Магнитно-резонансная томография: прошлое, настоящее, будущее

Явление ядерного магнитного резонанса было открыто в 1946 году Феликсом Блохом из Стенфордского университета и Эдвардом Парселлом из Гарвардского университета, за которое были удостоены Нобелевской премии по физике в 1952 году. В 1973 в Nature была опубликована первая статья будущего Нобелевского лауреата, профессора химии и радиологии Пола Лотербурга о получении первого МР-изображения, которая легла в основу метода магнитно-резонансной томографии (МРТ). Практически за полвека метод магнитно-резонансной томографии занял ведущее место в клинической практике и стал золотым стандартом для визуализации и неинвазивной диагностической оценки анатомо-морфологических характеристик и функционального состояния тканей и органов. В отличие от компьютерной томографии

¹ и классической рентгенографии², одним из ключевых преимуществ МРТ является отсутствие ионизирующего излучения³, что делает метод более безопасным.

В МР-сканерах используются магниты с напряженностью магнитного поля 0.5, 1, 1.5 или 3 Тесла, что практически в 100 000 раз больше магнитного поля Земли! Для создания постоянного магнитного поля (до 12 Тесла!) в современных томографах используются сверхпроводящие магнитные катушки, в которых, благодаря эффекту сверхпроводимости, т.е. отсутствию сопротивления, электрический ток практически бесконечно циркулирует по обмоткам проводов, генерируя постоянное магнитное поле. Для обеспечения сверхпроводимости температура в системе должна поддерживаться на уровне минимального предела. Для этого сверхпроводящая катушка, состоящая из нескольких слоев медной ленты со сверхпроводником, располагается в сосуде с жидким гелием при температуре ~ 4 К (–269.15 ^оС), помещенным в криостат с экранно-вакуумной изоляцией для снижения испарения гелия⁴. Как идеальный хладагент, гелий химически неактивен и не взрывоопасен.

В классических МР-томографах для охлаждения системы требуется около 1500 л гелия. Если количество гелия уменьшается до критического значения, происходит квенч – потеря магнитом сверхпроводимости, которая сопровождается нагреванием магнита, а также интенсивным испарением и выбросом гелия через специальную трубу. Выброс хладагента также может производиться при преднамеренной остановке магнита в аварийных ситуациях.

В процессе работы томографа происходит постепенное испарение хладагента: в месяц томограф может терять до 10% объема жидкого гелия, что приводит к необходимости его заправки. В современных томографах заправка может требоваться довольно редко. Но можно ли представить томограф, который вообще не требует заправки? Теперь это возможно.

Совсем недавно один из ведущих производителей МРТ компания Philips представила инновационный МР-томограф Ingenia Ambition, основанный на технологии микроциркулярного охлаждения BlueSeal, позволяющей использовать всего 7 л жидкого гелия вместо 1500 л в магнитах классической конструкции (такой магнит практически на тонну легче классического!). При этом гелий герметизируется на производстве на весь срок службы. Герметичность магнита обеспечивает защиту от потери гелия, ведущей к квенчу, и позволяет избежать выброса газообразного гелия в случае аварийной ситуации: при нажатии на кнопку, гелий выходит в специальные резервуары внутри магнита, а значит нет необходимости в квенч трубе, что в свою очередь облегчает подготовку помещения и монтаж. Если все же происходит квенч – для классических томографов необходимо проводить ряд процедур и сервисных работ, включая замену запчастей и закупку гелия. Даже самое оперативное устранение неисправностей может занимать более трех дней, что непозволительно долго для медицинских учреждений с постоянным потоком пациентов. В то время как томограф с

технологией BlueSeal в большинстве случаев перезапускается в автономном режиме или с помощью нажатия одной кнопки.

Умные системы

Стремительное развитие цифровых технологий неразрывно связано с повышением качества медицинского обслуживания, и теперь, наряду с качеством диагностики, комфорт пациентов и медицинского персонала, снижение стоимости и повышение качества медицинских услуг становятся главными приоритетами. Что касается МР-технологий, акцент делается на скорости и надежности работы, качестве получаемых данных, а также простоте эксплуатации сложных МР-систем⁵.

