Магнитно-резонансная томография (МРТ)
Невролог, нейрофизиолог, стаж - 35 лет;
Профессор неврологии, доктор медицинских наук;
Клиника восстановительной неврологии.Об авторе
Впервые об МРТ заговорили в конце XX века, правда, называлась сначала методика ЯМР – ядерно-магнитный резонанс. Впоследствии, по мере совершенствования технологии, название сменили на МРТ – магнитно-резонансная томография.
В XXI веке, диагностика патологии головного мозга без МРТ немыслима. Наиболее продвинутый вариант – фМРТ или функциональная МРТ. Он позволяет оценить не только органические, анатомические изменения в нервной ткани, но и предоставляет сведения о функции интересующих отделов мозга.
Содержание статьи:
Историческая справка
Явление ядерного магнитного резонанса было продемонстрировано американским учёным Isidor Isaac Rabi в 1937 году, когда он работал в команде, разрабатывающей атомную бомбу.
К практической медицине, открытый Раби, «метод магнитного резонансного детектирования», адаптировали только в 1971 году. В Бруклинском медицинском центре, США. Физик Raymond Damadian, экспериментируя на крысах, обнаружил различия между нормальными и опухолевыми тканями при магнитном резонансе.
Физическое обоснование метода
В обычном состоянии, магнитное поле атома равно нулю: положительный заряд протонов уравновешивается отрицательным зарядом электронов.
Но когда атомы попадают в сильное магнитное поле и облучаются радиочастотным импульсом, заряд протонов меняется. У части из них, энергии становится больше, чем в покое. После того, как радиочастотный импульс отключают, накопленная «излишняя» энергия высвобождается. И эти импульсы, переход ядер атомов с повышенного энергетического уровня на обычный, можно улавливать.
Чем молекула больше, тем медленнее она накапливает и высвобождает кинетическую энергию. Разница исчисляется микросекундами и их долями, однако специальная аппаратура способна зафиксировать эту разницу во времени. Главное – чтоб было с чем сравнивать, эталонный показатель.
Таким образцом выбрали воду. Она есть в человеческом теле везде. А её молекулы в любой ткани дают одинаковое время т.н. продольной релаксации.
Получённые данные суммируются, обрабатываются компьютером и отображаются на экране монитора. Изображение состоит из пикселов, которые являются единицей изображения. Яркость пиксела пропорциональна вокселу – степени магнетизации в данной единице объема. Комбинация пикселов на экране монитора образует изображение. Характеристики картинки зависят от того, сколько воды имеется в той или иной ткани.
Кроме того, применение специальных контрастов на основе парамагнитных ионов, повышает разрешающую способность методики, способствует лучшей визуализации и дифференцировке тканей.
Контрастирование
Преимуществом МР-томографии является то, что она предоставляет изображение интересующего отдела организма без необходимости в изменении положения тела.
Сейчас в качестве основы для контраста применяется редкоземельный металл – гадолиний. Чтоб сделать его нетоксичным для человека, синтезируют хелатный комплекс гадолиния с производными этилендиаминтетрауксусной кислоты (с диэтилентриаминпентауксусной кислотой).
Контраст вводится внутривенно. Стандартная дозировка составляет 0,1 ммоль/кг. Оптимальное контрастирование наблюдается на Т1-взвешенных снимках.
Диагностические возможности
Изначально МРТ показывало статичную анатомическую картинку. По аналогии с КТ, но с лучшей дифференцировкой мягких тканей.
С 80-х годов в медицинскую практику внедрена диффузно-взвешенная МРТ, позволяющая оценивать процессы диффузии воды в тканях. Эта методика нашла применение как в плане обнаружения ишемии, так и касательно любых функциональных аномалий.
В основе методики лежит разница магнитных свойств окси и дезоксигемоглобина, а также – изменение магнитных свойств ткани вследствие разного кровенаполнения. Неврологам, фМРТ позволяет оценивать функциональное состояние ткани головного мозга.
Конкурентом, функциональной МРТ считается ПЭТ. Для этой методики требуется использовать токсичные и дорогие радиоизотопные фармпрепараты.
