Когда медицина провозгласила себя важнейшей областью поддержания жизнедеятельности, здоровья и самой жизни человека, ей, пожалуй, и не виделось, какого прогресса достигнет она к началу 21 века. Сколько сил, мыслей, жизней было потрачено по пути усовершенствования способов и методов лечения людей, сколько жертв принесено! Тем более радует, что эти усилия не были напрасны.
Современную медицину — прежде всего, диагностику, — невозможно представить себе без визуализирующих методов обследования. К ним относится, в частности, и ядерная магнитно-резонансная томография. Ее основное преимущество перед более традиционной компьютерной рентгеновской томографией состоит в том, что пациент не подвергается радиоактивному облучению.
Принцип действия ЯМР-томографов основан на том, что атомы, ядра которых содержат нечетное количество протонов и нейтронов, обладают магнитным моментом, отличным от нуля, то есть представляют собой магнитный диполь. К таким атомам относятся, в частности, и атомы водорода, что и позволяет использовать явление ядерного магнитного резонанса в медицине.
Вызывается это явление одновременным воздействием на вещество двух внешних полей — постоянного магнитного поля и переменного электромагнитного поля радиочастотного диапазона. Постоянное магнитное поле упорядочивает ориентацию ядер-диполей, заставляя их развернуться вдоль силовых линий. Если же теперь приложить переменное электромагнитное поле, то при определенных значениях напряженности или частоты начинается процесс резонансного поглощения его энергии ядрами вещества.
Этот процесс может быть зарегистрирован высокочувствительными приемниками и лечь в основу визуализации. А поскольку разные ткани человеческого тела содержат разное количество воды — от 12 процентов в костях до 83 процентов в сером веществе мозга, — магнитно-резонансные проекционные данные позволяют получать достаточно четкие изображения отдельных органов. Большую роль тут играет мощность томографа: чем выше значение магнитной индукции, тем меньше доля атомов водорода, не вовлеченных в формирование резонансного изображения, и значит, тем четче картинка, тем выше разрешение.
Одна беда: очень многие пациенты чувствуют себя крайне неуютно внутри той узкой трубы, в которую их задвигают, когда проводят магнитно-резонансную томографию. И вот теперь группа немецких ученых предложила использовать для визуализации внутренних тканей организма не магнитные поля, а магнитные наночастицы, что позволит сделать томографию процедурой, приемлемой даже для лиц, страдающих клаустрофобией.
"Хорошую идею узнаешь сразу, — говорит Михаэль Кун (Michael Kuhn), научный сотрудник гамбургской компании Philips Healthcare, специализирующейся на разработке и производстве медицинского оборудования. — Хорошая идея проста, ее легко объяснить даже неспециалисту, так что невольно возникает мысль: "Гениально! И почему это раньше никому в голову не приходило?" Так вот, все это в полной мере относится и к этой идее".
Идея, о которой говорит Михаэль Кун, действительно, столь проста, что он до сих пор удивляется, почему его коллеги додумались до нее только в 2001 году.
"Суть в том, что в организм пациента вводятся микроскопические магнитные частицы, которые потом возбуждаются внешним переменным магнитным полем, — поясняет Торстен Буцуг (Thorsten Buzug), сотрудник факультета медицинской техники Любекского университета. — Хотя при этом используется строго синусоидальное поле, частицы реагируют на него излучением, содержащим, помимо той же частоты, еще и гармонические составляющие более высокого порядка".
Параметры этого сложного — можно сказать, искаженного — ответного сигнала зависят от того, в окружении каких тканей наночастицы находятся. То есть анализируя излучение наночастиц, медики могут получать информацию об окружающих тканях в режиме реального времени. Эта информация и легла в основу нового метода визуализации, получившего название Magnetic Particle Imaging.
"С помощью этого метода мы сможем — такова наша цель — в режиме реального времени получать трехмерное изображение работающего сердца человека, — говорит Торстен Буцуг. — Ни один другой метод таких возможностей не дает. Этим и вызван наш энтузиазм. В опытах на мышах это уже получилось. А ведь мышиное сердце — если животное в стрессе — бьется с частотой 600 ударов в минуту. Так вот, уже есть удачные примеры трехмерной визуализации такого сердца".
Когда все эти изобретения, новшества и приносимые ими результаты окупятся миллионами спасённых жизней, конечно, вопрос не простой. Но уже то, что они существуют, вселяют в нас большую, чем когда-либо уверенность в собственных силах борьбы за собственные же жизни.