Магнитно-резонансная спектроскопия: суть метода, показания и вред

Магнитно-резонансная спектроскопия

Магнитно-резонансную томографию давно используют во всех областях медицинской науки, поскольку данный вид обследования является безопасным и высокоинформативным для врачей при определении патологий и определения методик лечения пациентов. Однако бывают ситуации, когда даже такое информативное исследование не позволяет точно выявить все аспекты заболевания. В таких ситуациях проводятся дополнительные исследования, которые в своей сути так же основываются на ядерно-магнитном резонансе. Важнейшей из таких специализированных методик является магнитно-резонансная спектроскопия.

Суть исследовательской методики

Современные исследовательские клиники проводят магнитно-резонансную спектроскопию с применением специализированного оборудования. Такой метод исследования определяет биохимические изменения, которые вызываются различными патологическими состояниями, в разных участках человеческого организма.

Протонная магнитно-резонансная спектроскопия основывается на изменениях резонансной частоты протонов, из которых состоят всевозможные химические соединения. Такой процесс в медицине принято называть химическим сдвигом, что определяет различия частот пиков спектра.

Единицей измерения химического сдвига принято считать миллионную долю (ррт). На сегодняшний день протонная магнитно-резонансная спектроскопия подразделяется на ту, что проводится по одновоксельной методике, и мультивоксельную, которая может одномоментно определять спектры из нескольких участков головного мозга.

В современной медицине применяется еще одна разновидность спектроскопии – мультиядерная, учитывающая магнитно-резонансные сигналы фосфорных, углеродных и некоторых иных ядер.

При одновоксельной магнитно-резонансной спектроскопии анализу подлежит лишь один воксел или участок мозга человека. При анализе состава частот спектра выбранного воксела специалисты получают определенное метаболитное распределение химического сдвига в миллионных долях. При этом по соотношению в спектре метаболитных пиков, уменьшению или увеличению их высот можно неинвазивным путем оценить протекающие в тканях биохимические процессы.

Мультивоксельная спектроскопия предоставляет спектральные значения сразу нескольких необходимых при исследовании вокселов, которые можно сравнить для получения целостности картины исследуемого участка.

Данные мультивоксельной магнитно-резонансной спектроскопии позволяют строить карту среза по параметрам, где цветовыми маркерами обозначены концентрации необходимых метаболитов, а распределенность метаболитов в срезе визуализирована и предоставляет взвешенное по параметру химического сдвига изображение.

По характеру исследуемых тканей магнитно-резонансная спектроскопия может подразделяться на:

• МР-спектроскопию, которая проводится на внутренних органах;
• МР-спектроскопию, областью исследования которой выступает биологическая жидкость.

Наиболее частым спектром применения методики выступает анализ мышечной ткани, поскольку она не подлежит ни одному другому неинвазивному методу диагностики и может быть обследована только путем применения биопсии.

Области применения диагностики

Рассматриваемая диагностика позволяет расшифровывать процессы метаболизма тканей различных органов при помощи получаемых магнитно-резонансных спектров. Обменные процессы организма, в большинстве случаев, нарушаются гораздо раньше, чем пациент начинает ощущать какие-то симптомы того или иного заболевания.

Вот почему важно своевременно применять магнитно-резонансную спектроскопию, которая поможет выявить отклонения на ранних стадиях болезни и принять соответствующие меры по предотвращению ее прогрессирования. К тому же, данная методика для отдельных анатомических областей организма человека является единственной неинвазивной диагностической процедурой, которая известна на сегодняшний день.

Для диагностики энергетического показателя метаболического процесса сердечной мышцы без введения радиоактивных средств магнитно-резонансная спектроскопия является единственно возможным методом обследования.

При сочетании методики с результатами магнитно-резонансной томографии врач получает общую клиническую картину кардиологических параметров – размеров сердца, структуры миокарда и нарушений кровообращения в нем, функциональных расстройств. Также вышеназванная диагностика помогает контролировать ход лечения ишемической болезни сердца, различной гипертрофии, сердечной недостаточности.

При неврологических патологиях магнитно-резонансная спектроскопия позволяет уточнить диагноз, различая, например, рассеянный склероз и нейрооптикомиелит. При расстройствах психики важным является та особенность данной диагностики, которая помогает рассмотреть различные биохимические процессы в мозговых клетках.

Данная методика широко применима для оценивания всевозможных новообразований в головном мозге. Несмотря на отсутствие гистологических данных о возникшем новообразовании, исследователи говорят об определенных соотношениях рассматриваемых в ходе диагностики показателей и возникновении пика лактата. Таким образом, большинство случаев магнитно-резонансной спектроскопии опухолевых тканей способно предоставить дифференциацию возникших новообразований по принципу злокачественности.

