Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Дано определение, описаны основы метода и история открытия  магнитно-резонансной томографии (МРТ). Приведены примеры применения МРТ в области медицины, а также физической культуры и спорта.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Определение

Магнитно-резонансная томография – метод исследования внутренних органов с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса.

Основы метода

Метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер водорода при возбуждении их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности. Этот метод позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом.

Термин томография обозначает послойное исследование внутренней структуры различных объектов при их облучении (от греч. tomos — слой, сечение).

История открытия метода

В 1938 году американский физик Исидор Раби открыл явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в молекулярных пучках, за что в 1944 году был удостоен Нобелевской премии по физике. Затем в 1946 году швейцарский физик Феликс Блох и американский физик Эдвард Парселл получили ядерный магнитный резонанс в жидкостях и твердых телах. За это открытие ученые были удостоены Нобелевской премии по физике 1952 года.

В основе метода ЯМР лежат магнитные свойства атомных ядер, имеющих собственный вращательный момент. Под воздействием внешнего магнитного поля на определенной частоте атомные ядра начинают излучать или поглощать электромагнитную энергию.

В марте 1960 года 24 летний лейтенант Советской Армии Владислав Александрович Иванов  (рис.1) направил в Госкомитет СССР по делам изобретений и открытий заявку на изобретение «Способ исследования внутреннего строения материальных тел» № 659411/26, в которой были впервые изложены принципы магнитно-резонансной томографии и представлена схема томографа. Однако его заявка была отклонена как нереализуемая. И только в 1984 году В.А. Иванову было выдано авторское свидетельство СССР № 1112266.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Рис.1. Иванов Владислав Александрович

Американский математик Реймонд Дамадьян, аспирант Гарварда в 1971 году опубликовал в журнале Science статью, посвященную использованию ЯМР для обнаружения раковой опухоли. В 1974 году он получил первый патент в области магнитно-резонансной томографии.

В 1973 году американский химик, профессор Пол Лотербург (рис.2) опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса». Как указывает А.В. Аганов (2014) первая версия статьи не была понята редакцией и отклонена. И только третья версия статьи увидела свет 13 марта 1973 года. В этой статье Пол Лотербург привел ЯМР-изображение неоднородного объекта, состоящего из двух наполненных водой трубок.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Рис.2. Пол Лотербург

В 1976 году Питер Мэнсфилд и Эндрю Маудсли получили первое изображение in vivo пальца человека. Позже британский физик Питер Мэнсфилд (рис.3) усовершенствовал математические алгоритмы получения МРТ-изображения. За изобретение метода МРТ Пол Лотербург и Питер Мэнсфилд  в 2003 году получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Рис.3. Питер Мэнсфилд

Применение МРТ в медицине

В настоящее время МРТ (рис. 4) широко используется в медицине.  Посредством этого метода решаются две задачи. Первая задача состоит в визуализации внутренних органов (сердца, печени, легких, поджелудочной железы, почек), а также головного мозга, сосудов, позвоночника для определения их формы, размеров, расположения.  Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Рис.4. Проведение МРТ-исследования

Вторая задача состоит в определении посредством МРТ характеристик биологических тканей (то есть тех или иных физических, физико-химических и иных свойств биологических тканей) и характера их функционирования.

В настоящее время сложились определенные направления использования МТР в медицине. Так, функциональная МРТ позволяет определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции человека. Магнитно-резонансная ангиография позволяет изучать просвет кровеносных сосудов головного мозга. МРТ позвоночника применяется нейрохирургами для определения грыж межпозвонковых дисков и степени нестабильности позвоночника (рис.5).Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Рис.5. МРТ изображение позвоночника человека

Применение МРТ в области физической культуры и спорта

Благодаря высокому разрешению МРТ считается лучшим методом определения объема и площади поперечного сечения мышцы. Именно посредством этого метода возможна точная оценка гипертрофии скелетных мышц.


Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах

Посредством этого метода возможна оценка объема жировой ткани, окружающей различные органы и скелетные мышцы. Также этот метод применяется для установления локализации травм скелетных мышц (рис. 6), суставов, сухожилий и связок.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Рис.6.  МРТ изображение различных степеней повреждения мышц человека (А) – I степени, (В) – II степени, (С) – III степени (M. Guerrero et al., 2008)

Литература

  1. Аганов А.В. Введение в магнитно-резонансную томографию: учебное пособие для бакалавров и магистрантов /А.В. Аганов.- Казань, 2014. — 64 с.
  2. Guerrero M., Guiu-Comadeval M., Cadefau J. A. et al. Fast and slow myosins as markers of muscle injury // British Journal of Sports Medicine.– 2008 July, 42.– V.7.- P.581-584

 С уважением, А.В. Самсонова

Похожие записи:


Типы телосложения мужчин по В.В. Бунаку
Дано описание жизненного пути крупнейшего отечественного антрополога и анатома Виктора Валериановича Бунака.  Описаны типы телосложения мужчин по…

Электромиография
Дано определение электромиографии (ЭМГ), описана история развития электромиографии, параметры электромиограммы: длительность электрической активности мышц, частота и амплитуда…

Типы телосложения по Шелдону
Описана история выделения типов телосложения (соматотипов) психологом Уильямом Гербертом Шелдоном. Дана характеристика трем соматотипам по У.

Типы телосложения (соматотипы)
Дается определение телосложения и соматотипа. Приводятся критерии классификации, основанные на оценке пропорций человеческого тела (Шевкуненко-Геселевича и Бунака) и…

Influence of the KAATSU Training on the Strength Endurance of the Muscles of the Lower Extremities in Qualified Football Players
Изучалось влияние KAATSU-тренинга на силовую выносливость мышц нижних конечностей квалифицированных футболистов. Установлены достоверные изменения в локальной силовой…

Антиоксиданты и физические упражнения: польза или вред?
Показано, что прием антиоксидантов во время тренировок не всегда приносит пользу. Иногда это вредно. Исследования на животных и…