 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
Иногда физические принципы некоторых технологий, используемых человеком с большой эффективностью, настолько запутаны и туманны, что проходят многие годы, прежде чем люди четко осознают законы и правила, на которых эти технологии основаны. М.Х. Мескон, М. Альберт, Ф. Хедоури (Основы менеджмента.— М.: «Дело», 1992) История создания магнитно-резонансной томографии (МРТ) весьма любопытна. В 1946 г. группы исследователей в Стэндфордском и Гарвардском университетах независимо друг от друга открыли явление, которое было названо ядерно-магнитным резонансом"^ЯМР). Суть его состояла в том, что ядра некоторых атомов, находясь в магнитном поле, под действием внешнего электромагнитного поля способны поглощать энергию, а затем испускать ее в виде радиосигнала. За это открытие F.Bloch и E.Purcell в 1952 г. были удостоены Нобелевской премии. Новый феномен вскоре научились использовать для спектрального анализа биологических структур (ЯМР-спектроскопия). В 1973 г. Пауль Лаутербур впервые показал возможность получать изображения с помощью ЯМР-сигналов: он представил изображение двух наполненных водой капиллярных трубочек. Так родилась ЯМР-томография, которая в дальнейшем получила название МРТ. Первые томограммы были продемонстрированы в 1982 г. на Международном конгрессе радиологов в Париже. МРТ основана на явлении ядерно-магнитного резонанса. Если тело, находящееся в постоянном магнитном поле, облучить внешним переменным магнитным полем, частота которого точно равна частоте перехода между энергетическими уровнями ядер атомов, то ядра начнут переходить в вышележащие по энергии квантовые состояния. Иными словами, наблюдается избирательное (резонансное) поглощение энергии электромагнитного поля. При прекращении воздействия переменного электромагнитного поля возникает резонансное выделение энергии (рис. 11.46).
Рис. П.46. Принцип магнитно-резонансной томографии. Магнитно-резонансное исследование основано на способности ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи. Этими свойствами обладают ядра, которые содержат нечетное количество нуклонов и обладают магнитным моментом, в частности 'Н, I3C, l9F и 3|Р. Современные MP-томографы «настроены» на ядра водорода, т.е. на протоны. Протон постоянно вращается. Следовательно, вокруг него тоже образуется магнитное поле, которое имеет магнитный момент, или спин. При помещении вращающегося протона в магнитное поле возникает прецесси-рование протона. Прецессией называется движение оси вращения протона, при котором она описывает круговую коническую поверхность наподобие оси вращающегося волчка. Например, в магнитном поле напряженностью 1 Т (тесла) резонансная частота протона равна 42,57 МГц. Обычно дополнительное радиочастотное поле действует в виде импульса, причем в двух вариантах: более короткого, который поворачивает протон на 90°, и более продолжительного, поворачивающего протон на 180°. Когда радиочастотный импульс заканчивается, протон возвращается в исходное положение (наступает его релаксация), что сопровождается излучением порции энергии. Каждый элемент объема исследуемого объекта (т.е. каждый воксел — от англ. volume — объем, cell — клетка) за счет релаксации распределенных в нем протонов возбуждает электрический ток («MP-сигналы») в приемной катушке, находящейся вне объекта. Магнитно-резонансными характеристиками объекта служат 3 параметра: плотность протонов, время Ti и время 7* Т/ называют спин-решетчатой, или продольной, релаксацией, а Тг — спин-спиновой, или поперечной. Амплитуда зарегистрированного сигнала характеризует плотность протонов или, что то же самое, концентрацию элемента в исследуемой среде. Что же касается времен Ti и Т2, то они зависят от многих факторов (молекулярной структуры вещества, температуры, вязкости и др.). В принципе для МРТ можно использовать не только ядра водорода, но и ядра других атомов, способные генерировать MP-сигналы. Однако их концентрация в тканях значительно ниже, вследствие чего чувствительность метода и качество изображения ухудшаются. МРТ позволяет получить изображение любых слоев тела человека. Система для МРТ состоит из сильного магнита, создающего статическое магнитное поле. Магнит полый, в нем имеется туннель, в котором располагается пациент (рис. 11.47). Стол для пациента имеет автомати-
