Применение ЯМР для медицинской визуализации Так как же использовать свойства ЯМР для получения двумерных изо-

бражений? Как показано на рис. 8, пациент находится во внешнем магнитном поле, ориентированном по оси z (от головы до ног), которое имеет переменную силу; другими словами, напряженность поля имеет плавный градиент, так есть, например, она самая слабая в верхней части головы и самая сильная в нижней части ног. В этих условиях атомы протонов, расположенные рядом с головой, имеют ларморовскую частоту (F1), отличную от частоты у ног (F2). Следующим шагом является применение радиочастотных волн, которые соответствуют ларморовской частоте атомов по всей длине тела. В нашем примере область головы будет принимать радиочастотные волны более низкой частоты, чем волны в области ног. После того, как РЧ волны остановлены, датчики определяют частоту волн, которые излучаются обратно. Выбирая конкретную частоту, можно просматривать определенный участок тела (или срез) вдоль оси z.

Рис. 8. Положение пациента во внешнем магнитном поле, ориентированном по оси z

Затем применяется другой градиент магнитного поля, перпендикулярный первому. Например, второй градиент может быть самым слабым в передней части тела и самым сильным в задней части. Еще раз испускаются РЧ волны и результаты записываются.

Таким образом, двумерная картина может быть получена для любой заданной точки в организме. Фактическая функция обнаружения испускаемого сигнала и его преобразования в видимое изображение выполняется компьютером.

На рис. 9 показан пример МРТ-изображения сердца. Данный вид представляет собой поперечное сечение тела вблизи средней линии; слева – передняя часть груди, справа – задняя часть, а в верхней части рисунка – шея.

Рис. 9. Пример МРТ-изображения сердца (поперечное сечение)

11

Камеры сердца и основные кровеносные сосуды выглядят как черные пространства. АО = аорта, LV = левый желудочек и LA = левое предсердие. Следующее изображение (рис. 10) – немного в другом сечении, и вы можете видеть, что аорта изгибается над сердцем и идет вниз.

Рис. 10. Пример МРТ-изображения сердца (в другом сечении)

3. Указания к выполнению лабораторной работы

Добро пожаловать в виртуальную кардиологическую лабораторию. Эта лаборатория специализируется на наследственных заболеваниях сердца. Вы выступаете здесь как виртуальный стажер, который сопровождает врача, осматривающего трех разных пациентов. Для обследования каждого пациента используется несколько диагностических методов, и на каждом этапе врач приглашает вас самостоятельно осмотреть пациента и запрашивает ваше мнение.

Постановка диагноза во многом похожа на детективную работу. Вы собираете подсказки, используя различные методы, и формируете целостную картину, принимая во внимание как сильную, так и слабую сторону используемых методов, а также необходимо учитывать современные знания о болезнях и их симптомах. Поскольку предполагается, что вы студент, а не врач, вам предлагается информация, которая поможет ознакомиться с основными понятиями о сердце и сердечных заболеваниях, медицинской терминологией и доступными диагностическими инструментами. Эту информацию можно найти в разделах «Руководство по кардиологии» (Cardiology Guide) и «Руководство по диагностическим средствам» (Diagnostic Tools Guide), которые доступны во вкладке

«Справка» (Reference).

Цели обучения:

•изучение симптомов некоторых заболеваний сердца;

•изучение инструментов и методов, используемых для диагностики сер- дечно-сосудистой системы;

•изучение принципов анализа родословной.

Использование виртуальной лаборатории

Интерфейс лаборатории разделен на две основные области: интерактивное окно слева и блокнот лаборатории (Notebook) справа. В интерактивном окне

12

вам будет предложен текст с подсказкой. По мере продвижения окно лабораторного блокнота будет автоматически обновляться с подробной информацией о текущем шаге.

Значки под окном подсказки указывают на текущий раздел (выделены белым) и завершенные разделы (светло-голубым). Чтобы перезапустить раздел, нажмите на любой из этих значков.

В любое время в течение лабораторной работы вы можете нажать на вкладки выше. Вкладка «Пациент» (Patient) предоставит вам общую информацию о вашем пациенте (A, B или C), а также результаты каждого обследования по завершении каждого раздела. Вкладка «Викторина» (Quiz) предоставляет вам сводку результатов вашего теста. Вкладка «Справка» содержит руководство по кардиологии и руководство по средствам диагностики. Руководство по кардиологии включает справочную информацию, глоссарий терминов и энциклопедию терминов. Руководство по средствам диагностики содержит информацию об инструментах, используемых в этой лабораторной работе. При нажатии на вкладку «Блокнот» вы вернетесь к информации о текущем разделе.

Чтобы начать работу, необходимо пройти по ссылке https://www.biointeractive.org/classroom-resources/cardiology-virtual-lab и клик-

нуть по кнопке (рис. 11).