Магнитно-резонансная томография является неинвазивной, обладает минимальным списком противопоказаний. Функциональную МРТ можно повторять неоднократно, что делает её отличным инструментом для мониторинга больного.
Ишемический инсульт
Прямыми признаками гипоксии мозга считаются изменение коэффициента диффузии интенсивности сигнала в отдельных (поражённых), участках и признаки отёка. К косвенным относят изменение просвета сосудов.
К снижению коэффициента наблюдаемой диффузии приводит расстройство метаболизма тканей в условиях кислородного голодания. Второй фактор – снижение температуры в этой области.
Ранние признаки
Первые признаки острой ишемии, на МРТ появляются через 6 – 8 часов. Фактически у всех пациентов, к концу суток повышается интенсивность сигнала в области поражения в режиме Т2.
Вначале очаг имеет гетерогенную структуру и нечёткие границы. На 2–3 сутки сигнал остаётся гетерогенным, но приобретает гомогенную структуру. Здесь уже затрудняется дифференцировка зоны отёка и, собственно, очага поражения. В режиме Т1, по прошествии 24 часов, интенсивность сигнала снижается.
Косвенные признаки ишемии выявляются с первых минут её развития.
К этим признакам относятся:
- появление внутриартериального изоинтенсивного или гиперинтенсивного сигнала от поперечного сечения сосуда;
- сочетание изоинтенсивного сигнала в просвете сосуда и гиперинтенсивного сигнала по периферии очага;
- отсутствие эффекта потери сигнала, так как подобное явление в норме характерно для кровотока.
В первые часы, с помощью МРТ с достаточной степенью вероятности, можно судить об обратимости очага ишемии. Для этого оценивают диффузионно-взвешенные снимки и изображения в режиме Т2.
Если коэффициент наблюдаемой диффузии (КНД) низкий и отсутствует изменение сигнала в режиме Т2, то в первые часы инсульта можно рассчитывать на обратимость патологии.
Если наряду с низким КНД в режиме Т2, очаг интенсивен, следует говорить о необратимости очага поражения.
Дальнейшая эволюция МР-сигнала: с уменьшением зоны отёка и началом фазы резорбции со второй недели, очаг снова становится гетерогенным. С начала 4 недели снова повышается время релаксации, с соответствующим усилением интенсивности сигнала в Т2 режиме. К моменту формирования кистозной полости, к 7-8 неделе, МР-сигнал соответствует таковому для ликвора.
При контрастировании в острейший период инсульта, до 6-8 часов, в поражённой зоне контраст не скапливается. Что, вероятно, связано с сохранностью гематоэнцефалического барьера. Накопление контрастного вещества отмечают в более позднем периоде инсульта, и до образования кистозной полости. После этого контраст снова перестаёт скапливаться в очаге.
Геморрагический инсульт
Изображение очага поражения при геморрагическом инсульте на МРТ зависит от соотношения оксигемоглобина и дезоксигемоглобина, которые имеют разные магнитные свойства. Динамику этого процесса можно наблюдать, оценивая изображения в Т1 и Т2 режимах.
В острейшей стадии, из-за высокого содержания оксигемоглобина, гематома визуализируется в виде изоинтенсивного и гипоинтенсивного очага.
С наступлением острого периода, оксигемоглобин преобразуется в дезоксигемоглобин. В Т2 режиме, это проявляется образованием очага низкой плотности.
В подостром периоде, дезоксигемоглобин переходит в метгемоглобин. Эти изменения можно оценивать в режиме Т1, отмечается увеличение интенсивности сигнала.
В поздней стадии, продолжается нарастание уровня и происходит лизис эритроцитов. Также в образовавшейся полости увеличивается количество воды. Такие процессы обуславливают формирование гиперинтенсивного очага как в Т1, так и в Т2 режимах.
В хронической стадии, гемосидерин и ферритин откладываются в макрофагах, которые располагаются в капсуле очага. На МРТ это проявляется в виде тёмного кольца вокруг гематомы в режиме Т2.