В клинических условиях при послеоперационных диагностиках данная методика свидетельствует об успешности проведенного хирургического вмешательства либо о продолжении роста рассматриваемой опухоли, ее рецидиве, лучевом некрозе.

Еще одним аспектом использования магнитно-резонансной спектроскопии является процесс разграничения впервые обнаруженных первичных или вторичных патологий, их дифференциация по демиелинизирующим и инфекционным процессам.

Показательными являются в данном разрезе диагностированные случаи абсцессов, опирающиеся на диффузионно-взвешенные изображения.

Так, при отсутствующих пиках основных метаболитов при абсцессе отмечается возникновение пиков липид-лактатного комплекса и специфичных абсцессу пиков – например, продуктов анаэробного бактериального гликолиза и результатов протеолиза.

В медицинских источниках часто исследуется эффективность МР-спектроскопии при метаболических нарушениях и дегенеративных поражениях белого вещества мозга у детей, эпилепсии, черепно-мозговых травмах, ишемиях головного мозга и прочих заболеваниях.

Показания и противопоказания для МРС

Рассматриваемая диагностика, аналогично магнитно-резонансной томографии, основана на ядерно-магнитном резонансе, но ее результатом не выступают снимки.

Методика помогает рассматривать правильность распределения в тканях продуктов метаболических процессов, основываясь на их молекулярных особенностях.

Среди основных состояний и заболеваний, при которых пациентам показано прохождение магнитно-резонансной спектроскопии, выделяют эпилепсию, ишемическую болезнь (местное малокровие), болезни Альцгеймера и Паркинсона, всевозможные воспалительные процессы, травмирование тканей, возникновение новообразований в головном мозге.

Поскольку метаболизм здоровых и пораженных тканей значительно отличается, проведение данного вида исследования помогает диагностировать и начать лечить проблему на самой ранней стадии, что чаще приводит к успешному результату.

Среди главных противопоказаний к процедуре специалисты называют искусственный водитель ритма. В случае наличия протезирования внутреннего уха либо искусственного сердечного клапана важно своевременно информировать об этом врача и предоставить ему подробное описание или аннотацию имеющегося протеза.

Также, поскольку исследование проводится в закрытом пространстве – продолговатой кабине, при наличии боязни таких пространств необходимо сообщить об этом специалисту, чтобы он мог прописать пациенту седативные (успокоительные) препараты.

Методика исследования, описанная выше, является многообещающей, поскольку при ее сочетании с другими обследованиями точность поставленного диагноза обычно достигает 90%. Иногда случаются неточности в связи с особенностью опухолевой ткани, которая может не сильно отличаться от нормальной по содержанию холина и степени зрелости.

В остальных случаях данное исследование очень информативно показывает специалистам, что происходит с обследуемым участком.

Как МРТ спектроскопия выполняет виртуальную биопсию

Магнитно—резонансная спектроскопия выполняет «виртуальную биопсию» путем измерения концентрации химических веществ в головном мозге абсолютно безопасным и неинвазивным методом, используя стандартное МРТ оборудование. Изменения в химическом составе головного мозга дают представление о патологических явлениях, значительно дополняя МРТ диагностику.

На сегодня существует более 28 000 публикаций, посвященных использованию МРТ спектроскопии для широкого ряда неврологических расстройств, однако эта многообещающая методика применяется в клинической практике еще не в полном объеме. Последние технические достижения могут превратить МРТ спектроскопию из исследовательского метода диагностики в практический.

МРТ спектроскопия идеально подходит для многоразовых измерений и для оценки результатов лечения путем получения химических сигналов, или метаболитов, из интересующей нас области. Создается спектрограмма пиков, каждый из которых соответствует химическому веществу, резонирующему на своей частоте (измеряются в миллионных долях); при этом высота пика отражает концентрацию этого химического вещества в головном мозге (выражающуюся как соотношение к креатину в институциональных единицах или как концентрация в миллимолях).

Метаболиты головного мозга

С помощью МРТ спектроскопии можно обнаружить различные метаболиты, а их биологические роли могут дать патофизиологическую информацию для определения диагноза и контроля за ходом лечением.

