специально сконструированные для применения в МРТ помещениях, имеют ограниченные возможности по высоким потокам и давлению в дыхательных путях, ограничения касаются также и некоторых функциональных возможностей использования ряда современных режимов вентиляции, мониторинга и системы тревожной сигнализации.

Вместе с тем, использование  в последнее время аппарата ИВЛ повышает безопасность пациентов во время проведения МРТ. Тяжелые пациенты обеспечиваются респираторной поддержкой как на этапе транспортировки, так и во время проведения исследования на МРТ. Использование как в палатах интенсивной терапии, так и во время МРТ, также снижает риск ошибки при переходе с одного типа аппарата ИВЛ на другой, разрешенный для применения при проведении МРТ.

Противопоказания

Существуют как относительные  противопоказания, при которых проведение исследования возможно при определённых условиях, так и абсолютные, при  которых исследование недопустимо.

Абсолютные противопоказания

1. установленный кардиостимулятор (изменения магнитного поля могут имитировать сердечный ритм).
2. ферромагнитные или электронные имплантаты среднего уха.
3. большие металлические имплантаты, ферромагнитные осколки.
4. ферромагнитные аппараты Илизарова

Относительные противопоказания

1. инсулиновые насосы
2. нервные стимуляторы
3. неферромагнитные имплантаты внутреннего уха,
4. протезы клапанов сердца (в высоких полях, при подозрении на дисфункцию)
5. кровоостанавливающие клипсы (кроме сосудов мозга),
6. декомпенсированная сердечная недостаточность,
7. первый триместр беременности (на данный момент собрано недостаточное количество доказательств отсутствия тератогенного эффекта магнитного поля, однако метод предпочтительнее рентгенографии и компьютерной томографии)
8. клаустрофобия (панические приступы во время нахождения в тоннеле аппарата могут не позволить провести исследование)
9. необходимость в физиологическом мониторинге
10. неадекватность пациента
11. тяжёлое / крайне тяжелое состояние пациента по основному или сопутствующему заболеванию

Также МРТ противопоказана (или время обследования должно быть значительно сокращено) при наличии татуировок, выполненных с помощью красителей с содержанием металлических соединений. Широко используемый в протезировании титан не является ферромагнетиком и практически безопасен при МРТ; исключение — наличие татуировок, выполненных с помощью красителей на основе соединений титана (например, на основе диоксида титана).

Дополнительным противопоказанием  для МРТ является наличие кохлеарных имплантатов — протезов внутреннего уха. МРТ противопоказана при некоторых видах протезов внутреннего уха, так как в кохлеарном имплантате есть металлические части, которые содержат ферромагнитные материалы.

Приборы и оборудование

Если мы возьмем МРТ  как исследование для диагностики  заболевания, то можно выделить несколько  инноваций в данной сфере, например,  новые виды усовершенствованных  магнитно-резонансных томографов, каждый из которых может помочь врачу  правильно диагностировать заболевание, сэконовив энергию, затраченную во время исследования.   Изобретением магнитно-резонансных томографов в настоящее время занимаются такие фирмы как: “Bruker”, “Siemens”, “General Electric”, “Picker”, “Philips”, “Toschiba”. Отечественные аппараты единичные и это, как правило, постоянные низкопольные магниты.

Можно выделить несколько  аппаратов нового поколения: 

1. MagfinderII (AILabCo. Ltd., ЮжнаяКорея) ультрасовременный низкопольный магнитно-резонансный томограф   «открытого» типа «MagFinderII», благодаря которому можно проводить полный спектр МРТ-исследований (см. «Приложения» рис. 2): МРТ головы, позвоночника, брюшной полости и забрюшинного пространства, органов малого таза, суставов, конечностей. Конструктивное решение данной модели томографа - это принципиальное  отсутствие системы туннеля (трубы), что полностью исключает морально-психологическую подавленность пациента и  развитие клаустрофобии в ходе проведения исследования. Данный томограф позволяет проводить обследование пациентов, имеющих различные анатомические особенности - широкие плечи, массу тела до 200 кг, имеющих вынужденное положение тела. Комфорт пациента гарантирован, в связи с  наличием систем климатического контроля и шумоподавления в помещении для исследования. Особенностью данного томографа является наличие специальных адаптеров (катушек), позволяющих максимально детализировать получаемое изображение в зоне обследования, что особенно актуально при исследовании суставов. Чрезвычайно важно отметить, что «открытый» тип МРТ позволяет эффективно обследовать детей: полная ориентированность в пространстве и возможность прямого контакта с родителями практически полностью исключает психологический дискомфорт  и двигательное беспокойство ребенка  и,  соответственно,   снимает  необходимость  в применении наркоза.

2. CHORUS 1.5T (ISOL Technology, Южная Корея). CHORUS предлагает полный ряд свойств, ориентированных на совершенствование методов получения изображений (см. «Приложения», рис. 3). Компактный магнит с небольшим диаметром, практичным дизайном и градиентной технологией создает новый уровень использования магнитного резонанса.   

3. Optima MR450w General Electric (США) В системе Optima MR450w используется магнит с коротким и широким туннелем, создающий большое поле зрения (см. «Приложения, рис. 4). Комплект GEM Suite (Geometry Embracing Method – метод геометрического охвата), включающий в себя поверхностные катушки и принадлежности, повышает качество изображений и комфорт для пациента, одновременно с этим упрощая работу оператора.