Поражение белого вещества головного мозга
Разница между биохимическими явлениями в белом и сером веществе головного мозга есть. И она обусловливает возможность дифференцировке одного от другого.
Однако нет специфических признаков, которые позволяли бы чётко сформулировать диагноз после обследования. Поэтому наличествующую картину на мониторе необходимо соотносить с клиническими проявлениями патологии нервной системы.
Рассмотрим типичные проявления поражения белого вещества при заболеваниях нервной системы.
Рассеянный склероз
В отношении этой патологии, МРТ весьма информативна. Процедура выявляет очаги множественные очаги повышенной плотности, расположенные асимметрично, в глубине белого вещества. Типична локализация таких очагов по периферии желудочков мозга (перивентрикулярно), в мозолистом теле и стволовых структурах, мозжечке.
При поражении спинного мозга, обнаруживаются подобные очаги в режиме Т2. В случае ретробульбарного неврита при рассеянном склерозе, МРТ показывает усиление сигнала от зрительных нервов.
Используя контрастирование, можно установить давность процесса. Свежие очаги охотно накапливают контраст, в отличие от индифферентных старых.
Чтоб с высокой вероятностью установить диагноз рассеянного склероза на основании МРТ, требуется найти два признака. Во-первых, – очаги типичной локализации (субтенториальной, перивентрикулярной, и корковой), причём хотя бы один из них должен накапливать контраст. Во-вторых, – должны быть найдены очаги, диаметром более 5 мм.
Острый рассеянный энцефаломиелит
Такая патология на МРТ проявляется в виде крупных очагов повышенного сигнала. Расположены они, как правило, в глубоких, подкорковых отделах белого вещества и склонны к слиянию между собой.
Нейросаркоидоз
На МРТ обнаруживаются диффузные очаги, с типичной локализацией:
- хиазма (место скрещения зрительных нервов);
- гипофиз;
- дно третьего желудочка.
Также нейросаркоидоз часто поражает мозговые оболочки.
Подострый склерозирующий панэнцефалит
Данная патологии проявляется очагами повышенной плотности в Т2 режиме. Располагаются они, преимущественно в базальных ганглиях и по периферии желудочков мозга.
Опухоли головного мозга
Черты очага, определяемого на МРТ, зависят от соотношения внеклеточной и внутриклеточной жидкости в образовании. Поэтому размеры образования, получённые на МРТ, не всегда соответствуют реальным масштабам распространения опухолевых клеток.
Разработан ряд диагностических критериев, позволяющих судить о природе опухоли по её проявлениям на МРТ.
Опухоли из жировой ткани являются относительно редкими. Чаще встречаются новообразования, которые дают изоинтенсивные сигналы (например, менингеомы) или гиперинтенсивные очаги (например, глиомы).
Второй очередью оценивают характер получённого изображения. Здесь возможны два варианта:
- Структура изображения может быть гомогенной, монолитной. Типична для доброкачественных опухолей.
- И гетерогенной, неоднородной. Характерна для злокачественных новообразований, отражает процессы кальцинации, некроза, кровоизлияния в ткани опухоли.
О степени злокачественности объёмного образования можно судить ещё и по его границам.
Так, ровные и чёткие края у очага больше свидетельствуют в пользу доброкачественности образования.
Злокачественным опухолям присущи нерезкие очертания, отражающие инфильтрирующий характер роста.
Методика позволяет установить наличие объемного образования в мозгу, даже когда его не видно при рутинном обследовании. К косвенным признакам опухоли относятся:
- деформация извилин головного мозга;
- аномалии желудочковой системы;
- внутренняя гидроцефалия;
- смещение мозговых структур с их анатомического расположения.
Для уточняющей и дифференциальной диагностики, применяют введение контраста.
Дифференцировка опухолей
Благодаря МРТ, появляется возможность заранее спрогнозировать, какой отдел стал источником опухолевых клеток. Это помогает отличить первичный узел от метастатического поражения.
