Магнитно-резонансная томография

-

MRI in Practice

Catherine Westbrook MSc, DCRR, CTC
Senior Lecturer
Anglia Polytechnic University
Cambridge
UK

and

Carolyn Kaut Roth RT (R) (MR) (CT) (M) (CV) 
Fellow SMRT (Section for Magnetic Pesonance Technologists) 
Director Technologist Continuing Education and MRI Internship 
Programs for Technologists 
University of Pennsylvania Heal Systems, Philadelphia 
Pennsylvania
USA

with

John Talbot MSc, DCRR
Senior Lecturer 
Anglia Polytechnic University
Cambridge
UK

К. Уэстбрук, К. Каут Рот, Д. Тэлбот

МАГНИТНОРЕЗОНАНСНАЯ
ТОМОГРАФИЯ

ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

Перевод 3-го
английского издания
д-ра биол. наук, профессора И. В. Филипповича

под редакцией
д-ра мед. наук Ж. В. Шейх, С. М. Горбунова

4-е издание, электронное

Москва
Лаборатория знаний
2022

УДК 615.84
ББК 53.6
У97

Уэстбрук К.
У97
Магнитно-резонансная томография : практическое руководство / К. Уэстбрук, К. Каут Рот, Дж. Тэлбот ; пер. с англ. —
4-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2022. — 451 с. —
Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул.
экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-93208-581-3
В третьем английском издании книги авторами продолжена традиция
создания фундаментального учебника, рассчитанного как на новичков,
так и на опытных специалистов в области МРТ. Рассмотренные в нем
вопросы охватывают основные положения физики МРТ, использующиеся
импульсные последовательности, оценку деятельности сердца и состояния
кровообращения, а также функциональные исследования с применением
методов диффузии и спектроскопии. В книгу включен новый материал:
метод получения параллельных изображений, методы функциональной МРТ,
описание новых последовательностей, а также новые конструктивные
разработки в области оборудования и катушек для МРТ.
Для студентов медицинских вузов, ординаторов, врачей, специалистоврадиологов, технического персонала диагностических лабораторий.
УДК 615.84
ББК 53.6

Деривативное
издание
на
основе
печатного
аналога:
Магнитнорезонансная томография : практическое руководство / К. Уэстбрук, К. Каут Рот, Дж. Тэлбот ; пер. с англ. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний,
2012. — 448 с. : ил. — ISBN 978-5-9963-0363-2.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-93208-581-3

© 1993, 1998 by Blackwell Science Ltd, 2005 by Blackwell
Publishing Ltd.
Все права защищены. Авторизованный перевод издания
на английском языке, опубликованного Blackwell
Publishing Limited. Ответственность за точность
перевода полностью возложена на издательство
«Лаборатория знаний». Никакая часть данной книги
не может быть воспроизведена в какой бы то ни было
форме без письменного разрешения Blackwell Publishing
Limited.
All Rights Reserved. This EBook published under license
with the original publisher John Wiley & Sons, Inc.

© Лаборатория знаний, 2022

Прежде чем превратиться в сложный диагностический инструмент, метод
магнитно-резонансной терапии (МРТ), который, бесспорно, является краеугольным камнем рентгенологии, за многие годы претерпел множество изменений. Благодаря достигнутому научно-техническому прогрессу стало
возможным в течение нескольких секунд регистрировать изображение и
обследовать различные области тела в течение времени лишь немного превышающего четверть часа. Первоочередная задача персонала, обслуживающего томограф, состоит в изучении основных теоретических представлений и практических аспектов получения изображений. Оператору также
необходимо следить за всеми достижениями в области МРТ, и это составляет его вторую задачу.
Среди многочисленных нововведений в области МРТ, свидетелем которых мне довелось быть на протяжении многих лет, наибольшим постоянством всегда отличалась книга Магнитно-резонансная томография: практическое руководство. В настоящем, третьем издании этой книги Кэтрин
Уэстбрук и Кэролин (Кэнди) Рот продолжили традицию создания обстоятельного учебника, рассчитанного как на новичков, так и на опытных
специалистов в области МРТ. Рассмотренные в нем вопросы включают
основные положения физики МРТ, использующиеся импульсные последовательности, оценку деятельности сердца и состояния кровообращения,
а также функциональные исследования с использованием методов диффузии
и спектроскопии.
Я уже много лет знаком с Кэти и Кэнди и рад, что судьба подарила мне
таких коллег и друзей. Я считаю, что третье издание книги Магнитнорезонансная томография: практическое руководство должно стать настольной книгой в каждом кабинете МРТ. Хочу поздравить Кэти и Кэнди
с прекрасной работой, и от имени всех рентгенологов, занимающихся
МРТ, поблагодарить их за продолжение традиций, заложенных в предыдущих изданиях.

