Новый метод МРТ спасёт от инсульта

Новый метод МРТ-сканирования помогает предотвратить инсульт.
Фото Martin Phelps/University of Oxford.

Читайте нас в Telegram

В 2016 году почти 280 тысяч человек в России умерло из-за нарушенного кровоснабжения мозга. Эти цифры сравнимы с численностью населения Мурманска, Костромы или Новороссийска. Из оставшихся в живых после инсульта только 8% возвращаются к полноценной жизни, треть нуждается в уходе, каждый пятый не может ходить. Устрашающие цифры.

Лечение и реабилитация выживших – большая проблема как для самих граждан, так и для государства. Это настолько трудно, что наработки в этой области можно использовать для тренировки космонавтов. Учёные надеются помочь пациентам встать из инвалидной коляски с помощью искусственного интеллекта. Спасение от инсульта видят даже в паучьем яде.

Профилактика всегда лучше лечения: гораздо легче предотвратить беду. Тем более что факторы риска общеизвестны – курение, гипертония, высокий уровень холестерина в крови. При этом не все люди готовы уделить своему организму хотя бы столько же внимания, сколько своему автомобилю.

Два основных вида инсульта – это геморрагический (кровоизлияние в мозг) и ишемический (закупорка сосуда). Около 80% инсультов инсультов – ишемические. Обычно всё происходит по одному сценарию: разрывается холестериновая бляшка на стенке артерии, и её содержимое закупоривает сосуд. Такой исход можно предотвратить, если вовремя удалить из организма опасную квартирантку. Так сегодня и выглядит профилактика заболевания: когда врач видит на снимке слишком крупные бляшки, принимается решение о хирургическом вмешательстве.

Проблема в том, что в данном случае "самый большой" не означает "самый опасный". Бляшка может быть невелика, но переполнена холестерином и готова прорваться. До недавнего времени с этим риском приходилось мириться.

И вот из Оксфордского Университета пришла обнадёживающая новость. Учёные создали новую технологию МРТ-сканирования. Они научили томограф отличать опасные, богатые холестерином бляшки от стабильных, с удалением которых можно повременить.

Новшество проверили на 26 пациентах, которые готовились к операции. Каждую удалённую бляшку вскрывали, проверяли содержание холестерина и сравнивали с данными томографии. Вывод исследователей однозначен: метод работает. Опасность действительно можно определить с помощью МРТ-сканирования – к слову, совершенно безопасной для здоровья процедуры.

Ядерный магнитный резонанс, на котором основана работа томографа, можно точно и непротиворечиво описать только с помощью квантовой механики. Эта наука очень трудна для понимания и освоения и требует использования зубодробительной математики (что, впрочем, не помешало ей стать основой не только для технологии МРТ, но и для всей современной электроники). К счастью, физики с удовольствием пользуются и весьма приблизительными, зато простыми и наглядными моделями, когда их достаточно для решения конкретной задачи.

Одна из простейших моделей ядерного магнитного резонанса выглядит так. Ядро атома водорода (как и многих других атомов) представляет собой крошечный магнит. Мощное магнитное поле томографа заставляет его вращаться, при этом ось вращения описывает круг. Такое движение называется прецессией, его можно наблюдать, запустив обыкновенную юлу.

Точно подобранный импульс электромагнитного излучения передаёт ядру дополнительную энергию и на время меняет радиус этого круга. Когда "атомный волчок" возвращается в прежнее положение, он испускает радиоволну. Вот её-то и регистрирует томограф.

Измерив такой отклик человеческих тканей на электромагнитное излучение, можно составить карту их плотности, гораздо более точную, чем рентгеновский снимок. Эта технология позволяет измерять приток крови к разным органам и даже отдельным областям мозга. Так руками физиков и инженеров была совершена революция в нейробиологии.

Сегодня база данных научных статей по биологии и медицине PubMed по запросу "мозг МРТ" выдаёт почти двести тысяч исследований. С помощью МРТ-сканеров учёные составляют подробные карты мозга, выясняют, как на его структуру влияет беременность, изучают механизмы эстетического наслаждения и занимаются другими столь же интересными вещами.

Правда, в таких исследованиях приходится соблюдать скрупулёзность и тщательность: в 2010 году было показано, как, небрежно обработав данные, можно разглядеть психическую активность у засунутой в томограф мёртвой рыбины.

Технология может кое-что сказать и о химии нашего тела. Атомы разных элементов – например, водорода и хлора – отзываются на электромагнитные волны разной частоты. Кроме того, на отклик ядра влияют окружающие его электроны. Поэтому, используя тонкие квантовые эффекты, можно, в принципе, сказать, в молекулах какого вещества находятся эти атомы. Но это очень трудная задача, во многом ещё не решённая.

Полноценные химические анализаторы на основе МРТ – дело будущего, которое работа оксфордских специалистов приблизила ещё на один, в буквальном смысле жизненно важный шаг.

Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале JACC: Cardiovascular Imaging.

Сегодня