Рис. 11. Окно виртуальной лаборатории

3.1. Ход работы

Рассмотрим ход работы на примере пациента А.

Шаг 1. Аускультация (Stetho)

Первым шагом в определении состояния данного пациента, является выслушивание с помощью стетоскопа, или аускультация (рис. 12). В этом упраж-

13

нении аускультация упрощена тем, что вы будете слушать пациента с помощью стетоскопа только в одном месте. В реальной жизни врач должен был поставить стетоскоп в разные положения, прежде чем делать оценку. Интерпретация звуков, слышимых с помощью стетоскопа, требует умения.

Рис. 12. Аускультация

Вопрос доктора:

На основании вашего обследования, какой можно сделать вывод? а) тоны сердца нормальные; б) выслушивается диастолический шум;

в) выслушивается систолический шум; г) тоны сердца напоминают ритм галопа.

Шаг 2. Эхокардиография (Echo)

На следующем шаге мы будем использовать эхокардиограмму для визуализации структур сердца. В прошлом для осмотра внутренней структуры сердца требовались инвазивные процедуры.

Последние достижения в технологии сделали эхокардиографию доступной и широко доступной, что делает ее удобной и мощной неинвазивной техникой (рис. 13).

Вопрос доктора:

На основании вашего обследования, какой можно сделать вывод?

а) митральный клапан утолщен и, возможно, не функционирует должным образом;

б) аорта выглядит чрезвычайно расширенной; в) отсутствует правая половина сердца. Это серьезный врожденный де-

фект;

г) аортальный клапан четко не закрывается.

14

Рис. 13. Эхокардиография

Шаг 3. МРТ (MRI)

МРТ является мощным неинвазивным методом для получения четкой трехмерной картины человеческого тела (рис. 14).

Рис. 14. МРТ

Вопрос доктора:

На основании вашего обследования, какой можно сделать вывод?

а) помимо аневризмы, в сердце пациента обнаруживается дефект межпредсердной перегородки;

б) в дополнение к аневризме у пациента наблюдаются признаки аритмии; в) нет никаких доказательств того, что у этого пациента есть что-то кроме

аневризмы аорты;

15

г) сердце пациента имеет структуру, которая выглядит как врожденный дефект, включая дефект межпредсердной перегородки, дефект вентральной перегородки и аневризму аорты.

Шаг 4. Анализ родословной (PA)

Наше окончательное обследование определит, действительно ли рассматриваемое заболевание сердца является наследственным. Для этой процедуры врач проведет физическое обследование с использованием неинвазивных процедур (таких как стетоскоп и эхокардиограмма), чтобы выяснить, какие родственники имеют такую же патологию. Фактические этапы сбора данных не показаны, но вы увидите полную диаграмму родословной, в которой обобщены результаты процедуры скрининга. Изучите таблицу и ответьте на следующий вопрос.

Вопрос доктора:

На основании этих данных, какой вы сделаете вывод? а) это доминирующая модель наследования; б) это рецессивный тип наследования; в) это заболевание не является наследственным;

г) здесь есть наследственный паттерн, но он не является ни доминирующим, ни рецессивным.

Шаг 5. Диагностика и лечение (Diag)

Вы закончили обследование пациента, и врач попросил вас поставить диагноз. Нажмите на вкладку «Пациент», чтобы просмотреть результаты обследования. Вам также следует обратиться к энциклопедии отдельных заболеваний и симптомов (Encyclopedia of Selected Diseases and Symptoms), чтобы определить патологию и поставить правильный диагноз.

Диагноз:

Этот пациент страдает от ...

а) синдром Марфана; б) семейная гипертрофическая кардиомиопатия; в) инфаркт миокарда;

г) дефект межпредсердной перегородки.

3.2.Контрольные вопросы

1.Что врач исследует с помощью стетоскопа?

2.Что такое шумы?

3.Как формируются изображения при эхокардиографии?

4.Что на диаграмме родословной обозначает незаполненный квадратный символ с цифрами II3 под ним?

5.Что из следующего о МРТ верно:

а) МРТ может формирует изображение сердца с высоким разрешением;

16

б) МРТ может обнаружить незначительную электрическую активность сердца;

в) МРТ может записывать высококачественный звук сердца; г) МРТ может контролировать артериальное давление внутри сердца.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Biointeractive [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.biointeractive.org/

2.Синельников, Р.Д. Атлас анатомии человека [Текст] / Р.Д. Синельников. — М.: Медицина, 1979. — Т. 2.

3.Brawnwald L. D. Heart disease. — 1992. — С. 122.

4.Зудбинов, Ю.И. Азбука ЭКГ [Текст] / Ю.И. Зудбинов. — Изд. 3. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. — 160 с.

1.Цель работы………………………………………………………………............3

2.Теоретическое введение……………………………………………………...…..3

3.Указания к выполнению лабораторной работы……………………………......12

Библиографический список…………………………………………………..…....17

17