Рис. П.47. Подготовка к исследованиюна магнитно-резонансном томографе. ческую систему управления движением в продольном и вертикальном направлениях. Длярадиоволновою возбуждения ядер водорода дополнительно устанавливают высокочастотную катушку, которая одновременно служит для приема сигнала релаксации. С помощью специальных градиентных катушек накладываетсядополнительное магнии0е поле, которое служит для кодирования MP-сигнала от пациента, в частности оно задает уровень и толщинувыделяемого слоя. Пои воздействиирадиочастотных импульсов на прецессирующие: в магн„?номполе протонГпроисходят их резонансно*;-^=ие ^поглощение энергии. Приэтом резонансная частота '^^Ш^маш^щя ложенного статического поли. После окончанияимпульса щкиюадю* лаксация протонов: они возвращаются »;™™мт„5я ляют следующие категории МР-^о^фов^приборыс У»£> т_ и имеют небольшиеР^о^ыГр^новский кабинет. Аппараты с таком же помещении, как сюычныи репи
Добавим, что к размещению высокопольного MP-томографа в лечебном учреждении предъявляются очень строгие требования. Необходимы отдельные помещения, тщательно экранированные от внешних магнитных и радиочастотных полей. Обычно процедурная комната, где находится MP-томограф, заключена в металлическую сетчатую клетку (клетка Фара-дея), поверх которой нанесен отделочный материал (пола, потолка, стен). Характер MP-изображений определяется тремя факторами: плотностью протонов (т.е. концентрацией ядер водорода), временем релаксации Т/ (спин-решетчатой) и поперечной релаксации Тг (спин-спиновой). При этом основ-ной вклад в создание изображения вносит анализ времени релаксации, а не протонной плотности. Так, серое и белое вещества головного мозга по концентрации воды различаются всего на 10 %, в то время как по продолжительности релаксации протонов в них — в 1,5 раза. Существует несколько способов получения MP-томограмм, различающихся порядком и характером генерации радиочастотных импульсов, методами компьютерного анализа MP-сигналов. Наибольшее распространение получили два способа. При использовании одного из них анализируют главным образом время релаксации Т, (ТУвзвешенное изображение). Различные ткани (серое и белое вещества головного мозга, цереброспинальная жидкость, опухолевая ткань, хрящ, мышцы и т.д.) имеют в своем составе протоны с разным временем релаксации TV От продолжительности Щ зависит величина MP-сигнала: чем короче Tj, тем сильнее MP-сигнал и светлее данное место изображения на дисплее. Жировая ткань на МР-томо граммах белая, менее светлое изображение дают головной и спинной мозг, плотные внутренние органы, сосудистые стенки и мышцы. Воздух, кости, кал ьци фи каты практически не дают MP-сигнала, поэтому их изображения черного цвета. Т| мозговой ткани также неоднородное^ белого и серого вещества оно разное. Т| опухолевой ткани отличается от Т, одноименной нормальной ткани. Указанные различия во времени релаксации Tj создают предпосылки для визуализации нормальных и измененных тканей на М Р-томограммах. При другом способе МРТ интенсивность ответного сигнала зависит от продолжительности Тг ОУвзвешенное изображение): чем короче Тг, тем слабее сигнал и, следовательно, ниже яркость свечения экрана дисплея (рис. И.48). При МРТ можно применять искусственное контрастирование тканей. С этой целью используют химические вещества, обладающие магнитными свойствами и содержащие ядра с нечетным числом протонов и нейтронов, например соединения фтора, или же парамагнетики, которые изменяют время релаксации воды и тем самым усиливают контрастность изображения на М Р-томограммах. Одним из наиболее распространенных контрастных веществ, используемых в МРТ, является соединение гадолиния — Gd-DTPA. МРТ —• исключительно ценный метод исследования. Она позволяет получать изображение тонких слоев тела человека в любом сечении (рис. 11.49) — фронтальном, сагиттальном, аксиальном (как известно, при рентгеновской компьютерной томографии, за исключением спиральной КТ, может быть использовано только аксиальное сечение). Исследование необременительно для больного, абсолютно безвредно, не вызывает осложнений.
