Как работает МРТ?⁠⁠

Магнитно-резонансная томография сейчас является не таким уж редким методом диагностики в больницах, однако, достаточно дорогим. В отличие от рентгена и КТ (который по сути тоже рентген) позволяет получать достаточно точные снимки мягких тканей. Как он работает?

В основе метода лежит явление ядерного магнитного резонанса. Это когда ядра атомов излучают или поглощают электромагнитные волны во внешнем магнитном поле.
В нашем теле в магнитном резонансе участвуют в основном ядра атомов водорода, т.к. в теле содержится много воды. Ядро атома водорода состоит из одного протона (положительно заряженной частицы), у которой есть свой магнитный момент, или спин. Если грубо и на пальцах, то можно представить, как маленький протон вращается вокруг своей оси, а если заряженная частица двигается или вращается, то она создаёт свое собственное магнитное поле. Именно вращение вокруг своей оси заряженной частицы и, тем самым, создание ею магнитного поля и можно назвать спином.
Итак, все атомы водорода в нашем теле имеют собственное магнитное поле, которое при помещении нас во внешнее магнитное поле, оказывается либо сонаправленным, либо противоположно направленным ему. Причем, во втором случае его энергия будет больше.

Чтобы поймать какую-то информацию от тела делают интересную вещь. Пускают в наше тело электромагнитный импульс достаточно низкой частоты (радио диапазон). Мы знаем из курса физики, что частица, поглощая фотон (пусть даже и радиочастотный), переходит в возбужденное состояние с более высокой энергией, причем частота поглощенного фотона должна строго соответствовать напряжённости внешнего магнитного поля. Это соответствие частот и является тем самым резонансом, фигурирующим в названии методики. А переход в состояние с более высокой энергией, в том числе, может означать разворот магнитного момента.
Далее происходит обратный переход атомов водорода из возбужденного состояния в стабильное (релаксация). И снова мы знаем из курса физики, что такой переход сопровождается выделением энергии. Эта энергия и регистрируется датчиками, и она даёт нам информацию о нашем теле. Каждый атом водорода, находящийся в конкретном месте даёт о себе знать и мы видим картинку.

Но здесь стоит отметить, что такое высокое и детализированное разрешение картинки происходит благодаря тому, что атомы водорода в разных тканях нашего тела находятся с разным окружением и имеют различную прочность связей. Так, например, в молекулах жировых тканей связи более прочные, а в воде сравнительно слабые. А при ядерном магнитном резонансе скорость релаксации ядер из возбужденного состояния зависит от прочности связей. Сильно связанные протоны выделяют энергию намного быстрее, чем протоны со слабой связью. Каждая ткань выделяет энергию с различной скоростью, и именно поэтому МРТ имеет такое хорошее контрастное разрешение.
Подытожим. МРТ основано на взаимодействии атомов водорода с внешним магнитным полем. Дополнительные электромагнитные импульсы, посылаемые в наше тело в совокупности с внешним магнитным полем возбуждают ядра наших атомов водорода, которые при релаксации испускают энергию, которую мы фиксируем как информацию о теле, причем в разных тканях с разной скоростью, и получаем контрастную картинку. Кстати, чтобы проникнуть на разную глубину тела, применяют магнитное поле переменной напряжённости.
Думаю, вы почувствовали, что самым простым языком объяснить этот метод сложно. Нужно знать основные законы физики. А метод сам по себе сложный, и от этого, дорогой. Но результат его в диагностике несравнимый с остальными методами. А самое главное, как вы уже поняли, это безвредно.

Автор - Сергей Столбов

Ещё нас можно читать в ВК, телеге и Дзене

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!