Уильям Фолкнер, BS, RT(R)(MR)(CT), FSMRT
William Faulkner & Associates, L.L.C.
Декан кафедры рентгенологии
Университет Чаттануга

Предисловие

Магнитно-резонансная томография (МРТ) представляет собой метод визуализации внутренних органов и тканей, который кардинальным образом изменил возможности врача-клинициста в области исследования анатомических структур, а также наблюдения за ходом нормальных физиологических
и патологических процессов. Несмотря на то, что данный метод используется в клинической практике почти 20 лет, он продолжает развиваться
быстрыми темпами. В течение почти всех этих лет мы как инженерно-технические работники оказались не только вовлеченными в этот прогресс, но
и занимались обучением технических сотрудников, врачей-рентгенологов,
среднего и младшего медицинского персонала, а также студентов, специализирующихся в области МРТ.
Со времени выхода в свет первого издания Магнитно-резонансная томография: практическое руководство прошло более 10 лет. Хотя и осознавали, что ощущается необходимость в книге, которая заполнила бы существующий разрыв между простыми учебниками и пособиями более высокого
уровня, мы плохо представляли себе, каким стилем должно быть написано
такое руководство. Успех его объяснялся многими факторами, не последнее
место среди которых занимали замечания коллег, работающих в области
МРТ, которые использовали эту книгу и рекомендовали ее другим.
В то же время мы понимали, что стиль написания руководства устарел,
и поэтому внесли существенные изменения в настоящее, третье издание.
Оно не только снабжено цветными иллюстрациями, но и включает некоторые приемы, успешно использованные нами в учебном курсе. Прежде всего,
это аналогии, которые для привлечения внимания читателя иллюстрируются
изображениями на полях. Аналогии являются прекрасным способом введения понятий, с трудом поддающихся изложению и пониманию, и которые
нуждаются в более привычном для читателя представлении. Например, для
объяснения принципа заполнения К-пространства мы используем изображение комода. При изложении материала мы также широко пользуемся приемом выделения наиболее важных положений. Наряду с выводами, маркировками и таблицами они помечены разными цветами, что облегчает их
восприятие при чтении. Наконец, в качестве иллюстраций выполнены новые
диаграммы. Эта работа проведена Джоном Тэлботом, художником, инжене
Предисловие
к третьему изданию

ром-оператором и преподавателем. Иллюстрации
наглядно дополняют
текст.
Мы также воспользовались переизданием для включения в учебник нового материала, освещающего последние достижения в области МРТ. Сюда
относится метод получения параллельных изображений, методы функциональной МРТ, описание новых последовательностей, например сбалансированного градиентного эха, а также новые конструктивные разработки в
области оборудования и катушек для МРТ. В результате получилась совершенно новая книга, сохранившая простой логический подход, характерный
для предыдущих изданий, но содержащая новый материал.
Мы надеемся, что третье издание учебника будет представлять интерес
как для тех, кто уже знаком с общими представлениями в области МРТ и ее
возможностями, так и для врачей, впервые использующих этот метод.

Кэтрин Уэстбрук

Предисловие к третьему изданию
7

Выражаем искреннюю благодарность нашим коллегам и родственникам за
постоянную поддержку как в профессиональном, так и в личном плане. Без
этой поддержки не была бы написана ни одна из глав настоящего учебника.
Мы также бесконечно благодарны персоналу издательства Blackwell, который участвовал в его переиздании. Особенно мы благодарим Кэролин Коннелли, которая подготовила все необходимое для публикации цветных иллюстраций. Многие фотографии оказалось возможным опубликовать с
любезного разрешения компаний Philips Medical Systems, General Electric
Medical Systems и Seimens Medical.
Особо мне бы хотелось поблагодарить моих детей Адама, Бена и Маделину Уэстбрук. Я не перестаю удивляться, как мне удалось воспитать таких замечательных детей. Хочу поблагодарить моих родителей Джо и Мэджи Барбиери, семейства Беллависта во Флориде, Барбиери в Техасе и Наувордов в
Ланкашире; моих друзей Крис Кендел, Джона Тэлбота, Рэчел Бланделл,
Питера Шарпа и Питера Кокса. Моя благодарность Ники, Кейт, Манди,
Микки, Роне, Фицц, Шэнди, Лиз, Джил и другим девочкам, а также Тони, который каждое утро варил кофе.
К.У.

