КТ и МРТ в Лахта Клинике

КТ и МРТ

КТ и МРТ в Лахта Клинике

Многие изобретения и открытия в истории науки описываются популяризаторами как случайные. Это верно лишь отчасти: практически всегда такие «случайности» происходили в лабораториях, где уже были собраны определенные устройства, химические реактивы или медицинские препараты; «случайные» открытия совершались специалистами именно в данной (или смежной) области, долго и напряженно работавшими над решением какой-либо проблемы, а потому бессознательно готовыми подметить мельчайшую странность, парадокс или эпифеномен. Правильнее было бы представить себе некую многовекторную когнитивную целеустремленность человека, который отличается поразительной настырностью в своем познании мира и подчинении себе законов природы. Проще говоря, если человечеству действительно что-то нужно, – то рано или поздно, не мытьем, так катаньем, но оно этого добьется. Когда в самый первый раз древнейший прародитель современных ученых устало оперся на дубину и повернул косматую нечесаную голову к небу, проводив этаким задумчивым и слегка завистливым взглядом стаю птиц, – мол, а отчего это наследники динозавров могут, а мы нет? – с этой секунды уже можно было не сомневаться в том, что человечество полетит.

К слову, отсюда и бесчисленные примеры того, как изобретения и открытия были сначала предсказаны учеными, придуманы и подсказаны писателями, вычислены математиками, – и лишь потом, нередко десятилетия или столетия спустя, с появлением необходимых технологий и знаний реализованы на практике. Отсюда же и бесконечные споры о том, кто именно был первым: зачастую к одним и тем же выводам приходили, – постепенно и независимо друг от друга, одновременно или почти одновременно, – сразу многие исследователи, изобретатели, теоретики.

Это пространное лирическое вступление имеет прямое отношение к теме статьи. История появления и бурного развития томографической диагностики изобилует и теоретическими предпосылками, и псевдослучайностями, и вдохновенными прозрениями, и спорами о приоритете. Возраст реальной, в металле и пластике, томографии составляет лишь около полувека, но она уже настолько прочно и повсеместно вошла в клиническую практику, что впору задаться вопросом: а как вообще медицина существовала раньше, в дотомографические времена? Впрочем, вернее было бы спросить: в дорентгеновские… но обо всем по порядку.

Сама идея томографии, то есть «описания срезов», возникла из непосредственных нужд исследовательской анатомии. Известен, в частности, один из первых атласов такого рода, составленный в ХIХ веке Н.И.Пироговым и предназначенный для обучения оперирующих хирургов: именно в сечениях под различными углами отчетливо видно взаиморасположение внутренних органов и расстояния между анатомическими структурами в разных плоскостях. Для диагностики такая мелкослойная «нарезка» была бы тоже чрезвычайно полезна, однако не существовало физического способа сделать это так, чтобы пациент остался цел и невредим. На рубеже ХIХ-ХХ веков Вильгельм Рентген такой способ обнаружил, исследовал и подробно описал, что произвело всемирную революцию не только в технологии, но, главное, в сознании исследователей: можем видеть насквозь. Следующим препятствием стала математика: попробуйте-ка хотя бы с пятимиллиметровой точностью (а меньшее разрешение сводит на нет диагностическую информативность) описать формулами, скажем, внешний вид и внутреннее строение палки салями, если перед вами тарелка с тонкими колбасными ломтиками. Задачами такого рода в математике занимались многие выдающиеся ученые, и не только современные, но применительно к томографии решающее слово сказал в 1917 году молодой университетский преподаватель-ассистент (а впоследствии профессор, академик и ректор Венского университета), математик Йоханн Радон. Т.н. интегральное преобразование Радона стало математическим фундаментом всей современной 3D-визуальной томографии. Однако этот математический аппарат для простого человека, – будь он хоть доктором медицинских наук, – немыслимо, непреодолимо сложен, в диагностике конкретного больного «вручную» неприменим, а значит, практической ценности не имеет. Кто-то или что-то должно было взять на себя математическую часть работы.

