Ученые впервые применили инновационную технологию медицинской визуализации, магнитно-частичную томографию (MPI), на живом человеке. Это позволило им наблюдать за кровотоком в венах руки в режиме реального времени. Данный метод не использует рентгеновское излучение и потенциально может заменить обычную сосудистую ангиографию, предоставив более безопасный вариант.
После открытия рентгеновского излучения Вильгельмом Рентгеном в 1895 году, медицинская визуализация заняла ключевое место в современной диагностике. Благодаря ей врачи получили возможность исследовать внутренние структуры организма, используя различные методы, такие как компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), ультразвуковое исследование и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Каждый из этих методов обладает своими сильными сторонами и недостатками.
Рентгеновское обследование и компьютерная томография используют ионизирующее излучение, а контрастные вещества, применяемые при ангиографии, могут быть противопоказаны при заболеваниях почек. В связи с этим ученые уже давно разрабатывают способы более безопасной визуализации кровотока и сосудов.
Магнитно-частичная томография, разработанная в 2005 году, представляет собой одно из инновационных направлений в медицинской визуализации. Данная методика отличается от традиционной магнитно-резонансной томографии тем, что не позволяет получить непосредственное изображение тканей. Вместо этого в кровоток вводят микроскопические магнитные наночастицы оксида железа, а специализированный сканер формирует переменное магнитное поле для фиксации их отклика. Поскольку ткани организма практически не излучают подобный сигнал, формируемое изображение отличается минимальным уровнем помех. Это обеспечивает возможность оперативного и точного отслеживания распределения частиц, например, для анализа кровотока в сосудах.
Разработка этой технологии занимала два десятилетия и проводилась в лабораторных условиях, а также с использованием животных моделей. Главной целью было создание сканеров большего размера и определение безопасных параметров магнитных полей, необходимых для проведения клинических испытаний.
Группа исследователей во главе с Патриком Фогелем (Patrick Vogel) из Вюрцбургского университета Юлиуса и Максимилиана (Германия) сумела создать такую систему. Их интервенционный MPI-сканер позволяет проводить исследования непосредственно в ангиографической операционной. Описание результатов первой в мире in vivo-эксперимента на человеке представлено в научной публикации, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета.
Изначально испытуемому был введен препарат на основе наночастиц железа, прошедший клиническую проверку и разведенный в физиологическом растворе. После этого, с помощью сканера магнитно-резонансной томографии (MPI), ученые наблюдали за распространением частиц по кровеносным сосудам руки. В качестве сравнения провели рентгеновскую ангиографию, которая является общепринятым методом диагностики сосудов.
Данная методика обеспечила визуализацию крупных вен, аналогичную рентгеновской диагностике: были видны поверхностные и глубокие сосуды, их разветвления, венозные клапаны и траектория кровотока. При этом система функционировала в режиме реального времени, обеспечивая частоту обновления изображения около двух кадров в секунду. Исследователи также зафиксировали постепенное исчезновение магнитного контраста из сосудов, что позволило проследить изменения в кровообращении.
В процессе проведения исследования не было выявлено никаких побочных эффектов, и испытуемый не почувствовал дискомфорта. Кроме того, показатели магнитной индукции и уровень поглощённой энергии существенно ниже допустимых медицинских норм. Таким образом, магнитно-частичная томография может представлять собой инновационный инструмент в сосудистой медицине. Исследователи также подчеркнули, что данная методика будет особенно востребована в эндоваскулярной хирургии.
В настоящее время данная технология только начинает развиваться, поскольку разработанный сканер обладает ограниченным полем обзора и невысоким пространственным разрешением. Вероятно, эти недостатки будут устранены за счет усовершенствования используемого оборудования.
При условии успешной реализации, магнитно-резонансная томография с частичным контролем существенно расширит арсенал существующих способов медицинской визуализации и предоставит принципиально новые возможности для изучения кровотока, клеточных процессов и функционирования сосудов в режиме реального времени.