მეოცე საუკუნეს არაერთი მეცნიერული თუ ტექნოლოგიური რევოლუცია ახსოვს. მათ შორის საპატიო ადგილს იკავებს მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფიაც (მრტ). თუმცა, რა თქმა უნდა, მრტ-ს შექმნას მეცნიერების მაღალი ტემპით განვითარება უძღოდა წინ. განსაკუთრებული როლი ითამაშა ფიზიკის ფუნდამენტური და გამოყენებითი დარგების არნახული ტემპით წინსვლამ. მაგრამ რა არის მაგნიტური რეზონანსი? როგორ მუშაობს მრტ და როგორ ხერხდება მაგნიტური რეზონანსის მეშვეობით სხეულის შიგთავსის სკანირება? სტატიაში ვუპასუხებ ამ კითხვებს და ასევე მიმოვიხილავ მრტ აპარატების ტიპებს და მათ გამოყენებას სხვა დარგებში.

ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის მოვლენა პირველად 1930-იან წლებში იქნა აღმოჩენილი, თუმცა მისი სამედიცინო გამოყენება 1970-იან წლებამდე ვერ მოხერხდა. იდეა მაგნიტური რეზონანსის მეშვეობით სხეულის სკანირების შესახებ პირველად 1969 წელს რეიმონდ ვაან დამადიანმა შემოგვთავაზა. იგი იკვლევდა ცოცხალ უჯრედებში ნატრიუმის და კალიუმის შემცველობას, რამაც მიიყვანა ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის ფენომენის კვლევამდე. თავდაპირველად აპარატს მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფიის (მრტ) ნაცვლად სწორედ ბირთვული მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფია ერქვა (ბმრტ), თუმცა, რადგან ფართო მასებისთვის სიტყვა "ბირთვული" ცუდ ასოციაციას იწვევდა, სპეციალისტებმა გადაწყვიტეს, ეს სიტყვა ამოეღოთ აპარატის დასახელებიდან. დამადიანმა პირველმა შენიშნა, რომ ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის მეშვეობით შესაძლო იქნებოდა ისეთი რთული დიაგნოზების დასმა, როგორიცაა კიბო სხვადასხვა კანქვეშა ქსოვილებში.

1973 წელს ამერიკელმა ქიმიკოსმა პაულ ლოუტერბურმა აჩვენა, რომ ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის საშუალებით შესაძლოა სურათების სახით ინფორმაციის რეკონსტრუქცია. ბრიტანელმა მეცნიერმა პიტერ მანსფილდმა მოახერხა მათემატიკური ალგორითმის შემუშავება, რომლის მეშვეობითაც მრტ გახდა სწრაფი დიაგნოსტიკის საშუალება. ხოლო 1977 წელს რეიმონდ დავადიანმა პირველმა შეძლო სრულად ჩაეტარებინა სხეულის სკანირება მრტ აპარატის საშუალებით.

რეიმონდ დამადიანის მიერ შექმნილი აპარატი სხვა მაღალგარჩევადობის მქონე დიაგნოსტიკური საშუალებებისგან — როგორებიცაა რენტგენით კვლევა და კომპიუტერული ტომოგრაფია — გამოირჩევა ერთი უმნიშვნელოვანესი თვისებით: ის სრულიად უსაფრთხოა და ზიანს არ აყენებს პაციენტს. თუმცა კვლევის ამ მეთოდით ვერ სარგებლობენ პირები, რომელთაც აქვთ მეტალის იმპლანტები, ვინაიდან ამ მეტალებზე მოქმედებს ძლიერი მაგნიტური ველი, რაც სახიფათოს ხდის კვლევის ჩატარებას პაციენტისთვის.

ასევე იხილეთ:

• როგორ მუშაობს კომპიუტერული ტომოგრაფი — აპარატის ტიპები და უარყოფითი ეფექტები
• როგორ მუშაობს რენტგენის აპარატი — ყველაფერი, რაც ამ მოწყობილობაზე უნდა იცოდეთ

მრტ-ის მუშაობის პრინციპი

როგორც ცნობილია, ადამიანის სხეულის 70%-ს წყალი (H₂0) შეადგენს. გარდა წყლისა, წყალბადის ატომებს ასევე შეიცავენ ლიპიდები და ნახშირწყლები. ატომების ერთ-ერთი მახასიათებელი პარამეტრი მათი სპინია. სპინი ატომების შინაგანი კვანტური მახასიათებელია, რომელიც ნაწილაკის მაგნიტურ თვისებებთანაა კავშირში. წყალბადის ატომების სპინის ორიენტაცია ადამიანის ორგანიზმში არაწესიერია, თუმცა როდესაც ატომებს მაგნიტურ ველში მოვათავსებთ, სპინები მაგნიტური ველის გასწვრივ ან მის საპირისპიროდ განლაგდებიან. ქვემოთ მოცემულ სურათზე თანმიმდევრულად არის ნაჩვენები სპინების ორიენტაცია მაგნიტური ველის მოდებამდე და მოდების შემდგომ.

