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.

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 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.

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.