Что происходит с вашим телом, когда вы делаете МРТ?

Вы в лаборатории. Позади вас раздается громкий гудящий звук. Ключи, телефон и другие металлические предметы начинают трястись. Вдруг они взлетают и проносятся мимо вас на огромной скорости. Нет, это не чудовищная черная дыра, которая появилась у вас за спиной и поглощает всё вокруг. Это аппарат ЭмЭрТэ, который только что включился. С его помощью можно заглянуть почти куда угодно. Аппарат магнитно-резонансной томографии может быть размером с внедорожник, но состоит он всего из четырех частей: градиент, радиочастоты, компьютер и ключевой компонент — огромный магнит. Еще нужен объект для изучения. Возьмем эту черепашку.

Большинство живых организмов состоят из воды. Вода состоит из одного атома кислорода и двух — водорода. Аш два о. Крошечные частицы атомов водорода — словно микроскопические магниты. Воспринимайте их как стрелку компаса. Обычный компас определяет магнитное поле Земли, и его стрелка всегда указывает на север. Теперь положим рядом с компасом магнит. Его магнитное поле сильнее земного — мы можем управлять стрелкой компаса. В аппаратах МРТ используются большие круглые магниты, магнитное поле которых в шестьдесят тысяч раз раз мощнее земного. Вращаясь, этот гигантский магнит заставляет вращаться и атомы водорода в нашем организме. Однако крутятся не все атомы. Те, что остаются неподвижными, называются молекулами воды малой энергии. Мы заставим их крутиться за счет радиоволн.

Аппарат МРТ излучает радиоволны с той же частотностью, что и магнитное поле. Молекулы воды малой энергии поглощают эту энергию и начинают вращаться, как обычные молекулы. Затем мы останавливаем радиоволны. Молекулы перестают вращаться и отдают энергию обратно, а аппарат МРТ ловит эти сигналы. Далее эта информация поступает в компьютер, который проводит расчеты и создает изображение того, что находится внутри тела черепахи. Разные части тела на снимке окрашены в разные цвета, так как в них содержится разное количество молекул воды малой энергии. Области, содержащие много жидкости, почти белые. Панцирь черепахи на снимке очень темный, почти черный, так как в основном состоит из костей и почти не содержит воды. Чем меньше воды в той или иной части тела, тем темнее она выглядит на экране.

Оператор МРТ может перенаправить ток в магнит для получения высококачественного изображения. В этот момент вы услышите странные щелчки. Плюс МРТ в том, что он позволяет заглянуть в тело на любой глубине. Представьте, что внутри сканера движется невидимая стена. Двигаясь сантиметр за сантиметром, она позволяет увидеть, что находится внутри тела.

За это в аппарате МРТ отвечает градиент. Он делит крупные сгустки магнитного поля на более мелкие, что позволяет заглянуть внутрь черепахи в любой точке от головы до хвоста. Положим в аппарат МРТ яйцо и посмотрим на экран компьютера. Сначала мы увидим маленький круг. Это верхушка яйца. Двигаемся вперед. Круг стал немного больше. Еще сантиметр — и внутри большого круга появляется круг другого цвета. Это желток. Он содержит другое количество молекул воды малой энергии и на изображении имеет другой цвет. Шаг за шагом мы можем изучить все яйцо.

И всё же МРТ способен заглянуть не везде. У нас есть коробка с секретом, и мы хотим узнать, что в ней. Помещаем ее в аппарат МРТ... Ничего не видно. Коробка сделана из пластика, в составе которого нет молекул воды малой энергии. В нем вообще почти нет молекул воды! Поэтому он невидим для аппарата МРТ. Снимок МРТ можно сделать четче. Дадим нашей черепашке контрастную жидкость. Она содержит йодистые соли, также обладающие магнитными свойствами. Жидкость распространяется по телу через сосуды и поглощается мягкими тканями. Контрастная жидкость усиливает магнитный сигнал, который идет от тела к аппарату МРТ, и мы получаем более детальное изображение на компьютере.

