Что происходит в вашем теле, когда вы лежите в МРТ и как вообще работает эта технология?

Магнитно-резонансная томография (МРТ) давно стала незаменимым инструментом в медицине и научных исследованиях. Благодаря, ей врачи получают точные изображения внутренних органов без вредного излучения, как у рентгенов или КТ. Но как именно аппарат МРТ создает такие четкую картинку того, что происходит у человека внутри организма? Все начинается с квантовой физики и… мощного магнита.

МРТ обеспечивает высокую детализацию картинки без вреда для здоровья

Магнитное поле и спин протонов

Основой технологии МРТ является явление, называемое спин — квантовое свойство протонов, которое делает их похожими на крошечные магнитики. Внутри МРТ-аппарата создается чрезвычайно сильное магнитное поле. Под его воздействием спины протонов в теле человека выстраиваются вдоль направления поля.

Когда на эти протоны воздействуют радиоволнами, часть из них «переворачивается» — их спин становится противоположным. Это создает потенциальную энергию. Как только воздействие радиоволн прекращается, протоны возвращаются в исходное состояние, испуская при этом радиоволны.

Что видит МРТ-сканер

Аппарат фиксирует эти сигналы и строит изображение на их основе. Особенно хорошо различаются атомы водорода, поскольку они содержатся в воде и жирах — а значит, почти в каждом органе. Уровень водорода в тканях различается, и это позволяет различать, например, здоровые и опухолевые участки. Благодаря этой технологии, медики могут рассмотреть мозг человека или любой другой орган.

Для людей с клаустрофобией существуют открытые аппараты МРТ

Для более точной визуализации иногда вводят контрастные вещества, вроде гадолиния. Они усиливают сигналы от тканей, улучшая контраст на изображении. В результате картинка получается еще более четкой.

Насколько безопасна процедура?

Несмотря на участие мощных магнитов и радиоволн, МРТ гораздо безопаснее, чем рентген или КТ. В отличие от ионизирующего излучения, которое может повреждать ДНК, радиоволны не вызывают подобных последствий. Исключения касаются людей с металлическими имплантами или старыми кардиостимуляторами — магнитное поле может негативно повлиять на эти устройства.

Также некоторым людям сложно находиться в замкнутом пространстве МРТ-сканера из-за клаустрофобии и громкого шума. Для таких случаев разработаны открытые МРТ-установки с меньшим уровнем шума и более открытым дизайном. Также уже давно ученые работают над созданием компактных аппаратов МРТ.

Внутри МРТ катушки охлаждаются до -264 — -269 градусов Цельсия

Какие магниты используются в МРТ?

Магниты в обычных МРТ-аппаратах работают благодаря сверхпроводимости. Для этого катушки охлаждаются до температуры ниже -264°C с помощью жидкого гелия. Это вещество очень редкое и невосполнимое, поскольку со временем улетучивается в космос.
Хотя запасов гелия на Земле достаточно, чтобы обеспечить МРТ-аппараты на долгие годы, его широкое использование — например, в воздушных шарах — вызывает обеспокоенность. Ученые призывают использовать гелий более разумно, иначе в будущем мы рискуем потерять доступ к этой технологии.

Надо сказать, что из-за дефицита гелия и неудобства стандартных установок в последнее время все чаще используют открытые МРТ, которые не требуют сверхпроводимости и, соответственно, не нуждаются в жидком гелии. Правда, у них ниже разрешение, и они пока используются не так широко, но для некоторых пациентов — это единственно возможный вариант обследования.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

Подводя итоги, можно сказать, что аппарат МРТ — это удивительное сочетание физики, инженерии и медицины. Он позволяет заглядывать внутрь человеческого тела, не повреждая его и не облучая. Принцип работы основан на свойствах протонов, магнитных полей и радиоволн. Безопасность, высокая точность и возможность ранней диагностики делают МРТ одним из величайших достижений современной медицины. Но при этом стоит помнить — за каждой такой машиной стоит редкий ресурс — гелий, который мы обязаны использовать с умом, чтобы не остаться без этой технологии в будущем.