30 Нобелевских премий: Открытия, изменившие медицину - Лев Иноземцев

Всем известно, что человеческое тело примерно на две трети состоит из воды. Но лишь немногие знают, что именно на этом основано действие магнитно-резонансной томографии (МРТ). Дело в том, что содержание воды в конкретной ткани или органе варьирует, а в процессе многих заболеваний количество жидкости в том или ином месте меняется весьма значительно — именно такие изменения и фиксирует магнитно-резонансное изображение.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Так вот, ядра атомов водорода при определенных обстоятельствах могут превращаться в микроскопический компас. Когда материя, содержащая воду, подвергается воздействию сильного магнитного поля, ядра атомов водорода упорядочиваются, как по команде «Смирно!». Под воздействием импульсов радиоволн энергия ядер меняется, переходит на другой уровень, а после такого воздействия ядра испускают резонансные волны, возвращаясь на прежний энергетический уровень. Небольшие различия в этих волнах, испускаемых ядрами атомов водорода, легко фиксируются. После серьезной компьютерной обработки можно построить трехмерное изображение исследуемого образца. Оно будет отражать структуру ткани, в том числе содержание воды в разных ее участках. Таким образом можно получить подробную картину состояния определенных органов. А поскольку итоговый сигнал получается цифровым, легко зафиксировать результаты обследования.

О возможности исследований с помощью ядерного магнитного резонанса было известно с середины XX века, но эффективно использовать это явление в медицинских целях удалось только в 1970-х годах. Американец Пол Лотербур обнаружил, что усиление или, наоборот, ослабление магнитного поля в заранее известных направлениях позволяет создать двумерное изображение структур, визуализировать которые другими методами невозможно. Англичанин Питер Мэнсфилд использовал разницу магнитных полей в противоположных направлениях для того, чтобы более точно определить различия в резонансных волнах, испускаемых ядрами. Он показал, как обнаруженные сигналы можно быстро и эффективно проанализировать и преобразовать в изображение. Это было важным шагом на пути к применяемому методу. Именно поэтому в 2003 году оба ученых были удостоены Нобелевской премии «за открытия, касающиеся метода магнитно-резонансной томографии».

Сразу после разработки и доработки магнитно-резонансная томография стала применяться на практике в больницах и госпиталях. Уже в начале 1980-х годов врачи стали осваивать первые серийные установки, а к началу XXI века в распоряжении медицинских работников были десятки тысяч аппаратов, совершавших миллионы обследований в год.

Большим преимуществом МРТ стало то, что она, по имеющимся на сегодня данным, совершенно безвредна. В отличие от компьютерной томографии или классического рентгеновского аппарата, МРТ не использует ионизирующее излучение, которое в определенных дозах представляет серьезную опасность для человека. Некоторые ограничения все же есть. Например, из-за того, что в аппаратах используется сильное магнитное поле, метод не применим для исследования людей с вживленным кардиостимулятором, с несъемными протезами, содержащими некоторые виды металлов, и даже с татуировками (в некоторых из них используется краска с содержанием металлов, и в сильном магнитном поле нательный рисунок может создать ожог или «поплыть»). Также использование техники требует определенной осторожности — в кабинете с аппаратом не должно быть металлических предметов, или они должны быть очень хорошо зафиксированы: ведь основа аппарата — очень мощный магнит.

Сегодня МРТ используют для изучения почти всех органов. Метод особенно ценен для детального изображения мозга — головного или спинного, а почти все нарушения этого органа приводят к изменению содержания воды в определенных участках. Иногда даже однопроцентного отклонения от нормы достаточно, чтобы обнаружить патологические изменения — а с этой задачей МРТ справляется легко.

Исследование при помощи магнитно-резонансного томографа отлично подходит для диагностики рассеянного склероза и для наблюдения за ходом этого заболевания. Рассеянный склероз характеризует местное воспаление в спинном и головном мозге, на МРТ-снимках можно увидеть, где локализуется воспаление и насколько оно интенсивно.

Предоперационная диагностика — еще одна область применения МРТ. С ее помощью можно получить трехмерные изображения и таким образом точно определить место поражения и, соответственно, масштаб будущего хирургического вмешательства. Такая информация очень помогает врачам. В некоторых микрохирургических операциях на головном мозге хирург может работать практически вслепую, руководствуясь только данными МРТ. Детализации изображений достаточно для того, чтобы точно размещать электроды в центральных областях мозга для лечения сильной боли или двигательных расстройств при болезни Паркинсона.

МРТ-обследование очень важно в диагностике, лечении и последующем наблюдении онкологических заболеваний. Изображения могут точно выявить границы опухоли, а это способствует более точному хирургическому или лучевому лечению. Перед хирургическим вмешательством важно знать, метастазировал ли первичный очаг опухоли в соседние ткани. МРТ может отличать нормальные ткани от опухолевых гораздо точнее, чем другие методы, и тем самым увеличивает шансы операции на успех. Применяется эта возможность и для уточнения стадии заболевания.

Раньше для обследования пациентов часто применяли инвазивные методы. Их спектр широк: от инъекции до операции. В некоторых случаях такое обследование может привести к серьезным осложнениям. МРТ часто заменяет инвазивные методы и тем самым уменьшает дискомфорт или даже страдания пациентов. Яркий пример — исследование поджелудочной железы и желчных протоков с инъекцией контрастных веществ при помощи эндоскопа. Сегодня соответствующая информация может быть получена с помощью МРТ. Или давайте вспомним артроскопию, при которой оптический прибор вставляют прямо в сустав. Во время этой процедуры существует риск получить заражение крови. Но, к счастью, сегодня артроскопию можно заменить МРТ.