На MP-томограммах лучше, чем на рентгеновских компьютерных томограммах, отображаются мягкие ткани: мышцы* хрящи, жировые прослойки. При МРТ можно получать изображение сосудов, не вводя в них контрастное вещество. С помощью специальных алгоритмов и подбора радиочастотных импульсов современные высокопольные MP-томографы позволяют получать двухмерное и трехмерное (объемное) изображения сосудистого русла -— магнитно-резонансная ангиография (рис. 11.50, 11.51). Крупные сосуды и их разветвления среднего калибра удается достаточно четко визуализировать на MP-томограммах без дополнительного введения контрастного вещества. Для получения изображения мелких сосудов дополнительно вводят препараты гадолиния. Разработаны ультравысокоскоростные MP-томографы, позволяющие наблюдать движение сердца и крови в его полостях и сосудах и получать матрицы повышенной разрешающей способности для визуализации очень тонких слоев.
С целью предотвращения развития у пациентов клаустрофобии (боязни закрытых пространств) освоен выпуск так называемых открытых МР-томографов (рис. 11.52). В них нет длинного магнитного туннеля, а постоянное магнитное поле создается путем размещения магнитов сбоку от больного. Подобное конструктивное решение не только позволило избавить пациента от необходимости длительное время находиться в относительно замкнутом пространстве, но и создало предпосылки для проведения инструментальных вмешательств под контролем МРТ (см. следующий раздел). При направлении на МРТ следует учитывать некоторые ограничения применения этого метода. В частности, препятствием для проведения дан-
Ряс. 11.49. Магнитно-резонансные томограммы различных органов. 140
Ряс. 11.50. Магнитно-резонансная ангиограмма головного мозга.
ного исследования служит наличие металлических инородных тел в тканях пациента (металлические клипсы после операции, водители сердечного ритма, электрические нейростимуляторы). Кроме того, МРТ не проводят в первые 3 мес беременности.
MP-спектроскопия, как и МРТ, осно спектрограмма имеет вид кривой, для получения которой по оси абсцисс откладывают доли (обычно миллионные) напряжения приложенного магнитного поля, а по оси ординат — значения амплитуды сигналов. Интенсив-
Рис. П.52. Открытый магнитно-резонансный томограф.
-5 -10 -15 спектрограмма головного мозга и схема к ней. ность и форма ответного сигнала зависят от плотности протонов и времени релаксации. Последняя определяется местоположением и взаимоотношением ядер водорода и других элементов в макромолекулах Разным ядрам свойственны различные частоты резонанса, поэтому MP-спектроскопия позволяет получить представление о химической и пространственной структуре вещества. С ее помощью можно определить структуру биополимеров, липидный состав мембран и их фазовое состояние, проницаемость мембран. По виду MP-спектра удается дифференцировать зрелые и незрелые опухолевые клетки, оксигенированные и гипокси-ческие ткани, свободную и связанную воду в протоплазме клеток, получить другие важные для биологии и медицины сведения. Исключительный интерес представляет прижизненная МР-спектроско-пия (MP-спектрография) тканей человеческого тела. Для ее проведения используют сложные высокопольные MP-установки с напряженностью магнитного поля не менее 1,5 Т. Анализ получаемых на таких аппаратах спектрограмм дает возможность определить содержание ряда элементов в органах и тканях живого человека (рис. 11.53). ТЕРМОГРАФИЯ И в какой части тела является жар или холод, там и болезнь. Гиппократ Холодно... холодно... тепло... горячо/ (Из детской игры) Все тела, температура которых выше абсолютного нуля, испускают радиоволны сплошного спектра частот (тепловое радиоизлучение). Интенсивность теплового излучения пропорциональна температуре тела. Медицинская термография — метод регистрации естественного теплового излучения тела человека в невидимой инфракрасной области электромагнитного спектра. При термографии определяется характерная «тепловая» картина всех областей тела. У здорового человека она относительно постоянна, но при патологических состояниях меняется. Термография — объективный, простой и абсолютно безвредный метод, к применению которого нет противопоказаний. Подготовка пациента предусматривает отмену лекарственных средств, влияющих на кровообращение и метаболические процессы. На поверхности тела не должно быть мазей и косметики. Пациенту запрещают курить за 4 ч до исследования. Это особенно важно