МР-ТОМОГРАФЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВА.
МР-томография – существующий на настоящий момент метод достаточно точного диагностического исследования заболеваний организма человека для выявления причины симптомов болезней на ранней стадии. Обследование пациента проводится при помощи магнитного поля томографа. Послойно изучается строение всех органов, включая МРТ головного мозга, суставов и тканей пациента. Способ высокоточный, и не вызывает болезненных ощущений.
Советский академик В. А. Иванов создал в 1960 году и первым предложил к применению метод МРТ (ранее метод именовался ЯМР - томография). Однако мировое признание и широкое применение метод МРТ получил только после выхода публикаций американского учёного Пола Лаутербура и английского исследователя Питера Мэнсфилда. Им за эти работы в 2003 году была вручена Нобелевская премия в области медицины.
Магнитно-резонансный томограф состоит из нескольких блоков:
- сам магнит, как источник магнитного поля; именно в это поле и помещают пациента;
- градиентные катушки для создания переменного поля, называемого градиентным; с помощью этого поля происходит выбор области обследования у пациента (части его тела);
- передающие катушки передают возбуждающий сигнал в организм человека;
- приёмные катушки фиксируют сигнал возбуждённых участков;
- компьютер организует функционирование катушек, ведёт регистрацию и последующую обработку полученных сигналов.
МР - томографы бывают открытого типа и туннельного (или условно еще называемого закрытого) типа.
Томографы туннельного типа отличаются от открытого формой пространства, в которое помещают больного. Более мощные магниты со сверхпроводящими полями как правило туннельного (закрытого) типа. Такой аппарат выполнен в форме трубы с большим диаметром, куда с помощью выдвижного стола помещается больной.
Минусы туннельных (закрытых) МР – томографов:
- в течение всей процедуры пациент, не двигаясь, должен находится в замкнутом пространстве туннеля;
- некоторые сверхпроводящие томографы устаревших модификаций имеют весовые ограничения, то есть предельный вес у некоторых из таких томографов до 110 килограмм;
- при запуске программы исследовании сверхпроводящие томографы многих производителей издают очень большой шум, вызывающий дискомфорт у находящегося внутри туннеля пациента;
- не могут воспользоваться этими аппаратами тяжелобольные люди из-за отсутствия возможности постоянного медицинского контроля.
Минусы открытых МР - томографов:
- открытые томографы созданы на основе постоянных магнитов и их магнитное поле менее сильное , чем у сверхпроводящих. Магнитное поле зависит от массы ферромагнитного металла из которого выполнен магнит. Масса таких томографов 17 тонн, но может доходить и до 19 -20 тонн. И даже такая масса не может дать магнитное поле более 0,35 Тесла. Такие магниты специально разрабатываются и производятся для проведения исследований неподвижных частей тела пациента, таких как головной и спинной мозг, суставы. Однако сила магнитного поля не позволяет на таких томографах проводить исследования мягких тканей подвижных органов пациента.
Открытые томографы дают прекрасную возможность качественно обследовать пациента с обостренным чувством тревоги внутри замкнутого пространства, которое может возникнуть внутри туннельных томографов. Как правило, постоянные открытые томографы значительно тише сверхпроводящих, что тоже влияет на комфортность процедуры для пациента.
Сверхпроводящий томограф Vantage Titan, производства фирмы Тошиба - фирмы, являющейся лидером в инновационных технологиях МРТ, имеет самый большой в классе 1,5 Тл томографов диаметр туннеля для пациента - 71 см. В этом томографе применена новейшая японская разработка - технология снижения акустического шума Pianissimo, которая дает значительное (до 90 %) снижение шумового давления во время работы. Он является единственным томографом, некоторые исследования на котором можно проводит задвигая пациента в тоннель ногами вперед, что дополнительно сокращает тревожность от замкнутого пространства.
Силовая характеристика магнитного поля – магнитная индукция, измеряемая в теслах, названа в честь сербского исследователя Николы Тесла.
Типы МР – томографов различаются величиной магнитного поля:
- со сверхслабым полем → 0,01Тл – 0,1 Тл;
- со слабым полем→ 0,1 Тл – 0,15 Тл;
- со средним полем → 0,25 – 0,35 Тл;
- с сильным полем → 1,0 – 1,5 Тл;
- со сверхсильным полем > 2,0 Тл (используются такие томографы для проведения научных исследований).
В зависимости от того, какой магнит используется в томографе, аппараты подразделяются на резистивные, постоянные и сверхпроводящие. Резистивные и постоянные томографы имеют магнитное поле до 0,35 Тл, сверхпроводящие от 1,0 до 3Тл.
Магниты со сверхсильным полем более дорогостоящие и в изготовлении и в эксплуатации, постоянные магниты дешевле и легче в эксплуатации.
Резистивные магниты.
В этих магнитах электрический ток, проходя через обмотку катушки, создаёт электро-магнитное поле. Томографы, в которых применяются резистивные магниты, расходуют большое количество электроэнергии. Обязательное условие их работы наличие мощной постоянно работающей системы охлаждения.
Постоянные магниты.
В таких томографах постоянный магнит изготавливается из ферромагнитного материала. Магнитное поле образуется между двумя его полюсами. Таким томографам не нужна избыточная мощность электроэнергии и система для охлаждения самого магнита. Необходима только климатическая установка для поддержания точной температуры в помещении, где установлен магнит. Главный недостаток постоянных магнитов - большой вес, и как следствие не возможность добиться мощности магнитного поля более 0,35 Тесла.
Сверхпроводящие магниты.
Для изготовления таких магнитов используют материал, обладающий сверхпроводимостью, возникающей при достаточно низких температурах. Такие аппараты требуют наличия низкотемпературных материалов. Энергетические затраты тоже высокие, хотя и меньше чем для резистивного магнита. Такое оборудование имеет высочайшее качество изображения, однако дорогостоящее и в изготовлении и в эксплуатации.
Градиентные катушки.
Градиентные катушки служат для формирования изменений основного поля, за которыми ведётся наблюдение.
Градиентные катушки есть разных видов:
- напоминают восьмёрку;
- катушка Максвелла, воспроизводящая градиенты по направлению основного (главного) магнитного поля;
- катушка Голея используется для создания градиентов магнитного поля, перпендикулярно основному полю;
- катушка Гельмгольца в виде двух катушек с электрическим током, которые создают гомогенное магнитное поле посредине их границы друг с другом;
- седлообразная двойная катушка для создания градиента к осям X и Y;
- три объединённые ортогональные катушки для приведения в возбуждение обозначенной области;
Шиммирующие катушки.
Катушки со слабым током предназначены создавать дополнительные поля, компенсирующие гетерогенность основного магнитного поля.
РЧ катушки.
Предназначена для приёмо-передающий операций. РЧ катушки бывают объёмные и поверхностные.
И это только короткий основной перечень основных частей МР-томографов, который не учитывает различные необходимые климатические системы, системы охлаждения, системы РЧ-защиты помещения, системы поддержания электроэнергии на надежном и постоянном уровне, без которых работа МР-Томографа не возможна