Вообще, источником прогресса медицины в этой области на долгие десятилетия стало развитие технических наук и промышленных технологий. Вместе с тем, по мере усложнения и совершенствования рентген-аппаратов росло и искусство врачей-рентгенологов; наиболее опытные и квалифицированные из них при анализе даже обычных двухмерных снимков порой проявляют феноменальную наблюдательность и интуицию. Однако либо трехмерности, либо видов в сечениях все же остро не хватало, и приходилось делать рентгенограммы в разных проекциях, – а это дополнительная лучевая нагрузка.

Тем временем несколькими авторами (в т.ч. отечественными, которые в западной литературе, по сложившейся традиции, даже не упоминаются) в 1940-х годах было открыто, исследовано и удостоено Нобелевской премии (Ф.Блох, Э.Парселл, США) явление особого электромагнитного реагирования ядер водорода в сильных магнитных полях, каковой резонанс поддавался регистрации и измерению. Учитывая, что тело человека состоит, главным образом, из воды, – это открытие уже намечало дорогу к сегодняшней МРТ. Широко известен тот факт, что в 1960 году В.А.Ивановым в СССР были запатентованы принцип действия и конструкция аппарата, который сегодня назвали бы магнитно-резонансным томографом. Однако дальше этого не пошло, и отцами МРТ сегодня называют совсем других людей. Описывать «нобелевские споры» и небезосновательные претензии армяно-американца Раймонда Дамадьяна, – который действительно внес значительный вклад в разработку первых МР-томографов и развитие томографической онкодиагностики, – здесь не будем. Интереснее другой факт, отражающий характерные особенности современной науки. За создание диагностической технологии МРТ Нобелевскую премию в области, – заметьте! – медицины получили американский химик и британский физик. За создание КТ удостоены Нобелевской премии: родившийся в Шотландии гражданин ЮАР, который учился в США и там же опубликовал наиболее значимые работы в области математической физики, а также британский инженер из многопрофильной корпорации «EMI», финансовое могущество и инвестиционные возможности которой не в последнюю очередь подпитывались контрактом с бессмертными «The Beatles». Таков уж мир, в котором мы живем.

Хотя томографическая методология (или уже целая наука?) развивалась усилиями десятков очень сильных специалистов, каждый из которых достоин отдельного рассказа, вклад четырех Нобелевских лауреатов действительно можно считать наиболее весомым. Аллан М. Кормак (ЮАР, США) нашел иной, чем у Й.Радона, математический способ реконструкции томографических изображений, и его алгоритм имел большее прикладное значение. Профессор химии Пол К. Лотербур (США) предложил точный метод анализа градиента ответного излучения атомных ядер в магнитном поле, что стало шагом к визуализации. Сэр Годфри Н. Хаунсфилд разработал первый компьютерный томограф («EMI-сканер», 1971), а также шкалу денситометрических показателей поглощения рентгеновского излучения различными тканями (в зависимости от их плотности), которую теперь называют не иначе как шкалой Хаунсфилда. Наконец, его соотечественник сэр Питер Мэнсфилд вслед за Лотербуром окончательно решил математическую проблему визуализации ядерно-магнитного резонанса, после чего открылась возможность использовать этот эффект для диагностики целостного живого макроорганизма (попутно заметим, что приставка «сэр» в обоих случаях является правомерной и обязательной, поскольку и Хаундсфилд, и Мэнсфилд за выдающиеся заслуги перед Великобританией были посвящены в рыцари).

В этом зале славы по праву должен присутствовать еще один герой: технология как таковая. Не было бы никаких томографов без прецизионной механики, особых конструкционных материалов, высококачественных мониторов высокого разрешения, а главное – без вычислительной техники и сложнейшего программного обеспечения.

О том, как совершенствовалась эта аппаратура, как быстро одно поколение томографов сменялось другим, еще более фантастическим, – когда-нибудь напишут отдельное документально-историческое исследование (а скорее всего, уже написали). Оно будет интересным, интеллигентным и динамичным, как лучшие образцы детективного жанра.