при изучении, периферического кровотока. Термографию органов брюшной полости проводят натощак. В кабинете поддерживают постоянную температуру (18—20 °С) и влажность (55—65 %). Исследуемую часть тела обнажают, после чего пациент адаптируется к температуре помещения 10—15 мин, а при исследовании кистей и стоп — 30 мин. В зависимости от задач исследования термографию выполняют в разных положениях пациента и проекциях. Термография позволяет точно и быстро оценить интенсивность ИК-из-лучения от поверхности тела человека, обнаружить изменения теплопро- дукции и теплопереноса в различных областях тела и тем самым выявить нарушения кровотока и иннервации, симптомы развивающихся воспалительных, онкологических и некоторых профессиональных болезней. Температуру тела человека принято считать постоянной. Однако это постоянство относительно. Температура внутренних органов выше, чем температура на поверхности тела. При изменениях окружающей среды температура меняется в зависимости от физиологического состояния организма. В связи с чрезвычайно развитой сосудистой сетью в коже и подкожной клетчатке показатели поверхностного кровотока — важный индикатор состояния внутренних органов: при развитии в них патологических процессов происходит рефлекторное изменение поверхностного кровотока, которое сопровождается изменением теплоотдачи. Таким образом, основной фактор, определяющий температуру кожи,— интенсивность кровообращения. Второй механизм теплообразования — метаболические процессы. Степень выраженности обмена веществ в ткани обусловлена интенсивностью биохимических реакций: с их усилением увеличивается продукция тепла. Третий фактор, обусловливающий тепловой баланс в поверхностных тканях,— их теплопроводность. Она зависит от толщины, структуры, расположения этих тканей. В частности, теплоотдача тела человека определяется состоянием кожи и подкожной жировой клетчатки: их толщиной, развитостью основных структурных элементов, гидрофильностью. В норме каждая область поверхности тела имеет характерный тепловой рельеф. Над крупными кровеносными сосудами температура выше, чем в окружающих областях. Средние значения температуры кожи — 31—33 °С, но она различна в разных частях тела — от 24 °С на большом пальце до 35 °С в стернальной ямке. Однако при этом температура кожи, как правило, одинакова на симметричных участках тела, разница здесь не должна превышать 0,5—0,6 °С. Физиологическая асимметрия на конечностях колеблется от 0,3 до 0,8 °С, а на передней брюшной стенке не превышает 1 °С. У женщин наблюдаются периодические изменения температурного рельефа некоторых частей тела (молочных желез, области живота) в связи с менструальным циклом, поэтому термографию указанных областей у них рекомендуется выполнять на 6—8-й день цикла. Существенные изменения температурного рельефа возникают при многих патологических состояниях. При этом появляются зоны гипер- или гипотермии, нарушается нормальный рисунок сосудов, регистрируется термоасимметрия на теле или конечности. Различают три способа термографии: жидкокристаллическую термографию, инфракрасную термографию и радиотермографию (СВЧ-термографию). Жидкокристаллическая термография основана на свойстве жидких кристаллов изменять цвет в зависимости от изменения температуры. Разработаны специальные устройства, в которых экран покрыт жидкокристаллическим составом. В процессе термографии экран приближают к исследуемой части тела. По цветному окрашиванию изображения с помощью калориметрической линейки судят о температуре поверхностных тканей. Инфракрасная термография — самый распространенный метод термографии. Она позволяет получить изображение теплового рельефа поверхности тела и измерить температуру на любом участке поверхности тела с точностью до десятых долей градуса. Инфракрасную термографию осуществляют с помощью специальных приборов — термографов (тепловизоров). J 44
Каждый участок исследуемой поверхности в зависимости от его температуры представлен на экране термографа более светлой или более темной областью либо имеет условный цвет. Изображение можно рассматривать на экране (термо-скопия) или зафиксировать на фотохимической бумаге и получить термограмму. С помощью градуированной шкалы и теплового контрольного излучателя («черное тело») можно бесконтактным способом определять абсолютную температуру на поверхности кожи или разность температур на различных участках тела, т.е. выполнять термометрию.