წყალბადის ატომები, რომლებსაც სპინი მაგნიტური ველის პარალელურად აქვთ მიმართული, ნაკლებად ენერგეტიკულები არიან, ვიდრე საპირისპიროდ მიმართული სპინიანი ატომები.

შემდეგ, თუ ამ წყალბადის ატომთა სისტემას დავასხივებთ რადიოტალღებით, ნაკლებად ენერგეტიკული წყალბადის ატომები შეიძენენ ენერგიას. თუმცა ისინი ამ ენერგიას მალევე გამოასხივებენ ისევ რადიოსიხშირის ტალღების სახით. როგორც აღმოჩნდა, ცხიმებში და ლიპიდებში არსებული წყალბადის ატომები უფრო მალე ასხივებენ რადიოტალღებს, ხოლო წყალში არსებული წყალბადის ატომები — შედარებით ნელა. სწორედ ამ ფაქტზე დაყრდნობით ხდება გამორჩევა კუნთოვან და ცხიმოვან ქსოვილებს შორის. კერძოდ, რადგან კომპიუტერი კუნთოვანი ქსოვილიდან უფრო გვიან იღებს სიგნალებს ვიდრე ცხიმოვანისგან, ზუსტად ამ "შეყოვნების" საფუძველზე ახდენს მათ გამორჩევას და სხვადასხვა ფერებში ჩვენებას საბოლოო სურათზე.

შემადგენელი ნაწილები

ტიპიურად მრტ აპარატები შედგება 5 ძირითადი კომპონენტისგან, ესენია: მაგნიტი, გრადიენტური კოჭა, რადიო ტალღების კოჭა, ჭრილი და პაციენტის მაგიდა.

1. მაგნიტი მრტ აპარატის ყველაზე მნიშვნელოვანი და მასიური კომპონენტია. ამ მაგნიტებს შეუძლიათ შექმნან ძლიერი სტაბილური მაგნიტური ველი. სხვადასხვა შესაძლო მაგნიტებიდან ყველაზე ხშირად ზეგამტარ მაგნიტებს იყენებენ. ისინი დაახლოებით კელვინ ტემპერატურაზე ოპერირებენ. როგორც ცნობილია, ზეგამტარები დენს თითქმის სრულად, დანაკარგის გარეშე, ატარებენ, რაც ნიშნავს იმას, რომ შესაძლებელია თავიდან ავიცილოთ ზეგამტარში დენის გატარებისას გადახურება და ენერგიის დაკარგვა. აღსანიშნავია, რომ ეს მაგნიტური ველი ტიპიურად 1.5 ტსლ (ტესლა) სიძლიერისაა, რაც დედამიწის მაგნიტურ ველს 13000-ჯერ აღემატება;
2. როდესაც პაციენტი თავსდება მრტ სკანერის ჭრილში, მასზე მოქმედებს ერთგვაროვანი მაგნიტური ველი, თუმცა სურათის მისაღებად აუცილებელია ამ ველის ცვლილება, ამას კი გრადიენტული კოჭა უზრუნველყოფს;
3. რადიოსხივების წყაროს წარმოადგენს რადიოსხივების კოჭა. როდესაც პაციენტის სხეულში არსებული წყალბადის ატომები უკან გამოასხივებენ რადიოსიგნალებს, სწორედ ეს კოჭა დააფიქსირებს მათ;
4. ჭრილს წარმოადგენს სიღრუე მრტ აპარატის ცენტრალურ ნაწილში, სადაც პაციენტი უნდა განთავსდეს;
5. პაციენტს აწვენენ სპეციალურ მაგიდაზე, რომელიც ავტომატიზებულია. მაგიდა ნელი ტემპით შედის ჭრილში. პროცესს სპეციალისტები მართავენ.

მრტ აპარატების ტიპები

დღესდღეობით სამედიცინო სფეროს წარმომადგენლები განასხვავებენ ოთხი ტიპის მრტ სკანერებს, ესენია: ტრადიციული, კიდურების, ღია და 3 ტესლა მრტ აპარატები.

ტრადიციული აპარატი არის ყველაზე გავრცელებული სხვა ტიპის მრტ აპარატებისგან განსხვავებით. ტრადიციულ აპარატში პაციენტი სრულად თავსდება მექანიზმის ჭრილში და ხდება მთელი სხეულის სკანირება.

კიდურების მრტ აპარატის დიზაინი მორგებულია პაციენტის კიდურების გამოსაკვლევად. რადგან პაციენტების ნაწილს კლაუსტროფობია ან სხვა ფსიქოლოგიური თუ ფიზიკური პრობლემები აწუხებთ, ამ აპარატის გამოყენებით მათ არ მოუწევთ დახურულ სივრცეში ყოფნა. ამასთან კიდურების გამოკვლევა არ მოითხოვს მოძრაობის იმ დონეზე შეზღუდვას, როგორც ეს ტრადიციული აპარატებით კვლევისას ხდება და მისი დახმარებით ხერხდება მოტეხილობების, ართრიტის, ნერვული პათოლოგიების და სხვა დაავადებებისა თუ ტრავმების გამოკვლევა.