Важно подчеркнуть, что томограф, – будь то магнитно-резонансный или рентгеновский (КТ), – это умопомрачительно сложное устройство. По сути, речь идет о нескольких НИИ или, по крайней мере, нескольких передовых лабораториях, сконцентрированных в одном кабинете. Может быть, мы еще увидим времена, когда какие-нибудь «карманные томографы для самодиагностики в домашних условиях» будут продаваться в каждой аптеке рядом с цифровыми тонометрами и градусниками. Но пока МРТ и КТ, – это, в самом буквальном смысле, вершина и шедевр высоких технологий, и стоить дешево такая аппаратура не может по определению: рыночная стоимость авангардных моделей достигает нескольких миллионов долларов или евро. Это отражается и на стоимости одного индивидуального обследования: она несколько выше, чем у рентгенографии или УЗИ, причем у МРТ, как правило, выше, чем у КТ, а у МСКТ еще немножко выше. Однако оно того, безусловно, сто́ит.

Внешне томографы двух основных классов очень похожи: обычно это белое, эстетичное, по-своему даже красивое (как ни странно, но это давно подмеченный верный признак хорошей техники) устройство, состоящее из трех основных компонентов: узкий стол, на который, кряхтя или просто волнуясь, укладывается пациент; некое кольцо (гентри) вокруг продольной оси этого стола; пульт управления и регистрации за стеклянной перегородкой, где находится врач-оператор. Между пациентом и врачом сегодня поддерживается двусторонняя голосовая связь: в частности, все необходимые инструкции (дышать — не дышать, повернуться и т.п.) подаются через качественные динамики.

В томографах первого поколения, вспомним, пациенту приходилось въезжать вместе со столом в узкий длинный туннель, что у лиц определенного склада порой вызывало интенсивный психологический дискомфорт вплоть до клаустрофобической паники. Во избежание этого некоторые сегодняшние модели «открытого типа» выпускаются с незамкнутым кольцом. Объективно же ни раньше, ни теперь испытуемый не испытывает никаких физических ощущений, кроме разве что слуховых: негромкий технический шум идеально отлаженных сервомоторов да некое загадочное гудение во славу науки.

Технический принцип один и тот же – внутри гентри вращаются чувствительные датчики, которые по мере продольного продвижения кольца (и/или стола с пациентом относительно кольца) создают изображение обследуемого органа в различных «сечениях». Эту последовательность можно затем исследовать покадрово, то есть послойно (например, микроскопический тромб или опухоль может обнаружиться лишь на одном-двух снимках в этом подробнейшем электронном «атласе Пирогова»), или же проанализировать трехмерную компьютерную реконструкцию, поворачивая и/или «рассекая» ее в любой плоскости. Томография со специальными контрастным веществом используется, как правило, для исследования полых органов или сосудов (ангиографический режим), а также для повышения дифференцирующей способности при поиске внутритканных образований (например, в онкодиагностике). Примерно на том же принципе, к слову, построена и ПЭТ – позитронно-эмиссионная томография, относительно новый и быстро развивающийся метод. Суть его зачастую описывают как «рентген наоборот»: в организм вводится радиофармпрепарат, – вещество, содержащее радионуклид с минимальным периодом полураспада, – затем его распределение и накопление в тканях и органах регистрируется чувствительными рентген-датчиками и визуализируется обычным для всей томографии образом.

Разрешение (толщина одного «среза») на сегодняшний день обычно составляет от 0,1 до 1 мм, однако уже неоднократно сообщалось о том, что томография выходит на микрометровый уровень, который, видимо, скоро и станет повсеместным стандартом.

Перспективы дальнейшего улучшения технических характеристик связывают, прежде всего, с увеличением скорости вращения датчиков, а также количества самих датчиков. Так, в серийно выпускаемых мультиспиральных КТ последнего поколения число «срезов» за один оборот возросло уже до шестисот сорока (конструкционно это означает, что внутри гентри с бешеной скоростью одновременно вращаются 640 составленных из датчиков «колец»; комментировать техническую и математическую сложность такой технологии мы даже не беремся). Для сравнения: даже односрезовая спиральная компьютерная томография, осуществляемая путем одновременного продольного движения стола и гентри в противоположных направлениях (что позволяет или резко расширить площадь исследования без увеличения продолжительности процедуры, или сократить время и лучевую нагрузку без потери качества), в конце 1980-х годов стала очередным революционным прорывом в данной сфере. Первые спиральные томографы эксплуатировались преимущественно в ангиографическом режиме, т.е. для исследования сосудистых систем с контрастным усилением. На момент написания статьи мультиспиральные (мультисрезовые, многослойные) компьютерные томографы, или МСКТ, являются, пожалуй, элитой томографического мира, если учитывать время процедуры, разрешающую способность и прочие диагностические качества. Подобно кинематографической компьютерной 3D-графике, МСКТ в реальном времени наглядно воссоздает на экране живые и функционирующие объекты «как настоящие, только значительно лучше» – в плане буквально микроскопической детализации.