Анализ термограмм на качественном уровне заключается в общем осмотре изображения, изучении температурного рельефа и распределения горячих и холодных зон. При таком визуальном анализе обращают особое внимание на выявление зон гипер- и гипотермии и нарушения структуры сосудистого рисунка, оценивают протяженность участка гипер- или гипотермии (ограниченный, протяженный, диффузный), его локализацию, размеры, форму, очертания. Нарушения сосудистого рисунка проявляются изменением количества, расположения и калибра сосудистых ветвей. Количественный анализ дает возможность уточнить результаты визуального анализа термограммы и определить разность температур исследуемого участка и окружающих тканей или симметричного участка. У здорового человека термограмма каждой области тела имеет характерный вид. При воспалительных процессах определяется зона гипертермии, соответствующая области инфильтрации, имеющая неоднородную структуру, при этом отмечается разница температур с окружающими тканями 0,7—1 °С при хроническом воспалении, 1—1,5 °С при остром и свыше 1,5—2 °С — при гнойно-деструктивном процессе. В частности, термография полезна при оценке активности артрита и бурсита, определении границ ожогового поражения или зоны отморожения (рис. 11.54). Для злокачественной опухоли характерна зона интенсивной гипертермии (на 2-2,5 °С выше температуры симметричной области). Структура участка гипертермии при этом однородна, контуры его сравнительно чет- Ю- иал кие, видны расширенные сосуды. При нарушении артериального кровообращения (ангиоспазм, сужение или полный стеноз сосуда) определяется зона гипотермии, которая по расположению, форме и размерам соответствует области снижения кровотока. При венозном тромбозе, тромбофлебите, посттромбофлебитическом синдроме, наоборот, в соответствующей области обычно отмечается зона повышенной температуры. Кроме того, при расстройствах кровотока наблюдается изменение обычного сосудистого рисунка, свойственного данному анатомическому региону. Радиотермометрия — измерение температуры внутренних органов и тканей по собственному их излучению. Давно известно, что человек является источником радиоизлучения. Впервые регистрацию этого излучения для медицинской диагностики применили А. Баррети П. Майерс в 1975 г. При радиотермометрии производят измерение температуры ткани на разной глубине с помощью микроволнового радиометра. Если известна температура кожи в данной области, то можно вычислить температуру на любой глубине. Этого также можно добиться, регистрируя температуру на двух разных длинах волн. Ценность метода подкрепляется тем, что температура глубоко расположенных тканей, с одной стороны, постоянна, а с другой — почти моментально меняется под влиянием некоторых лекарственных средств, в частности сосудорасширяющих препаратов. Это дает возможность проводить функциональные исследования, например, при решении вопроса об уровне ампутации при окклюзии сосудов конечностей. |
полями 0,5 Т и выше создаются на основе сверхпроводящих магнитов, работающих в условиях глубокого охлаждения жидким гелием.
Рис. 11.53. Магнитно-резонансная