4. Brivo MR355  General Electric (США). Магнитно-резонансный томограф Brivo MR355 1.5T производства GE Healthcare упрощает доступ к диагностическим возможностям высокопольной МРТ (см. «Приложения», рис. 5). Исключительно доступная цена системы сочетается с принципиально новым упрощенным пользовательским интерфейсом. Удобная панель управления Ready позволяет заменить 30 операций по вводу данных одним элементом управления. Упрощенная процедура оптимизации работы позволяет даже неопытным операторам получать высококачественные изображения. Полностью автоматизированная система исследования головного мозга – Ready Brain, повышающая производительность работы и воспроизводимость результатов. Система обеспечивает более стабильные результаты от оператора к оператору и от пациента к пациенту.

5. Signa HDx 1.5T; 3,0Т General Electric (США) Этот высокопроизводительный МР-томограф с коротким туннелем предназначен для нейрологических, кардиологических, ангиологических, абдоминальных и ортопедических исследований, а также исследований всего тела                   (см. «Приложения», рис. 6). Радиочастотная подсистема с 8 независимыми приемными каналами обеспечивает превосходное качество изображения и высокопроизводительную работу многоэлементных приемных катушек.

6. Magnum 1.5 T (Корея). Магнитно-резонансный томограф со сверхпроводящим магнитом (см. «Приложения», рис. 7). Ультракороткая конструкция системы магнита с полем зрения 50 см. Система экранирования ВЧ помех (EIS). Автоматизированный стол пациента. Максимальный вес пациента: 200 кг. Сверхкомпактный твердотельный усилитель выходного ВЧ сигнала с воздушным охлаждением и мощностью 25 кВт. Высокочастотные приемные катушки. Система приема и обработки сигнала (Спектрометр). Наличие предварительного фильтра сглаживания: Butterworth Bandpass.

7. Superstar 0.35T Neusoft Medical System. Имеет самое широкое магнитное отверстие, идеально подходящее для всех пациентов (см. «Приложения», рис. 8). Эффективная и устойчивая функциональность. Сфера высоких технологий и профессионализма. Моментальная поддержка сети Neusoft. Фазированная антенная платформа. Многосторонний рабочий процесс. Обеспечение лечения для всех пациентов.

А так же приборы: NSM-S15  Neusoft Medical System; Магнитно-резонансный томограф NAM-P0.23A(HQ); Абляция фокусированным ультразвуком (ФУЗ-МРТ); Безрамочная нейронавигация Vector Vision (BrainLab, Германия). А также применяются инновационные методы исследования МРТтакие как: ExamCard; SENSE; Freewave (kt-blast, 4D-TRAK, визуализация 2К, DWIBS - диффузное сканирование тела, FiberTrak, спектроскопия с применением технологии SENSE).

Рассмотрим также современные  магнито-терапевтические аппараты.

МАГ 30-04 (см. «Приложения», рис. 9). Портативный аппарат для низкочастотной магнитотерапии. Предназначен для оказания терапевтического влияния на организм человека переменным неоднородным магнитным полем. Отмечается хорошая переносимость действия переменного магнитного поля у ослабленных больных, больных пожилого возраста, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы. 

АМТ-01 (см. «Приложения», рис. 10). Низкочастотное синусоидальное магнитное поле:

- обладает обезболивающим и противовоспалительным действием; 

- улучшает микроциркуляторные процессы и местное кровообращение, способствуя рассасыванию воспалительных и травматических отёков и восстановлению поврежденных тканей; 

- оказывает благотворное влияние на центральную нервную систему, улучшая общее состояние, сон и уменьшая раздражительность; 

- укрепляет иммунную систему человека.

АЛМАГ-02 (см. «Приложения», рис. 11). Прибор включает несколько типов магнитных излучателей, которыми можно одновременно воздействовать на разные зоны. Аппарат Алмаг-02 предназначен для лечения больных с острыми и хроническими заболеваниями внутренних органов, центральной и периферической нервной системы, заболеваниями и травмами опорно-двигательного аппарата и послеоперационными осложнениями импульсным бегущим низкоинтенсивным магнитным полем.

Магнитотерапевтическая установка «ЭОЛ» («Магнито-турботрон») создает вращающееся магнитное поле (ВМП) вокруг всего тела пациента одновременно (см. «Приложения», рис. 12). Общая магнитотерапия (далее - ОМТ), т. е. воздействие магнитным полем одновременно на все тело, позволяет одновременно влиять на все системы организма, в том числе нервную, эндокринную, сердечно-сосудистую и лимфатическую, а также на обмен веществ, окислительно-восстановительные процессы и др.

Магссел АУРИКУЛУМ - это инновационный, предельно простой в использовании аппарат магнитотерапии. Инновационный процесс генерации обеспечивает большие дозы магнитного поля. Магссел АУРИКУЛУМ  успокаивает шум в ушах и связанный с ним дискомфорт, улучшает клеточный метаболизм и стимулирует кровообращение.

В домашних условиях также можно проходить эту процедуру с помощью инновационных препаратов - магнитофоров, которые представляют собой магниты на основе резины с заданными параметрами магнитоемкости и проникающей способности магнитного поля. Такие магнитофоры достаточно приложить и зафиксировать к нужному месту воздействия магнитного поля и ожидать определенное время.