Физики из России создали "беспроводную" версию ключевой части МРТ
Ученые из России и Нидерландов создали технологию, позволяющую передавать информацию из МРТ-сканеров, не используя провода, что позволит повысить качество снимков и сделает их более удобными для использования, говорится в статье, опубликованной в журнале Magnetic Resonance in Medicine.
"Клинические испытания мы проводили со здоровыми добровольцами. Сканировали запястный сустав новой беспроводной катушкой и сравнивали с тем, что получается, если сканировать обычной, подключаемой кабелем. Оказалось, что она может быть даже эффективнее, чем традиционная проводная. Подобная замена позволяет получить более качественное изображение и удобнее в использовании, потому что ее не надо подключать", - рассказывает Станислав Глыбовский, физик из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.
Магнитно-резонансный томограф основан на эффекте так называемого ядерно-магнитного резонанса. Во время сеанса томографии мозг или другие органы человека облучаются радиоволнами в присутствии мощного постоянного магнита, в результате чего ядра водорода и других атомов в тканях тела начинают "вибрировать", излучая или поглощая радиоволны определенной частоты.
Наблюдая за этими волнами, ученые могут вычислить положение таких атомов, температуру тканей и другие свойства исследуемого органа, в том числе и то, как микроволновое излучение влияет на работу клеток. Для работы МРТ-сканеров используются мощные магниты на базе сверхпроводников, что ограничивает сферу применения этого оборудования и делает его эксплуатацию достаточно дорогой.
Ученые из Санкт-Петербурга и их нидерландские коллеги уже несколько лет пытаются улучшить работу подобных устройств, создавая особые "одеяла" из кусочков металлов, усиливающие контрастность изображения и повышающие его качество, и пытаясь усовершенствовать другие компоненты сканера.
Еще одной ключевой частью МРТ-сканеров, помимо сверхпроводящих магнитов, является набор из принимающих и передающих катушек. Часть из них вырабатывает те пучки радиоволн, которые заставляют атомы водорода вибрировать, а другие - улавливают колебания, которые возникают во время этих вибраций.
Принимающие катушки, как объясняют Глыбовский и его коллеги, обычно располагаются на небольшом расстоянии от пациента и нередко прикрепляются операторами сканера непосредственно к телу человека для получения максимально четкой картинки. В таких случаях медики вынуждены использовать специальные кабели для подключения этих колец к машине и считывания сигнала, что затрудняет проведение МРТ и может ухудшать качество сигнала.
Российские физики проверили, можно ли избавиться от той и другой проблемы, используя беспроводные технологии передачи информации. Для этого ученые из университета ИТМО, Медицинского исследовательского центра имени Алмазова и университета Утрехта создали две новых катушки, приспособленные для работы с любыми типами томографов.
Первая из них улавливала сигналы, порождаемые вибрациями атомов водорода, и преобразовала их в другие радиоволны, которые могла считывать вторая катушка, расположенная за пределами МРТ-сканера.
"Беспроводная" передача радиосигнала, как объясняют ученые, стала возможной благодаря тому, что первая катушка, собранная из особого метаматериала, не реагирует на постоянное магнитное поле, вырабатываемое томографом. Это позволяет снизить мощность передатчика в 50 раз и избежать потерь сигнала. Как показали опыты, проведенные на добровольцах и муляжах конечностей, проведенные в Нидерландах, подобный прием действительно работает, и он не только не ухудшает, но и даже улучшает качество картинки.
Как отмечает пресс-служба Университета ИТМО, пока ученые сделали катушку только для запястья, однако в будущем они планируют разработать ее версии для других частей тела, в том числе для молочных желез или областей, в которых очень много мелких суставов, хрящей и сухожилий. Их создание, как надеются физики, позволит заметно улучшить качество изображения и сделать МРТ-диагностику более надежной.