Менингиомы
Как правило, проявляются изоинтенсивным сигналом в режиме Т1. Незначительное повышение сигнала в режиме Т2 характерно для ангиобластических менингиом. Фибробластические менингиомы проявляют себя скорее изоинтенсивным или гипоинтенсивным сигналом.
В таких условиях большое значение приобретают описанные немного выше косвенные признаки. А также – контрастирование. Контраст охотно накапливается менингиомой, и при проведении МРТ она выглядит гомогенным образованием с чёткими границами.
Опухоли из мозговых оболочек и костей черепа
Характеризуются наличием ликворных щелей между тканью опухоли и деформированным участком головного мозга. Основание опухоли более широкое в месте прикрепления к костям черепа. Также в этой области вероятно развитие гиперостоза.
Опухоли из ткани головного мозга (глиального ряда)
Доброкачественные астроцитомы проявляются гомогенным сигналом с повышенной плотностью в режиме Т2, изоинтенсивным или гипоинтенсивным сигналом в режиме Т1.
Невриномы
Главным проявлением невриномы на МРТ является наличие объёмного образования изоинтенсивного или гипоинтенсивного характера. При малых размерах опухоли – гомогенного, при большом образовании – гетерогенного типа. Контраст невринома накапливает неравномерно.
Метастатические поражения
Основным проявлением метастаза является наличие на магнитно-резонансной томограмме очага повышенной интенсивности в режиме Т2. При контрастировании, контраст накапливается по периферии опухоли с образованием кольцеобразных структур (корона-эффект).
Менингиты
Структура получаемого изображения зависит от характера патологического процесса, т. е. от нозологической формы менингита.
При серозном менингите на МРТ появляются признаки расширения желудочковой системы и субарахноидальных пространств.
При гнойном менингите также отмечают расширение желудочков головного мозга и субарахноидальных пространств. Дополнительно, возможно появление очагов повышенной интенсивности в паренхиме головного мозга в режиме Т2.
При введении контраста, он накапливается преимущественно в мозговых оболочках.
Особенностью туберкулёзного менингита является появление на МРТ очага пониженной интенсивности, окружённого сигналом высокой интенсивности. Такие признаки являются патогномоничными для туберкулёмы. Обычно такие очаги локализуются на основании мозга.
Абсцесс головного мозга
До формирования капсулы, абсцесс на МР-томограмме в режиме Т2 визуализируется как очаг повышенной плотности с неоднородной структурой. Капсула в режиме Т2 выглядит в виде ободка пониженной плотности. Введённый контраст накапливается в «ткани» абсцесса и его капсуле.
Энцефалиты. Характерным проявлением является появление очага повышенной интенсивности в режиме Т2 в веществе головного мозга, наряду с вышеописанными признаками менингита.
Абсцесс головного мозга. До формирования капсулы абсцесс на томограмме выглядит как очаг повышенной плотности в режиме Т2 с неоднородной структурой. Капсула выглядит в режиме Т2 в виде ободка пониженной плотности. Контраст накапливается в «ткани» абсцесса и его капсуле.
Наследственные заболевания нервной системы
Болезнь Паркинсона проявляется признаками атрофии подкорковых структур: хвостатого ядра, бледного шара, чёрной субстанции, ядра Льюиса и т.д.
При синдроме паркинсонизма (типично развивается на фоне сосудистой патологии), МРТ показывает множественные участки ишемических инсультов (инфарктов) и лейкоареоз. Располагаются такие очаги преимущественно, в области подкорковых структур.
Для хореи Геттингтона характерны атрофические изменения со стороны хвостатого ядра и бледного шара.
В случае оливопонтоцеребеллярной дегенерации, на МРТ отмечаются очаги атрофии в белом веществе мозжечка, продолговатом мозге, мосту.
При наследственной мозжечковой атаксии, отмечают признаки атрофии мозжечка (его корковых отделов и червя).
Также высока диагностическая роль МРТ в отношении пациентов с разнообразной неврологической патологией:
- аутизмом;
- эпилепсией;
- внутричерепной гипертензией;
- задержками психомоторного и речевого развития;
- минимальными мозговыми дисфункциями (ММД)
- мигренозными головными болями.
