Магнитно-резонансные томографы (МРТ) позволяют четко видеть мягкие ткани и органы, такие как мозг, мышцы и связки, позволяют обнаруживать опухоли. Это дает возможность диагностировать многие заболевания. Однако мощные магниты обычных МРТ-аппаратов делают их дорогими и громоздкими, поэтому их используют в основном в крупных больницах и научных институтах.
Разрабатывается портативный МРТ для скорой помощи
Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) усовершенствовали технологию МРТ со слабыми магнитными полями и предложили новые методы создания изображений с помощью таких систем. Такие МРТ можно сделать портативными и снабдить ими машины скорой помощи и удаленные сельские больницы. Такие томографы во много раз дешевле стационарных.
Исследователь проводит замеры слабыми магнитными полями. R. Jacobson/NIST
Если удастся довести до ума дешевые, портативные томографы будут спасены многие жизни.
Несколько компаний уже разрабатывают портативные томографы, работающие на слабых магнитных полях (низкопольные томографы). Эти новые модели потенциально могут расширить возможности использования МРТ. Но сегодня в медицинских целях их не используют. Проблема в том, что изображение, получаемое низкопольным томографом, сильно отличается от обычной томографии, и врачи просто не узнают органы и ткани хорошо им известные по стационарным МРТ. Это сдерживает распространение портативных устройств.
Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) усовершенствовали технологию МРТ со слабыми полями и предложили новые методы создания и анализа изображений с помощью таких систем. «Магнитно-резонансные изображения отличаются в зависимости от силы магнитного поля», — говорит инженер-электрик NIST Калина Иорданова. — «При использовании низкопольных систем МРТ нам необходимо знать, как выглядят человеческие ткани на таких изображениях».
Мозг в слабом магнитном поле
В каждой строке показан один из трех примеров измерений низкопольным томографом
Исследователи использовали имеющийся в продаже портативный аппарат МРТ для получения изображений мозга пяти мужчин и пяти женщин-добровольцев. Для получения изображений использовалось магнитное поле напряженностью 64 миллитесла, что как минимум в 20 раз меньше, чем магнитное поле в обычных МРТ.
Ученые собрали изображения всего мозга и получили данные о его сером веществе (в котором сосредоточено большое количество нервных клеток), белом веществе (более глубокие ткани мозга, в которых находятся нервные волокна) и спинномозговой жидкости (прозрачная жидкость, окружающая головной и спинной мозг).
Эти три составляющие мозга по-разному реагируют на слабое магнитное поле и генерируют сигналы, отражающие их уникальные свойства, что позволяет системе МРТ получать изображения, содержащие количественную информацию о каждой составляющей.
МРТ-контрастные вещества — это магнитные материалы, которые вводятся пациентам и усиливают контрастность изображения. Они облегчают рентгенологам выявление анатомических особенностей или признаков заболевания и регулярно используются в стационарных МРТ. При низких напряженностях поля контрастные вещества тоже действуют иначе.
Ученые NIST сравнили чувствительность нескольких магнитных контрастных веществ в слабых магнитных полях и обнаружили, что лучше всего подходят наночастицы оксида железа. При низкопольной томографии наночастицы они обеспечивают хороший контраст, к тому же они расщепляются организмом человека, а не накапливаются в тканях.
Ученые считают, что уже в ближайшие годы портативные томографы найдут применение в первую очередь в машинах скорой помощи и небольших сельских больницах.