Благодарности

Введение
9

Строение атома 10
Движение атомных структур 12
МР-активные ядра атомов 12
Ядро атома водорода
13

Ориентация 14
Прецессия
17

Уравнение Лармора 19
Резонанс 20
МР-сигнал 25
Сигнал спада свободной индукции (FID) 25
Релаксация 26
Т1-восстановление 26
Время спада — Т2 26
Временные параметры импульса 29

Введение

Основу для понимания сущности сложного метода магнитно-резонансной
томографии (МРТ) составляют принципы формирования изображения.
Важно хорошо усвоить эти принципы до ознакомления с более сложными
вопросами. Для объяснения фундаментальных основ МРТ существуют два
подхода: классический и основанный на понятиях квантовой физики. При
обсуждении любого вопроса необходимо использовать оба подхода и поэтому мы попытались их объединить. В настоящей главе рассматриваются
свойства атомов элементов и их взаимодействие с магнитным полем, а также процессы возбуждения и релаксации.

1

Основные понятия
1

Строение атома

Все, что нас окружает, включая и наше тело, состоит из атомов. Атомы
чрезвычайно малы. Если полмиллиона атомов расположить в виде цепочки,
то длина ее окажется тоньше человеческого волоса. Два и более атома связанных вместе образуют молекулу. Больше всего в теле человека содержится атомов водорода. В основном они составляют молекулы воды (в которых два атома водорода связаны с одним атомом кислорода, Н2О) и
жиров (в которых атомы водорода связаны с атомами углерода и кислорода; число их зависит от типа жиров).
Атомы состоят из ядра, расположенного в центре, и электронов, находящихся на своих орбитах (рис. 1.1). Размеры ядра крайне малы, и по объему
оно занимает одну миллионную или одну миллиардную от объема атома,
однако в нем сосредоточена вся масса последнего. Масса атома определяется, главным образом, массой частиц, называемых нуклонами, которые подразделяются на протоны и нейтроны. Для характеристики атомов используют два показателя. Атомный номер представляет собой суммарное
количество протонов в ядре. Он определяет химическую идентичность атома
того или иного элемента. Массовое число определяется как сумма протонов
и нейтронов в ядре. Обычно их содержание сбалансировано так, что этот показатель представлен четным числом. Однако у некоторых атомов количество нейтронов или меньше числа протонов, или превышает его. Такие атомы
называются изотопы и характеризуются нечетным значением массового
числа. Для МРТ важны именно изотопы (см. далее).
Электроны представляют собой частицы, вращающиеся вокруг ядра.
Традиционно их принято рассматривать как аналоги планет, вращающихся
вокруг Солнца. В действительности электроны образуют облако вокруг ядра;
внешние границы этого облака представляют собой границы атома. Положение электрона в облаке не является строго определенным, поскольку зависит
от энергии того или иного электрона в данный момент времени (физики
говорят, что электроны подчиняются принципу неопределенности Гейзенберга). Обычно число электронов в атоме соответствует числу протонов
в ядре.
Протоны несут положительный электрический заряд, нейтроны представляют собой незаряженные частицы, а электроны заряжены отрицательно. Таким образом, если число отрицательно заряженных электронов соответствует числу положительно заряженных протонов, то атом в целом является
электрически нейтральным. Иногда при приложении энергии извне электроны выбиваются из атома и равновесие нарушается. При этом возникает недостаток в количестве электронов по сравнению с протонами, что приводит к
переходу атома в электрически неустойчивое состояние, сопровождающееся
испусканием энергии. Это явление носит название радиоактивность.
Атомы, для которых это характерно, называются ионы.

10
Магнитно-резонансная томография: практическое руководство

1