В МРТ используются электромагнитные волны с частотами порядка десятков МГц, которые могут проникать внутрь тела и переворачивать магнитные моменты (спины) протонов в ядрах некоторых элементов, имеющихся во внутренних тканях. Вначале спины этих протонов в сильном магнитном поле выстраиваются параллельно, но после того как их переворачивают электромагнитные волны, довольно быстро восстанавливают прежнюю направленность. Сложнейшее оборудование отслеживает и регистрирует процесс восстановления первоначальной ориентации спинов протонов и с помощью компьютерных программ преобразует полученные данные в изображения тканей, содержащих эти протоны. Процедура совершенно безопасная, поскольку магнитное поле и радиоволны не причиняют вреда организму. На самом деле, в обычной жизни вы постоянно подвергаетесь облучению радиоволнами от расположенных поблизости станций, телекоммуникационных антенн и даже телекоммуникационных спутников.

Если процедура такая безопасная, почему же иногда (правда, очень редко) пациенты получают ожоги? Почему пациенты с татуировкой чувствуют «покалывание» и «подергивание» рядом с татуировкой и почему некоторые из них получают серьезные ожоги? Почему эта процедура либо запрещена, либо не рекомендована пациентам с металлическими имплантами? Почему процедура часто не рекомендуется людям, имеющим дело со сваркой или шлифовкой металла?

ОТВЕТ • Такие случаи иногда происходили, пока врачи не поняли, что, если во время процедуры МРТ электрические провода, с помощью которых снимаются данные, касаются тела пациента в нескольких местах, пациент может получить ожоги. В одном случае пациенту, введенному в состояние искусственного сна, надели на палец датчик импульсного оксиметра[62]. Этот единичный контакт тела пациента с электрическим прибором, находящимся вне аппарата МРТ, не представлял опасности. Однако протянутый от пальца провод коснулся руки пациента, и отрезок провода от пальца к руке и часть самой руки образовали замкнутую электрическую цепь (контур) между этими двумя точками. Когда включили источник радиоволн, создаваемое ими высокочастотное магнитное поле навело в этой цепи ток. Большое сопротивление току в точке контакта провода с кожей привело к сильному нагреву кожи и, соответственно, ожогу в этой точке. Однако поскольку пациента усыпили с помощью транквилизаторов, этот ожог обнаружили только после окончания исследования.

Другая возможность получить ожог связана с тем, что длинный отрезок провода, тянущийся к пациенту, может стать приемной антенной для электромагнитных волн, используемых в методе МРТ. Вокруг провода устанавливается довольно сильное электрическое поле, так что его большая напряженность на конце провода может вызвать появление искры, способной обжечь пациента.

Некоторые черные или сине-черные краски, используемые для нанесения татуировки или теней на веки, содержат включения ферромагнетика (оксида железа — магнетита). Допустим, подвижный стол с пациентом, на теле которого что-то нарисовано такой краской, въезжает в аппарат МРТ или выезжает из него при включенном магнитном поле, или же величина этого поля в процессе снятия данных меняется. Тогда домены в ферромагнитных материалах стремятся переориентироваться (подобно тому, как магнитная стрелка компаса меняет ориентацию при внесении в магнитное поле). Некоторые пациенты ощущают при этом покалывание или подергивание кожи в местах, где есть татуировка. В редких случаях ожоги на коже появлялись, когда на рисунке татуировки имелась замкнутая петля, нанесенная ферромагнитной краской. Можно предположить, что радиоволны в этой петле могли возбудить достаточно большой ток, который нагревал и обжигал кожу.

Металлические импланты затрудняют проведение МРТ, поскольку способны исказить изображение. Если они сделаны из ферромагнитного материала, то могут слегка повернуться относительно первоначального положения, когда пациент на подвижном столе въезжает или выезжает в магнитное поле, подобно тому, как поворачивается магнитная стрелка. Часто это движение совсем незаметное, но даже малый поворот металлической части сердечного клапана может оказаться опасным. Могут возникнуть проблемы и если у пациента имеются металлические части в глазных имплантах или же металлические опилки, попавшие в глаз при сварке или шлифовке металла. Сегодня техника безопасности при проведении МРТ учитывает все эти случаи.

В 1881 году на одной из железнодорожных станций города Вашингтона двумя выстрелами был ранен действующий президент США Джеймс Гарфилд. Одна пуля всего лишь задела руку, но вторая застряла где-то в области поджелудочной железы. Врачи не могли определить местоположение второй пули, тогда у них еще не было возможности заглянуть внутрь пациента, не разрезая его. Положение входного отверстия также не давало ответа: на пути пули оказалось ребро, изменившее ее траекторию.

Помочь взялся Александр Грейам Белл, чье имя для нас связано главным образом с изобретением телефона. Он предложил использовать метод, который он назвал индукционным балансом. Собранный им прибор состоял из электромагнита, питающегося от аккумулятора, и небольшой катушки, связанной с телефонным приемным устройством, которое использовалось в телефонном аппарате того времени. В электромагнит от аккумулятора поступал постоянный ток, создавая в нем постоянное магнитное поле. Маленькую катушку Белл держал таким образом, чтобы плоскость ее поперечного сечения была перпендикулярна полю. Если поле через катушку менялось, в ней возникал ток, а в приемном устройстве телефона раздавался щелчок.

План Белла состоял в том, чтобы водить электромагнитом с катушкой над телом Гарфилда. По его расчетам, пуля, над которой должен был рано или поздно оказаться прибор, изменила бы и направление, и величину магнитного поля, пронизывающего катушку. И тогда в катушке раздался бы щелчок.

К несчастью, пуля была сделана из свинца, и потому поле менялось настолько незначительно, что это изменение не удалось зарегистрировать (сталь бы изменила его намного сильнее). К тому же пуля застряла глубоко внутри тела Гарфилда и не могла серьезно изменить поле. После многочисленных попыток Белл сдался.

Почему сильный магнит притягивает фрагменты кожи, на которые нанесена татуировка черной или сине-черной краской? В течение долгого времени модными были ювелирные украшения для тела, и некоторые люди предпочитали закреплять их с помощью магнитов, вместо того чтобы делать пирсинг. Почему опасно вставлять в нос кольца на магнитах?

ОТВЕТ • Черные и сине-черные линии в татуировке обычно наносятся с помощью красок на основе оксида железа (магнетита), который является ферромагнетиком и притягивается магнитом. Поэтому сильный магнит может притянуться к участку тела с татуировкой. Удивительнее то, что сильный магнит может вытянуть некоторое количество магнетита из внутренних слоев кожи и заставить его собраться под магнитом между внешним слоем кожи (эпидермисом) и внутренним (дермой).