Основные метаболиты это N-ацетил аспартам (NAA), по которому можно судить о состоянии нейронов; холин (Cho), который защищает мембраны клеток от разрушения и может использоваться для оценки повреждения ткани вследствие травмы мозга или рака; общий креатин (Cr) может быть использован в качестве энергетического маркера, хотя в большинстве случаев он служит внутренним контрольным показателем; мио-инозитол (ml) является осмолитом и астроцитным маркером. Не так давно было доказано, что МРТ спектроскопия может измерять 2-гидроксиглатарат (1HG), онкометаболит – высокоспецифичный маркер рака.

Глутамат (Glu, который часто трудно отличить от глутамина, оба вещества иногда совместно обозначаются как Glx) – это возбуждающие нейротрансмиттеры, действие которых часто ослабляется болезнью и лечением; лактат (Lac) – маркер гипоксии; и глутатион (GSH), антиоксидант, уровни которого могут отражать нейровоспаление, и который также можно измерить, применив специализированные инструменты пост-процессинга.

Клиническое применение

Различные неврологические расстройства по-разному влияют на метаболиты мозга. Каждый метаболит имеет «нормальную» концентрацию, которая создает набор пиков, одинаковую для любого человека, если только у него нет какой-нибудь патологии. Таким образом, диагностика при помощи МРТ спектроскопии может производиться путем сравнения числовых значений концентраций метаболитов или путем выявления нестандартных наборов пиков в спектрах, аналогично расшифровке электроэнцефалограмм.

Неврологические болезни поражают до одного миллиарда людей по всему миру и являются одной из главных причин их недееспособности и страданий. Диагностика часто затруднена, и время для эффективной терапии может быть ограничено.

МРТ визуализация с ее отличной контрастностью мягких тканей является самым широко используемым методом для обнаружения поражений мозга. Ее отличают морфологическая детализация и чувствительность к изменению состава и физических свойств воды. Однако обычная МРТ не способна обнаруживать изменения в плотности клеток, их типе или биохимическом составе, но все это можно исследовать при помощи МРТ спектроскопии.

Кроме того, поражения различных патофизиологий часто выглядят одинаково на МРТ. Поэтому МРТ и МРТ спектроскопия являются взаимодополняющими инструментами диагностики, мониторинга протекания заболеваний и ответа на терапию.

Возможность проводить неинвазивную диагностику на ранней стадии или повышать уверенность врачей при постановке диагноза одинаково высоко ценятся как пациентами, так и врачами. Отсюда и рост числа центров визуализации, включающих МРТ спектроскопию в свои клинические протоколы для обследования мозга. Было опубликовано более 60 000 научных работ по использованию МРТ спектроскопии для исследования человеческого организма, из которых 20 000 посвящены исследованию мозга.

Эти исследования охватывают большой диапазон неврологических расстройств, включая опухоли мозга, церебральные абсцессы, приступы, болезнь Альцгеймера, метаболические расстройства, травмы мозга, рассеянный склероз, хронические боли, нейротоксичность, гипоксию, невропсихиатрические болезни, такие как шизофрения, депрессия и биполярное расстройство, и даже раннюю диагностику болезни печени.

Неинвазивный и количественный характер МРТ спектроскопии делает ее отличным средством для оценки результатов клинических испытаний лекарств. Исследования можно часто повторять без каких-либо последствий для пациента или объекта клинического исследования, в отличие от биопсии или других инвазивных методов.

В качестве прямого или заместительного биомаркера МРТ спектроскопия обладает более высокой чувствительностью при измерении эффектов лекарственных средств, чем другие клинические методы. На сайте Clinical-Trials.gov было найдено более 488 зарегистрированных исследований, использующих МРТ спектроскопию для описания процесса, протекающего в теле пациента, или для изучаемого вмешательства.

Функция МРТ спектроскопии есть в сканерах всех известных производителей, таких как GE Healthcare, Siemens Healthineers, Philips, Canon (ранее Toshiba) и Hitachi. Хотя нет четких данных, осмотр МРТ систем в больничной сети BWH показал, что 90 процентов из них имеют МРТ спектроскопию. Аналогичным образом, почти каждый крупный образовательный медицинский центр имеет персонал, работающий с МРТ спектроскопией.

Проблемы и их решения

Несмотря на тысячи публикаций, демонстрирующих точность и диагностическую ценность МРТ спектроскопии, этот многообещающий метод еще не полностью используется в клинической практике по двум основным причинам: 1) проблемы с получением данных, 2) плохая интеграция анализа данных в клинический рабочий процесс.

В отличие от обычной МРТ визуализации, при которой сканируется весь мозг, МРТ спектроскопия работает, как виртуальная биопсия, и дает возможность выбирать интересующий вас участок. Это создает определенные трудности для операторов, хотя новые технологические разработки (такие как усовершенствование автоматических алгоритмов шиммирования) по большей части устранили потребность в ручных настройках, занимающих много времени.

