МРТ система для кардиологических исследований состоит из большого суперпроводимого магнита, РЧ катушки, находящейся внутри канала магнита, РЧ принимающих катушек, градиентных катушек, генерирующих магнитное поле, необходимое для создания изображений, и компьютера для обработки изображений.

Огромный магнит содержит большое количество катушек ниобиума титана, который фактически не имеет сопротивления к электрическому току, когда он суперохлажден. Такое суперохлаждение имеет место, когда катушки в магните погружены в жидкий гелий при температуре -269°С. Хотя постоянные, «открытые» магниты также имеются в наличии для МРТ исследований в кардиологии, предпочтение отдают суперпроводимым магнитам высокого поля. Градиентные катушки для создания изображения локализуются внутри канала магнита и используются для изменения магнитного поля четко контролированным способом.

Они создают контролированные колебания магнитного поля, связанные с положением органа или части органа внутри магнита. Возможность быстро включать и выключать градиентные катушки позволяет быстро получать изображения сердечно-сосудистой системы. РЧ катушка цилиндрического тела также помещена концентрически внутри канала цилиндрического магнита и передает радиоволны, необходимые для создания спектра или изображения. Меньшего размера многоэлементная катушка помещается над сердцем или сосудистым руслом в зоне интереса, она используется для получения радиочастотного сигнала с высокой чувствительностью. Понятно, что координация такой комплексной системы требует обширного компьютерного контроля градиента и РЧ усилителей, а также большого количества ассоциированных электронных компонентов. В типичных случаях консоль оператора находится в соседней комнате, что обеспечивает визуальный контакт с пациентом через окно. Консоль позволяет легко изменять методы получения изображения, последовательность РЧ импульсов и выбирать зону интереса для сканирования.

Спин-эхо изображение сердца в типичных случаях получают при высоком пространственном разрешении. На этом изображении движущаяся кровь выглядит как зона отсутствия сигнала, или как зона «темной крови». Последовательность с градиентным эхо-импульсом в типичных случаях генерирует изображения с более высокой скоростью и с «яркой кровью». Подход с темной кровью является идеальным для оценки морфологии сердца, тогда как подход с яркой кровью является оптимальным для оценки функции желудочка. Если в каком-то месте кровотока имеется турбулентность, на изображениях с яркой кровью выявляется локализованное снижение яркости, непосредственно ассоциирующееся с турбулентностью. Например, струя, ассоциирующаяся с митральной или аортальной регургитацией, визуализируется как темная зона на фоне яркой крови вследствие дефазирования сигнала. Новые системы способны создавать изображения с более высокой скоростью, например «эхопланарное» или спиральное, которое может генерировать изображение за период менее 30 мс, но в данное время эти изображения имеют довольно низкую разрешающую способность.

Изображения как с темной, так и с яркой кровью можно регистрировать с синхронизацией, чтобы замораживать движение сердца в определенных фазах сердечного цикла, создавая таким образом изображения более высокой разрешающей способности. Но это возможно за счет увеличения времени сканирования. В типичных случаях, при кардиальных последовательностях с синхронизацией получают 20-30 кадров, представляющих сердечный цикл. Обычно последовательности сердечной кинопетли базируются на подходах с яркой кровью. Таким образом, можно оценить как региональную, так и глобальную функцию левого желудочка. Типичная последовательность GRE требует 10-15 с для получения изображения, ее можно получить в пределах периода задержки дыхания. Используя методы GRE, можно получить серию изображений на протяжении всего сердечного цикла, а после этого собрать их на компьютере в последовательность как кинопетлю, которую можно повторно проигрывать для оценки движения стенок левого желудочка.

Недавно в практику ввели подходы к получению изображения с использованием свободного прецессирования в стабильном состоянии, при которых эффективно комбинируют компоненты градиентного и спин-эхо, чтобы увеличить контрастность сигнала от крови. Эти подходы, имеющие разные названия, такие как FIESTA, истинный FISP и сбалансированный FFE, обеспечивают великолепный контраст кровь-миокард, почти не зависимый от характеристик кровотока. Выполняются последовательности визуализации как с темной, так и с яркой кровью, в комбинации с сердечной синхронизацией, что позволяет эффективно заморозить движение сердца в различных фазах сердечного цикла.