Вопрос о том, чем же отличаются КТ и МРТ, до сих пор относится к категории часто задаваемых вопросов (F.A.Q.). Ответить на него и просто, и сложно. Частичный ответ, собственно, уже приведен выше: эти устройства в целях диагностики используют разные физические явления. В КТ и МСКТ регистрируется поглощение рентгеновского излучения тканями, а в МРТ – электромагнитный отклик ядер водорода на мощное и динамически модулируемое магнитное поле. Упреждая возможный вопрос о разнице между ЯМР и МРТ, заметим: здесь разницы нет вообще, это одно и то же, причем первый, более ранний синоним (ядерно-магнитный резонанс) даже точнее отражает суть. Заменять аббревиатуру «ЯМР» на «МРТ» пришлось лишь ради того, чтобы словом «ядерный» не вызывать у пациентов пугающие, но ничем не оправданные ассоциации, – что наблюдалось по всему миру после Чернобыля. Никакой радиации в ЯМР/МРТ на самом деле нет. А вот в КТ – есть, и, возможно, поэтому томографы этого типа с самого начала называются не «рентгеновскими», а «компьютерными», хотя микропроцессорной начинки в МРТ ничуть не меньше.

Идеологически МРТ и КТ не отличаются, – и то, и другое реализует единый принцип томографии; технически, конечно, отличаются, но не принципиально.

Легче всего ответить на прямой и бесхитростный вопрос о том, что лучше – КТ или МРТ. Обе технологии являются лучшим из всего, что изобрело к настоящему времени человечество в области медицинской диагностики. Правда, сюда же придется добавить и «обычную» рентгенографию, которая отнюдь не собирается сдавать свои позиции. И, безусловно, ультрасонографию (УЗИ), неоспоримым преимуществом которой является абсолютная безвредность. А также оптоволоконную эндоскопию, которая обеспечивает врачу уникальную возможность «прямого взгляда изнутри». Да и лабораторно-аналитическую диагностику, которая…

Если серьезно, все определяется целесообразностью. Теоретически и КТ, и МРТ дают ценную (а иногда бесценную) диагностическую информацию во всех без исключения случаях, когда исследуется или предполагается органическая патология, т.е. хотя бы незначительные изменения размера, формы, внутренней структуры или целостности исследуемого объекта. Но в реальной клинической диагностике далеко не всегда целесообразно применять высокотехнологичную аппаратуру, – подобно тому, как не обязательно каждую занозу удалять с помощью робот-системы «Да Винчи», – во многих случаях все необходимые врачу ответы можно получить гораздо проще, быстрее, да и дешевле. Поэтому, если доктор не направил вас «на томографию» – это вовсе не означает, что он малограмотен, ортодоксален или невнимателен к вам; наоборот, это значит, что он экономит свое время и ваши деньги, снижает загрузку кабинетов томографической диагностики (освобождая их для тех случаев, когда КТ или МРТ действительно ничем нельзя заменить) и рассчитывает собрать исчерпывающие данные более простыми способами (которые в отдельных случаях, кстати, и более надежны).

Сложнее ответить на вопрос о диагностических преимуществах и, следовательно, критериях выбора именно такого томографического метода, а не эдакого. Публикуемые в самых разных источниках списки показаний к КТ и МРТ очень обширны, они постоянно удлиняются и, если внимательно изучить эти перечни, чуть ли не полностью совпадают. Для простоты и краткости многие авторы так и пишут: КТ и МРТ равноценны или, по меньшей мере, взаимозаменяемы (второе точнее). Однако ситуация все же не столь однозначна.