Новые, более совершенные методы МРТ спектроскопии, такие как визуализация химического сдвига, также позволяют получать более высокое пространственное разрешение и выполнять ретроспективное восстановление данных из выбранных областей, хотя для этого приходится в какой-то мере жертвовать соотношением сигнала к шуму.

Однако появление этих новшеств также поднимает вопрос стандартизации методологий, так как научная литература разбита по различным методикам. Международное общество МРТ в медицине решило устранить это препятствие и создало консенсусную группу, чтобы стандартизировать методы для всех производителей.

В настоящее время инструменты восстановления МРТ спектроскопии каждого производителя (например, GE FuncTool, Siemens Syngo, Philips FreeWave), получившие разрешение FDA, используют различные методы восстановления данных, но не дают возможность менять глубину анализа.

С одной стороны, исследовательские инструменты используют передовые методы обработки данных и предоставляют количественную информацию высокого качества по метаболитам (например, LCModel, jMRUI, AQSES, Tarquin). Однако для настройки и работы с этими системами требуются экспертные знания и есть трудности с интеграцией этих систем в клинический рабочий процесс. Тем не менее, производители сейчас работают над усовершенствованием своего программного обеспечения. ПО, разработанное третьими сторонами, пытается заполнить этот пробел (например, BrainSpec). Эти последние технологические разработки помогут превратить МРТ спектроскопию в клинический метод диагностики, внедрив технологию будущего в сегодняшние клиники.

Об авторе: Д-р Александр Лин – директор Центра клинической спектроскопии в больнице Бригэм энд Уименс и доцент радиологии в Гарвардской медицинской школе. Он получил степень доктора наук по биофизике и молекулярной биохимии в Калифорнийском технологическом институте и является членом научного общества в Национальном институте здоровья. Занимается исследованиями МРТ спектроскопии с 1997 года.

Магнитно-резонансная спектроскопия

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Магнитно-резонансная спектроскопия (MP-спектроскопия) позволяет неинвазивно получить информацию о метаболизме мозга. Протонная 1H-МР-спектроскопия основана на «химическом сдвиге» – изменении резонансной частоты протонов, входящих в состав различных химических соединений. Этот термин ввел N. Ramsey в 1951 г., чтобы обозначить различия между частотами отдельных спектральных пиков. Единица измерения «химического сдвига» – миллионная доля (ррт). Приводим основные метаболиты и соответствующие им значения химического сдвига, пики которых определяются in vivo в протонном МР-спектре:

• NAA – N-ацетиласпартат (2,0 ррт);
• Cho – холин (3,2 ррт);
• Сr – креатин (3,03 и 3,94 ррт);
• ml – миоинозитол (3,56 ррт);
• Glx – глутамат и глутамин (2,1-2,5 ррт);
• Lac – лактат (1,32 ррт);
• Lip – липидный комплекс (0,8-1,2 ррт).

В настоящее время в протонной MP-спектроскопии используют два основных метода – одновоксельную и мультивоксельную (Chemical shift imaging) MP-спектроскопию – единовременное определение спектров от нескольких участков головного мозга. В практику сейчас стала также входить мультиядерная MP-спектроскопия на основе МР-сигнала ядер фосфора, углерода и некоторых других соединений.

При одновоксельной 1H-МР-спектроскопии для анализа выбирают только один участок (воксел) мозга. Анализируя состав частот в регистрируемом от этого воксела спектра, получают распределение определенных метаболитов по шкале химического сдвига (ррт). Соотношение между пиками метаболитов в спектре, уменьшение или увеличение высоты отдельных пиков спектра позволяют неинвазивно оценивать биохимические процессы, происходящие в тканях.

При мультивоксельной MP-спектроскопии получают MP-спектры для нескольких вокселов сразу, и можно сравнить спектры отдельных участков в зоне исследования. Обработка данных мультивоксельной MP-спектроскопии даёт возможность построить параметрическую карту среза, на которой концентрация определённого метаболита отмечена цветом, и визуализировать распределение метаболитов в срезе, т.е. получить изображение, взвешенное по химическому сдвигу.

