Физики из России создали "беспроводную" версию ключевой части МРТ - «Наука»

© Константин ЕрмолаевАппарат МРТ

МОСКВА, 28 фев – Новости Дня. 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.

Ученые из России сделали МРТ безопасным для людей с имплантатами"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.

Российские физики испытали МРТ-сканер будущего на человеке

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.

© Фото : Пресс-служба Университета ИТМОФизики из Университета ИТМО, создавшие беспроводную катушку-приемник для МРТ-сканеровФизики из Университета ИТМО, создавшие беспроводную катушку-приемник для МРТ-сканеров

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.

Физики впервые смогли создать магнитную "кротовую нору"

"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.