Более старые МРТ системы для обследования сердца оснащены довольно длинными цилиндрическими магнитами. Некоторые пациенты не могут переносить такое закрытое пространство вследствие клаустрофобии. Взволнованным пациентам можно дать мягкий седативный препарат, например бензодиазепин. Большинство современных систем имеют магниты с более коротким каналом и более «дружественны» по отношению к пациенту. Опять-таки, в старых системах градиенты могут быть довольно шумными.

Это особенно касается быстрых последовательностей получения изображения, использующихся при кардиоваскулярной МРТ. Всегда необходимо закрывать пациентам уши затычками, чтобы защитить их от связанного с шумом повреждения слуха. В новых системах инкорпорируют системы глушения звука, изолирующие градиентные вибрации от системы, что позволяет снизить уровень шума. Для поддержания вербального контакта между оператором системы и пациентом используется система интеркома. Ее цель — информировать пациента о важных событиях во время исследования, таких как движение стола, инъекция контрастных или стрессорных средств. Вербальная коммуникация особенно важна, чтобы сообщать пациенту, когда нужно задержать дыхание во время получения изображения. Необходимы специальные, совместимые с МРТ системы для физиологического мониторинга пациента во время МРТ исследования сердечно-сосудистой системы. Это особенно важно, если пациент получает препараты для фармакологического стресса, находясь внутри магнита.

Хотя для оптимальной передачи РЧ энергии телу пациента необходима однородная катушка, наиболее важной характеристикой для получения сигнала является сведение к максимуму соотношения сигнал/шум. Этого можно достичь путем размещения системы принимающей катушки на поверхности тела пациента. Типичная принимающая система состоит из определенного количества отдельных катушек, которые расположены или обернуты вокруг грудной клетки. Эта сложная катушка содержит меньшие субкатушки. Каждая из них требует отдельного электронного обеспечения для приема сигнала. Поэтому сложную катушку называют системой с фазовой решеткой. Важно отметить, что недавние достижения позволили уменьшить время сканирования путем отдельной обработки сигнала от каждой катушки, что дает возможность сконструировать отдельную часть каждого полного изображения. Такие подходы несколько снижают соотношение сигнал/шум, но главное, что они могут уменьшить время сканирования в 2-4 раза. Такие подходы обозначают генерическим термином «параллельное изображение». Они известны под торговыми названиями ASSET, SMASH и SENSE.

Неотъемлемый контраст, продуцируемый каждой последовательностью изображения, можно усилить путем применения «подготовительных импульсов для спина». Эти импульсы в типичных случаях предназначены для получения контраста, зависимого от процесса Т1 релаксации. При 1,5 тесла показатель Т1 для миокарда составляет приблизительно 850 мс, тогда как для жировой ткани — приблизительно 300 мс. Применение РЧ импульса с целью инвертирования системы спина вначале инвертирует сигналы как от воды, так и от жира. Однако, когда система спина релаксируется до своего состояния равновесия, сигнал от жира ослабляется быстрее, чем сигнал от воды. Если внимательно выбрать момент после РЧ импульса для последовательного получения изображения, можно свести к «нулю» либо сигнал от жира, либо от воды. Процесс инвертирования сигнала и ожидания его возвращения в исходное состояние перед выполнением визуализации называют инверсионным восстановлением.

Кроме того, Т1 показатель ткани можно изменить путем назначения контрастного средства. Эти неионные агенты в типичных случаях содержат гадолиния хелат, который, вступая в тесный контакт с тканью, эффективно снижает показатель Т1 ткани, вызывая высоко локализованный, случайно изменяющийся градиент магнитного поля. Контрастные средства при МРТ исследовании имеют широкие области применения — от визуализации перфузии миокарда, изображения сосудов, дифференциации между образованиями и до идентификации с высокой точностью жизнеспособного и нежизнеспособного миокарда.