Клиническое применение МР-спектроскопии. MP-спектроскопию в настоящее время довольно широко используют для оценки различных объёмных образований головного мозга. Данные MP-спектроскопии не позволяют с уверенностью предсказать гистологический тип новообразования, тем не менее большинство исследователей сходятся во мнении, что опухолевые процессы в целом характеризуются низким соотношением NAA/Cr, увеличением соотношения Cho/Cr и, в некоторых случаях, появлением пика лактата. В большинстве МР-исследований протонную спектроскопию применяли в дифференциальной диагностике астроцитом, эпендимом и примитивных нейроэпителиальных опухолей, предположительно определяя тип опухолевой ткани.

В клинической практике важно использовать MP-спектроскопию в послеоперационном периоде для диагностики продолженного роста новообразования, рецидива опухоли либо лучевого некроза. В сложных случаях 1Н-МР-спектроскопия становится полезным дополнительным методом в дифференциальной диагностике наряду с получением перфузионно-взвешенных изображений. В спектре лучевого некроза характерный признак – наличие так называемого мёртвого пика, широкого лактат-липидного комплекса в диапазоне 0,5-1,8 ррт на фоне полной редукции пиков остальных метаболитов.

Следующий аспект использования МР-спектроскопии – разграничение впервые выявленных первичных и вторичных поражений, дифференцировка их с инфекционными и демиелинизующими процессами. Наиболее показательны результаты диагностики абсцессов головного мозга на основе применения диффузионно-взвешенных изображений. В спектре абсцесса на фоне отсутствия пиков основных метаболитов отмечено появление пика липид-лактатного комплекса и пиков, специфичных для содержимого абсцесса, таких как ацетат и сукцинат (продукты анаэробного гликолиза бактерий), аминокислоты валин и лейцин (результат протеолиза).

В литературе также очень широко исследуют информативность МР-спектроскопии при эпилепсии, при оценке метаболических нарушений и дегенеративных поражений белого вещества головного мозга у детей, при черепно-мозговой травме, ишемии мозга и других заболеваниях.

Метод магнитно-резонансной (МР) спектроскопии головного мозга – что это такое

Протонная магнитно-резонансная спектроскопия – это развивающийся метод, способный выявлять заболевания головного мозга, сердечной мышцы посредством регистрации метаболического накопления глутамата, ацетилхолина, креатинина, ацетиласпартата и ряда других соединений. Сравнение активности веществ в норме и при патологии позволяет установить ранний диагноз, динамические оценить качество лечения через определенные временные промежутки.

Процедура МРТ головного мозга с МР спектроскопией – что это такое

Способ позволяет изучить функциональность головного мозга. Другие МР процедуры показывают анатомию органа. Сочетание функциональной и морфологической информации повышает информативность диагностики.

МР-спектроскопия позволяет изучить скорость движения молекул веществ, проводить дифференцировку разных тканей – серого и белого вещества, мышц, жира, крови. Регистрация транспорта ионов калия, натрия через мембрану определяет активность фагоцитоза – уничтожения защитными клетками чужеродных агентов. Сочатение с МРТ трактографией позволяет верифицировать состояние внутримозговых желудочков, перивентрикулярных пространств.

Отслеживание накопления кислорода позволяет зарегистрировать участки повышенной возбудимости, выявить места разрушения гематоэнцефалического барьера, анализировать гормональную активность, проницаемость тканей.

Методы молекулярной нейровизуализации только развиваются – трактография, перфузионная диффузионная МРТ и МР-спектроскопия. Применяются обычно после нативной магнитно-резонансной томографии головного мозга. Только онкологи пользуются нейровизуализационными методами для оценки изменений мозговой ткани во время лечения опухолей.

Как делают протонную МР-спектроскопию

Неинвазивная МРТ головного мозга с МР спектроскопией разработана в 1951 году. Ученые использовали метод для регистрации измененной частоты протонов разных веществ под влиянием сильного магнитного поля. Полувека наблюдения за атомами протонов ацетиласпартата, холина, миоинозитола, лактата, жировых соединений, глутамина позволило использовать информацию в медицине для выявления внутримозговых изменений, патологии сердечной мышцы.

Информативность имеют физиологические и патологические химические сдвиги соединений. Для примера, приводим протонный МР-спектр веществ в норме:

• Холин – 3,2 ppm;
• Ацетиласпартат – 2 ppm;
• Миоинозитол – 3,56 ppm;
• Жировые соединения – 1-1,2 ppm;
• Глутамат – 2,2-2,5 ppm;
• Креатинин – 3-3,9 ppm.

Инновационные разработки помогли совершенствовать метод. Существует 3 разновидности магнитно-резонансной спектроскопии:

1. Одновоксельная;
2. Мультивоксельная;
3. Мультиядерная.