Каждый год технологии МРТ совершенствуются, что позволяет получать качественные изображения за более короткое время. Использование искусственного интеллекта позволяет реконструировать и анализировать изображения с высокой точностью, что существенно улучшает качество и точность диагностики. Создание «умных» систем – еще один приоритет в развитии МР-технологий. И такие системы уже существуют! Использование алгоритмов машинного обучения и автоматизация работы МР-системы в новом томографе Phillips Ingenia Ambition обеспечивают персонализированный подход к каждому пациенту и позволяют сделать процесс сканирования более комфортным.

Благодаря инновационному программному обеспечению

VitalEye, работающему на основе адаптивного алгоритма, движения и дыхание пациента теперь можно контролировать бесконтактно и непрерывно без использования дыхательного датчика и вмешательства оператора. Интерактивный дисплей VitalScreen обеспечивает автоматизированную навигацию для планирования исследования и позволяет отображать необходимые инструкции для оператора по расположению пациента и установке датчиков, а также визуализировать, а значит и контролировать ключевые параметры жизнедеятельности. Более того, больше нет необходимости в ручной разметке исследуемых структур – VitalScreen оснащен системой автоматической идентификации анатомии, что также позволяет снизить время подготовки. А системы AutoVoice и ScanWise Implant позволяют давать пошаговые голосовые инструкции для обычных пациентов и пациентов с имплантами. Подобная усовершенствованная организация рабочего процесса помогает снизить время укладки пациента в томограф до 1 минуты и значительно повышает пропускную способность отделения. А начинать исследование можно нажатием одной кнопки непосредственно из процедурной.

Комфорт пациентов – меньше повторных исследований

Работа МР-томографа сопровождается сильным шумом, что, наряду с необходимостью находиться в туннеле томографа определенное время, делает опыт сканирования малоприятным, особенно для пациентов, страдающих клаустрофобией, детей и людей, склонных к паническим атакам. При этом важным условием для избежания артефактов и получения качественных и точных данных является отсутствие движений пациента, что практически невозможно, если пациент испытывает дискомфорт.

Технология Ambient Experience, сочетающая проекционные изображения, свет, музыку и архитектурные элементы помогает пациентам расслабиться, а голосовые подсказки в ходе исследования позволяют понимать, как долго еще будет длиться исследование и на сколько нужно задержать дыхание. Все элементы вместе заметно снижают тревожность пациентов.

Кроме того, одним из главных приоритетов развития современных МР-систем является снижение времени сканирования. Программное обеспечение Compressed Sense позволяет проводить клинические исследования до 2 раз быстрее, сохраняя при этом высокое качество изображений для всех анатомических областей.

Доктор Arjen Radder, руководитель подразделения МРТ Phillips, убежден, что развитие МР-технологий позволит значительно усовершенствовать качество диагностики, а значит и лечения, делая опыт сканирования комфортным как для пациента, так и для врача. Новый томограф томограф Philips Ingenia Ambition — пример сочетания наиболее современных технологий, который открывает широкие возможности для самых различных областей клинических исследований и сочетает в себе все преимущества инновационных МР-систем для быстрой и качественной диагностики, обеспечивая высокую скорость сканирования и высокое качество получаемых изображений, обладая при этом преимуществами в эксплуатации.

---

1. Garvey C.J., Hanlon R. (2002). Computed tomography in clinical practice. BMJ (Clinical research ed.). V. 324(7345). P. 1077–1080. https://doi.org/10.1136/bmj.324.7345.1077
2. Chen G.H., Zambelli J., Bevins N., Qi Z., Li K. (2010). X-ray phase sensitive imaging methods: basic physical principles and potential medical applications. Current medical imaging reviews. V. 6(2). P. 90–99. https://doi.org/10.2174/157340510791268533
3. Grover V.P., Tognarelli J.M., Crossey M.M., Cox I.J., Taylor-Robinson S.D., McPhail M.J. (2015). Magnetic Resonance Imaging: Principles and Techniques: Lessons for Clinicians. Journal of clinical and experimental hepatology. V. 5(3). P. 246–255. https://doi.org/10.1016/j.jceh.2015.08.001
4. Andrew Murphy, Dr J. Ray Ballinger et al. https://radiopaedia.org/articles/magnets-types
5. The future of MR — DOTmed