ღია მრტ აპარატების დიზაინი გათვლილია პაციენტებზე, რომლებიც ჯანმრთელობის სხვადასხვა პრობლემის გამო — როგორიცაა ჭარბი წონა, კლაუსტროფობია და ა.შ. — ვერ ახერხებენ ტრადიციული მრტ აპარატებით კვლევის ჩატარებას, თუმცა ესაჭიროებათ მთლიანი სხეულის სკანირება. არსებობს სხვადასხვანაირი ღია მრტ, რომლებსაც უფრო ფართო სიღრუე აქვთ, ან რომელთა გვერდებიც ღიაა. მიუხედავად იმისა, რომ პაციენტებისთვის ეს მეთოდი კომფორტულია, მას ერთი დიდი ნაკლი აქვს: ამ ტიპის აპარატები ვერ ახერხებენ იმდენად დეტალური სურათების ჩვენებას, როგორსაც ჩვეულებრივი, ჩაკეტილი აპარატები, რადგან მაგნიტი ამ შემთხვევაში ნაკლებად მძლავრია და, შესაბამისად, ნაკლებად ეფექტური.

აპარატებს, რომლებიც ჩვეულებრივზე (1.5 ტესლა) ორჯერ უფრო მძლავრ (3 ტესლა) მაგნიტურ ველზე მუშაობენ, სპეციალისტები ცალკე გამოყოფენ, რადგან მათ შეუძლიათ ჩვეულებრივ მრტ აპარატზე მალე შეასრულონ უფრო დეტალური სკანირება.

გამოყენება სხვა დარგებში

მაგნიტურ რეზონანსური ტომოგრაფია გარდა მედიცინისა, სხვა სფეროებშიც გამოიყენება. მაგალითად, ინდუსტრიაში მრტ აპარატებს იყენებენ ქიმიური შემადგენლობების შესასწავლად, ასევე იყენებენ საკვებში წყლის და ცხიმის შემცველობების შესადარებლად.

რადგან მრტ არ აზიანებს ქსოვილებს, მას ასევე იყენებენ მცენარეების ანატომიის გამოსაკვლევად. მრტ-ს საშუალებით შესაძლებელია მცენარეებში წყლის ტრანსპორტირების შესწავლა.

ასევე მნიშვნელოვანი გამოყენება აქვს მრტ აპარატებს გრაფიკული აუტოპსიის ჩატარებაში. ექსპერტიზის ჩატარებისას ასევე იყენებენ კომპიუტერული ტომოგრაფიის სკანერებსაც, რომლებიც ძვლების სრულფასოვან სურათს აღადგენს ძალიან მოკლე დროში, ხოლო მრტ აპარატები უფრო დეტალურად აჩვენებენ რბილ ქსოვილს. ორივე აპარატის გამოყენების შემთხვევაში ექსპერტებს შეუძლიათ, მიიღონ აუტოპსიის სრულყოფილი გრაფიკული სურათი.

მრტ აპარატები დღემდე ერთ-ერთ საუკეთესო დიაგნოსტიკის საშუალებად ითვლება. მას არ ახასიათებს გვერდითი მოვლენები, გარდა ცალკეული შემთხვევებისა, როდესაც შესაძლოა, მრტ აპარატების გადახურების გამო, პაციენტმა დამწვრობა მიიღოს, თუმცა ეს ყველაფერი ისევ მექანიკური გაუმართავობის ბრალია, რაც იმას ნიშნავს, რომ თუ აპარატი მწყობრშია, პაციენტი სრულიად უსაფრთხოდ ჩაიტარებს მრტ კვლევას.

ყოველწლიურად იხვეწება მრტ აპარატები და უმჯობესდება არამარტო გრაფიკული სურათის ხარისხი, არამედ პაციენტის გამოცდილებაც. დღესდღეობით უკვე არსებობს 0.55 ტესლა მაგნიტური ველის დაძაბულობაზე მომუშავე მრტ აპარატი, ასევე მოხერხდა მრტ აპარატებში ხელოვნური ინტელექტის იმპლემენტაცია ადამიანური შეცდომებისა და ყველანაირი რისკის თავიდან ასაცილებლად. ასევე ზოგიერთ სამედიცინო დაწესებულებაში პაციენტებს ეძლევათ საშუალება, კომფორტულად უყურონ და მოუსმინონ თავიანთ შერჩეულ ვიდეო-აუდიო მასალას, სანამ სკანირების პროცედურა მიმდინარეობს.

რადგან ყოველწლიურად ჩნდება ტექნოლოგიური სიახლეები, რომელთა იმპლემენტაციაც თითქმის ყველა სფეროში შეიძლება, რთულია წინასწარ ითქვას, როგორ შეძლებენ მეცნიერები და ინჟინრები მრტ აპარატების დახვეწას მომავალში, თუმცა ფაქტია, რომ მრტ აპარატებმა გამოგონების დღიდან უამრავ ადამიანს აჩუქა ჯანმრთელობა და ასევე მრავალ ადამიანს მისცა შანსი, დაემარცხებინა ისეთი სერიოზული დაავადებები, როგორიცაა ავთვისებიანი კიბო. ასეთი ადამიანების რაოდენობა კი ყოველწლიურად იზრდება.