Разделение основано на регистрации протонных спектров одного или нескольких участков мозговой паренхимы одновременно. При одновоксельной МР-спектроскопии изучается единичный участок. Изучение спектров химического сдвига метаболитов заданной зоны помогает оценить биохимические процессы.

Мультивоксельный тип предполагает спектроскопический анализ разных сегментов. Подход применяется для оценки функциональности разных центров – чувствительных, двигательных, речи, слуха, зрения.

Мультиядерная МР спектроскопия оценивает химические сдвиги протонов углерода, фосфора, ряда других химических соединений одновременно. Распределение пиков повышает информативность исследования.

Информация анализируется путем просмотра параметрической карты среза. Каждый отдельный участок имеет несколько анатомических образований. Отслеживание биохимических спектров не позволяет дифференцировать ткань, но знание патофизиологии помогает предположить локализацию патологии.

Основные разработки МР-спектроскопии проводятся в области онкологии. С помощью процедуры нельзя предсказать тип новообразования. Наблюдения показали измененное соотношение метаболизма холина-креатинина, N-ацетиласпартата и креатина у большинства злокачественных образований. Некоторые раки сопровождаются повышением пика лактата.

Что показывает МР спектроскопия

Опробовано спектроскопическое обследование при верификации нейроэпителиальных опухолей, эпендимом, астроцитом. Метаболические сдвиги четко указывают тип новообразования. Онкологи применяют МР-спектроскопию для диагностики наличия/отсутствия клеток образования после операционного удаления очага. Обследования верифицирует признаки гибели злокачественной ткани после химиотерапии, лучевого облучения.

Динамический онкологический контроль лучше делать двумя методами – перфузионно-взвешенная МРТ в сочетании с 1 H-МР-спектроскопией. Подход выявляет участок некроза посредством обнаружения широкого протонного пика лактат-липидных соединений в пределах от 0,5 до 1,8 ппм. Одновременно прослеживается редукция сдвига других веществ, «мертвый пик».

Очередная область использования спектроскопии – дифференциальная диагностика демиелинизирующих процессов (рассеянный склероз), инфекций, травматических повреждений. Абсцессы мозга верифицируются по обнаружению спектров лейцина, валина, сукцината, липид-лактатного комплекса. Литературные источники приводят информацию о возможности использования обследования для оценки метаболизма при черепно-мозговых травмах, эпилепсии, инсультах.

Контрастное МРТ головного мозга показывает состояние сосудов, верифицирует злокачественные и доброкачественные новообразования вначале развития.

Регистрация сдвигов валина, лейцина свидетельствует о распаде тканей при болезнях, бактериальных инфекциях. Продуктом бактериального гликолиза является накопление сукцината, ацетата. Изменение МР-спектров веществ позволяет предположить характер нозологии (органический, инфекционный, воспалительный).

Какие болезни выявляет протонная спектроскопия:

• Глиома изменяет пики распределения липидов, лактата, холина, креатинина, N-ацетиласпартата;
• Неглиальные новообразования сдвигают холин, ацетиласпартат;
• Инфаркты, инсульты регистрируются по повышению лактата, уменьшению других метаболитов;
• Инфекционные процессы приводят к повышению ацетата, аланина, лактата. Токсоплазмоз характеризуется снижением холина;
• Болезни белого вещества сопровождаются понижением миоинозитола, увеличением N-ацетиласпартата;
• Диагностика печеночной лейкоэнцефалопатии базируется на изучении увеличения глутамина, регистрации сниженного миоинозитола;
• Астроцитома разной степени злокачественности с локализацией в лобной доле при нативном МРТ характеризуется сигналом высокой силы. С помощью 2D мультивоксельной спектроскопии удается выявить повышение индекса холин/N-ацетиласпартата более единицы.

Цветное картирование дополняет информативность контрастной, нативной МР-томографии. Исследование имеет блестящие перспективы медицинского развития.

Звоните нам по телефону 8 (812) 241-10-46 с 7:00 до 00:00 или оставьте заявку на сайте в любое удобное время

Магнитно-резонансная спектроскопия: суть метода, показания и вред

В 1946 г. Felix Block и Edward Purcell впервые продемонстрировали принцип ядерно-магнитного резонанса, и за это открытие в 1952 г. им совместно была присуждена Нобелевская премия по физике. Аппарат для проведения исследования состоит из главной магнитной системы, комплектов градиентных магнитных катушек и радиочастотных катушек, единого блока питания, фильтров и коммуникационного оборудования, приспособлений для укладки больного, а также компенсирующие устройства и принадлежности.

Главное (статическое) магнитное поле генерируется одним из магнитов, постоянным, резистивным или сверхпроводящим.

