Дмитрий Побединский - Чердак. Только физика, только хардкор!

Современная медицина уже никого не удивляет тем, что может увидеть человека насквозь. Но вы только представьте, сколько различных методов изобретено: УЗИ, рентген, МРТ. Пожалуй, самым совершенным является последний, о нем и поговорим. МРТ позволяет создавать трехмерное изображение внутренностей человека чуть ли не в полный рост, при этом никакого вредного воздействия не оказывает! Так каков его принцип действия?

Магнитно-резонансный томограф представляет из себя огромный магнит, с очень сильным полем. В самых сильных моделях оно может быть в 100 000 раз больше магнитного поля Земли! Так вот, ядра наших атомов сами являются маленькими магнитиками (потому что у них есть спин, они как бы вращаются и как бы являются малюсенькими электротоками, ведущими себя, как электромагнит). Соответственно они могут взаимодействовать с внешним магнитным полем и поворачиваются либо вдоль поля, либо против. Следует отметить, что так ведут себя только ядра с нечетным количеством протонов и нейтронов. Но все МРТ настроены на повороты ядер водорода, который содержится в большом количестве в организме в составе воды и других соединений.

Если облучить ядро электромагнитной волной определенной частоты, то оно может поглотить ее энергию и повернуться на 90 или 180 градусов, в зависимости от частоты. Через некоторое время ядро релаксирует в свое исходное состояние и излишек энергии излучает в виде электромагнитной волны. Это излучение принимается антеннами по сути как обычное радио, и если облучать ткани, то по интенсивности «отклика» можно понять, много там ядер водорода или нет. В разных тканях его разное количество, поэтому на изображении отчетливо видна разница между ними.

Но все же это достаточно дорогой и технически сложный способ наблюдения за внутренностями человека. Дело в том, что частота поглощения зависит от поля. Если бы везде поле было одинаковым, то поглощение и излучение происходило бы везде, мы бы не узнали, откуда пришел сигнал, и картинки не получилось бы.

Поэтому на практике делают так. Включают основной магнит, радиоизлучатель и так называемые градиентные поля. Они добавляются или вычитаются из поля основного магнита, делая его неоднородным. Из-за этого резонансное поглощение энергии происходит не везде, а только в маленьком участочке. Оттуда летят радиоволны и уже принимаются антеннами. Изменяя градиентные поля, мы передвигаем место резонанса, как бы сканируя тело, и получаем некий «отклик» из каждой точки тела.

В разных тканях содержится разное количество водорода (в воде и других соединениях), поэтому мы получаем разный отклик и можем восстановить картину внутренних органов. Так же время релаксации тоже различно для разных тканей! Во многих исследованиях измеряют и его, получая очень точную картину.

Дороговизны МРТ добавляет то, что для создания сильного магнитного поля часто используют электромагнит. И чтобы он не нагревался от огромного тока, по нему проходящего, его погружают в камеру с жидким гелием температурой –269 градусов. Тогда проводник переходит в сверхпроводящее состояние и не греется, так как у него попросту пропадает сопротивление. Причем камеру с гелием погружают в жидкий азот, а камеру с азотом в вакуумную камеру. Все это – для лучшей теплоизоляции холоднющего гелия. Ведь это одна из холоднейших вещей на земле!

Вреда МРТ никакого не наносит, в отличие от рентгеноскопии, флюорографии, где человек по сути получает дозу радиации. Но все же МРТ противопоказан людям с металлическими, магнитящимися имплантантами, так как они сдвинутся в магнитном поле, что может привести к непоправимым последствиям. Татуировки в большинстве своем не являются противопоказанием, ведь в нынешних красках нет металлических примесей.

Ну и характерный стук МРТ появляется из-за движения градиентных магнитов, которые с огромной силой ударяются в упоры.

Так что, если вам будут делать МРТ, задумайтесь, что вы окружены жидким гелием, ядра в ваших атомах водорода поворачиваются, и по сути вы сами являетесь радиоизлучателем! И все это позволяет разглядеть вас изнутри!