Дело, во-первых, все в той же целесообразности: смотря что, с какой целью и в рамках какой клинической гипотезы исследуется. Костная, жировая, мышечная, хрящевая, железистая, соединительная, опухолевая ткани, биологические жидкости, воздушные полости, участки нагноения или некроза, инородные тела из разных материалов и т.д. – все это отличается по биофизическим характеристикам и молекулярному составу (содержанию атомов водорода), поэтому в различных сочетаниях эти среды могут создавать разный контраст на МРТ и КТ. В самом общем приближении, заложенные в конструкции физические принципы делают МРТ предпочтительным выбором при диагностике структурно сложных мягких тканей (например, головного мозга), а КТ – при исследовании более плотных структур.

Во-вторых, противопоказания. У каждого из методов есть свои тяжкие «гири», тормозящие дальнейший прогресс и ограничивающие области применения. Процедура КТ, в целом, быстрее, но ее нежелательно назначать повторно и, тем более, многократно. МРТ можно назначать беременным, но, в отличие от КТ, категорически противопоказано проводить пациентам с имплантированными регуляторами сердечного ритма или инсулиновыми помпами, с любыми ферромагнитными несъемными протезами или осколками в теле, даже с металлосодержащими татуировками. Погоня за повышением разрешающей способности и уровня детализации требует увеличения напряженности электромагнитного поля (а в т.н. высокопольных МРТ она и так в сотни тысяч раз превышает естественный магнитный фон Земли) или времени экспозиции жесткого ионизирующего излучения (причем добавление второго источника рентген-лучей, как это делается в КТ-моделях типа Dual Source, сокращает время лишь за счет увеличения лучевой нагрузки, которая в итоге все равно остается высокой). Рентгеновское облучение, применяемое в КТ, в больших накопленных дозах создает очень серьезный многофакторный риск для здоровья, что давно доказано и широко известно. В отношении неестественно мощных магнитных полей подобных данных, особенно в отдаленной генетической перспективе, пока нет, однако уже сейчас МРТ не рекомендуется (хотя и допускается, в отличие от КТ, но только в случаях крайней необходимости) назначать в первом триместре беременности, больным с выраженной сердечной недостаточностью, при тяжелом соматическом состоянии и т.п. Дополнительную проблему обоих методов составляет применение различных контрастных веществ, каждое из которых, в зависимости от конкретного состава, может быть предпочтительным для одних категорий пациентов и неприемлемо опасным для других.

К нашему счастью, национальные и международные организации здравоохранения, контролирующие безопасность и сертифицирующие к применению любые новые препараты, инструменты, устройства медицинского назначения, не просто консервативны. Они отличаются, – во всяком случае, должны отличаться, – поистине паранойяльной недоверчивостью и подозрительностью, иначе «неуклонное повышение эффективности лечебно-диагностических мероприятий» будет сопровождаться столь же неуклонным (если не более быстрым) сокращением численности человечества.

И все же нет оснований заканчивать в минорной тональности. Томографическая методология в ряде ситуаций действительно не имеет разумной альтернативы среди всех прочих методов диагностики; другое дело, что назначаться она должна взвешенно, с соблюдением принципа целесообразности и учетом множества индивидуальных факторов. Поэтому не приходится удивляться тому, что врач надолго задумается, разрабатывая схему обследования: «Так, тут нужно будет обязательно сделать… или обойтись рентгеном… нет, лучше даже МРТ»… а потом, еще раз заглянув в историю болезни и задав вам пару «странных», на первый взгляд, вопросов, решит окончательно: «Нет, все-таки КТ».

В медицинских центрах такого уровня, как Лахта Клиника, врачи знают и учитывают, конечно, гораздо больше того, что вместил объем данной статьи. И можно не сомневаться в том, что если назначено томографическое обследование, значит, без него и впрямь не обойтись. И если назначен определенный метод, значит, в данном случае он, скажем уж так, «лучше» метода-близнеца. И реализован он будет в партнерских диагностических кабинетах Лахта Клиники, то есть на самой лучшей современной аппаратуре, в самых лучших условиях и с единственным, – наилучшим, – пожеланием: здоровья.