Если бы черепаха носила брекеты или макияж, то это исказило бы результаты сканирования. Брекеты из магнитного металла могут нагреться во рту во время сканирования. Если аппарат достаточно мощный, металлические детали начнут вибрировать. Без паники, истории о том, что томограф притягивает мелкие металлические частицы с огромной скоростью, — вымысел. Однако вибрация в области зубов вызывает дискомфорт, и нашей черепахе хочется остановить процесс. На такой случай у нее есть специальный пульт, с помощью которого она всегда может позвать на помощь.

Только вот у черепахи нет пальцев — она не может нажать на кнопку. О-оу. Давайте ее выручим. Фуф, чуть не устроили черепаший фейерверк. Кажется, мы заставили вас поверить, что у черепах бывают брекеты и макияж. Ха-ха. В общем, несмотря на то, что у МРТ низкая мощность и он не вступает в реакцию с металлом на зубах или с макияжем, это может испортить снимок. В этих областях вы увидите пустые области. Магнитное поле металла не позволит аппарату поймать сигнал ваших молекул водорода. Поэтому перед обследованием стоит свериться с обширным контрольным списком. Врач спросит вас о перенесенных операциях, чтобы выяснить, нет ли у вас металлических имплантов. Вам также придется снять все металлические предметы, такие как серьги, ремень, часы. Не забудьте убрать телефон и ключи из карманов. Дело не только в вашей безопасности, но и в точности результатов обследования.

Еще одна проблема, с которой может столкнуться черепаха, — клаустрофобия. (На минутку забудем о том, что она живет в панцире.) Часть аппарата МРТ, которая вас сканирует, — это труба. Мы не хотим, чтобы черепаха испытывала дискомфорт. Плюс любое движение во время сканирования может испортить результаты. На такой случай есть аппарат МРТ открытого типа. Он не похож на трубу и состоит из двух полукругов: один сверху, другой снизу. А по сторонам кушетки — открытое пространство. Ладно, теперь черепаха чувствует себя намного лучше. Единственный минус в том, что компьютерное изображение здесь менее детализировано в сравнении с большим аппаратом. Аппарат МРТ дорого стоит. Цена зависит от индукции магнитного поля, которая измеряется в тесла. Цена начинается со ста пятидесяти тысяч долларов за подержанный аппарат и может достигать одного миллиона двухсот тысяч долларов за новый аппарат с индукцией ноль целых три десятых тесла. Столько стоят пять автомобилей Феррари.

Первоклассные аппараты с индукцией три тесла могут стоить до трех миллионов долларов. Прибавьте к этому специальную комнату, которая защитит других от мощного магнитного поля и вместит сам аппарат. Общая стоимость — пять миллионов долларов. Но цена себя оправдывает, ведь, в отличие от рентгеновских, аппараты МРТ не опасны. Рентгеновский аппарат состоит из аккумулятора, излучателя, стойки для управления им и периферии. По существу, рентгеновский аппарат работает как камера. Сделаем снимок черепахи. Излучатель испускает рентгеновские лучи. В отличие от световых, они могут проходить сквозь тело, достигая периферии. После чего компьютер показывает результат. Разные части тела по-разному поглощают эти лучи. Воздух не поглощает их в принципе, так что на снимке он темный. Мягкие ткани поглощают только часть энергии, поэтому они светлее. Основную часть лучей поглощают кости: они — самые светлые области на снимке.

Панцирь нашей черепахи костный, поэтому у нас на снимке большой овал, за которым мы не видим ничего другого. Еще нам видны маленькие конечности черепашки. Однако рентгеновский аппарат не способен заглянуть внутрь тела по слоям. Он лишь делает снимок с одной стороны, поэтому обычно делают второй снимок необходимого объекта, только уже с другой стороны. В отличие от МРТ, рентгеновские аппараты могут быть опасны. Те части тела, которые не подлежат осмотру, нужно защищать от радиации. В комнате с рентгеновским аппаратом должен быть специальный щит, чтобы не допустить распространения радиации. С другой стороны, такие аппараты стоят в десять-двадцать раз дешевле аппаратов МРТ. А еще они могут показать, что скрыто в той секретной коробке, которую не смог изучить МРТ. Работники аэропортов используют рентгеновские аппараты для сканирования багажа. Стальные предметы, такие как ножницы, отлично поглощают рентгеновские лучи и буквально сияют на экране.