а) Применение ядерного-магнитного резонанса (ЯМР). Электромагнитные сигналы приходят от обследуемого объекта, образуясь на основе феномена ядерно-магнитного резонанса в статическом магнитном поле, градиентных и радиочастных магнитных полях. Компьютеры суммируют получаемую информацию и выдают изображение, спектр или локальные резонансные данные. Здесь находят применение различные способы построения изображения и протоколы обработки регистрируемых спектроскопических параметров.

б) Клиника вредного влияния МРТ (магнитно-резонансной томографии, ЯМР). Вредное влияние на здоровье человека могут оказывать следующие факторы:
1. Действие статического магнитного поля на все тело человека или на его часть.
2. Изменяющиеся во времени магнитные поля.
3. Та энергия радиочастотного магнитного поля, которая поглощается тканями.
4. Сильный акустический шум.
5. Действие лазерного излучения.
6. Риск электрического и механического воздействия.
7. Недостаточное качество изображения или спектральных данных, следствием чего может быть меньшая информативность результатов для клиники.

– Статические магнитные поля. Статическое магнитное поле, создаваемое главным магнитом, задает резонансную радиочастоту для ядер тех тканей, которые представляют наибольший интерес для исследователя. Действие на все тело или только на область головы магнитных полей напряженностью до 2 тесла в течение 1 ч или менее не может оказать никакого вредного влияния.

– Изменяющееся во времени. Изменяющееся во времени магнитное поле (dB/dt) возникает в момент перемены магнитных градиентов, используемых для определения локализации в пространстве получаемых ядерно-магнитных резонансных сигналов. Тысячи больных уже прошли через воздействие таких изменяющихся во времени магнитных полей ограниченной напряженности без отрицательных последствий.

– Радиочастотное магнитное поле. Радиочастотные магнитные поля возникают при резонансной частоте колебания ядер в исследуемых тканях. Поглощение энергии, генерируемой с радиочастотой, в организме больного может вызвать общее нагревание и местное термическое поражение. Изменяющееся с радиочастотой поле за счет поглощения объектом энергии способно вызвать нагрев металлических имплантатов, обычных татуировок или перманентных косметических татуировок, которые наносят на веки для выделения контура глаз. Риск повреждения можно уменьшить, размещая соответствующие предупреждающие знаки.

– Высокие уровни акустического шума. Сильный шум создают импульсы электрического тока, питающего обмотки градиентных магнитов. Такой шум способен раздражать, вызывать дискомфорт или, достигая определенного уровня, становиться опасным. Риск вредного воздействия может быть нивелирован, если выдерживать стандарт, который определяет интенсивность акустического шума. Последний должен быть ниже уровней, соответствующих профессиональным нормативам для воздействия до 1 ч в течение рабочего дня, или ниже допустимых средних повременных и пиковых шумовых нагрузок, принятых OSHA Американской конференции по промышленной гигиене.

– Лазерная система. В рассматриваемом случае лазерная установка может использоваться для позиционирования больного. Описано свойство лазера вызывать стойкое повреждение органа зрения, однако ни об одном таком происшествии сообщений не поступало.

– Риск электрического тока или механической травмы. Опасности такого рода устраняют соблюдением соответствующих принципов при проектировании и эксплуатации аппаратуры.

– Другие возможные факторы риска. Поле, окружающее магнит, может быть достаточно мощным, чтобы притягивать с огромной силой объекты, обладающие ферромагнитными свойствами. Так, попавшие внутрь него металлические инструменты способны травмировать человека. Эту потенциально опасную ситуацию помогут предотвратить расклеивание предупреждающих надписей, которые запрещают посторонним людям появляться в определенных зонах, и размещение принадлежностей для оказания экстренной помощи пациентам в местах, где магнитное поле незначительно.

Поле, охватывающее больного, способно привести к фатальным последствиям за счет воздействия на находящиеся в рабочем состоянии устройства, такие как кардиальные водители ритма. Статическое магнитное поле может срывать или перемещать ферромагнитные материалы, имеющиеся в теле человека, например внутрикраниальные клеммы, накладываемые на аневризмы сосудов, осколки и протезы с ферромагнитными свойствами. Каждая из таких ситуаций чревата смертельными осложнениями. После недавнего случая со смертельным исходом при проведении ЯМР (ядерного магнитного резонанса) у больного, который в прошлом перенес клипирование интракраниальной аневризмы, FDA призвало врачей быть особенно внимательными при выполнении ЯМР (ядерного магнитного резонанса) у больных с такого рода имплантатами.

Нет абсолютно никаких признаков, которые могли бы гарантировать, что наличие клемм не приведет к тяжелым последствиям. Врачи и больные должны знать о том, что взаимодействие между магнитным полем и наложенными клеммами опасно. Поскольку нет методов для определения магнитных свойств таких изделий, их производители не могут гарантировать, что клеммы не будут взаимодействовать с полями, неизбежно оказывающими свое влияние, когда проводится ЯМР (ядерный магнитный резонанс).

– Действия МРТ (ЯМР) на плод и младенцев. С особой осторожностью выполняется обследование плода или младенцев, поскольку они чрезвычайно чувствительны к перегреву и нуждаются в постоянном контроле за сердечно-сосудистой и дыхательной системами.

– Криогенные среды из жидкого гелия. Жидкий гелий и азот, призванные создавать низкотемпературные условия, находят применение в качестве криогенной среды для охлаждения суперпроводящей обмотки в соответствующем магните. Определенное количество этих газов испаряется во время нормальной работы аппаратуры, но если возникает необходимость в быстром охлаждении магнита, то интенсивность выкипания криогенного тела резко возрастает и газ внезапно вырывается в помещение, угрожая развитием асфиксии у персонала или пациента.

– Клаустрофобия. Конфигурация аппарата для ЯМР и продолжительность обследования иногда приводят к развитию приступа клаустрофобии у некоторых больных.

в) Противопоказания для МРТ (магнитно-резонансной томографии, ЯМР). Суть магнитно-резонансного исследования заключается в воздействии сильного статического, динамически изменяющегося и радиочастотного магнитных полей. Проблемы создаются при наличии каких-либо металлических объектов в организме человека. При выполнении исследования все тело оказывается в магнитном поле. Следовательно, чувствительные к нему органы не могут быть экранированы, подобно тому, как это легко осуществляется при работе с ионизирующей радиацией.

Уборщицы, инженеры и все, кто находится поблизости от пациента, подвергаются тому же воздействию, поэтому только конкретные лица допускаются к работе с ЯМР-аппаратом.

Наличие кардиального водителя ритма — это классическое противопоказание. Людям с пейсмекером запрещено даже входить в отделение, где проводятся ЯМР-исследования. Притяжение магнитов в состоянии вызвать смещение прибора непосредственно в подкожной клетчатке или его необратимое переключение с режима работы по требованию на фиксированный ритм. Внутрикардиально расположенные провода даже при неработающем водителе ритма иногда провоцируют аритмии. Некоторые устройства, работающие на электрическом питании или на основе влияния магнитного поля, например кохлеарные имплантаты, нейростимуляторы, имплантируемые инфузионные насосы и клапаны вентрикулярных шунтов, давление открытия в которых можно менять прямо через кожу, также являются противопоказанием для выполнения ЯМР-исследования.

Съемные принадлежности, такие как магнитные приемники и зубные имплантаты, перед выполнением исследования необходимо удалять. Это же касается и тех глазных протезов, в которых постоянно присутствуют магниты, а также радиотерапевтических имплантатов, способных смещаться или размагничиваться.

Фиксированные имплантируемые металлические элементы, среди которых ортопедические и спинальные пластины и штифты (за исключением закрепляемых по окружности головы), не мешают магнитно-резонансному исследованию. Однако процедуру необходимо сразу же прекратить, если больной начинает жаловаться на боль в месте расположения данного элемента. Вентрикулярные шунты, устанавливаемые для лечения гидроцефалии, и гемостатические скобки практически никогда не создают проблем.

Магнитно-резонансное исследование откладывается на 6 нед после операции клиппирования маточных труб и введения внутрисосудистых спиралеобразных стентов. То же самое касается фильтров, которые приобретают все большую популярность у рентгенологов, занимающихся инвазивными рентгенологическими исследованиями, и требуют надежного закрепления внутри сосуда. Немагнитные зубные имплантаты безопасны, как и внутриматочные, и диафрагмальные контрацептивные средства. Иногда протезы полового члена и грудных желез могут служить противопоказанием для исследования.

Присутствие искусственных клапанов сердца допускает проведение ЯМР-процедуры, хотя раньше утверждалось обратное. Металлические фрагменты, случайно попавшие в тело человека, например дробинки, пули или шрапнель, могут мешать проведению исследования, особенно если после ранения прошло мало времени. Shellock и соавт. составили исчерпывающий перечень металлических имплантатов, материалов, устройств и других объектов. Они также описали возможные перемещения этих элементов или образование опасных перегибов под действием статических магнитных полей.