МРТ — это неинвазивная технология визуализации, позволяющая получать трехмерные подробные анатомические изображения. Его часто используют для выявления заболеваний, диагностики и мониторинга лечения. Он основан на сложной технологии, которая возбуждает и обнаруживает изменение направления оси вращения протонов, находящихся в воде, из которой состоят живые ткани.
Как работает МРТ?
В МРТ используются мощные магниты, которые создают сильное магнитное поле, которое заставляет протоны в организме выравниваться с этим полем. Когда через пациента пропускают радиочастотный ток, протоны стимулируются и выходят из равновесия, сопротивляясь притяжению магнитного поля. Когда радиочастотное поле выключено, датчики МРТ способны обнаружить энергию, выделяющуюся при выравнивании протонов с магнитным полем. Время, необходимое протонам для выравнивания с магнитным полем, а также количество выделяемой энергии меняются в зависимости от окружающей среды и химической природы молекул. Врачи могут отличить различные типы тканей на основе этих магнитных свойств.
Чтобы получить изображение МРТ, пациента помещают внутрь большого магнита, и он должен оставаться неподвижным во время процесса визуализации, чтобы не размыть изображение. Контрастные вещества (часто содержащие элемент гадолиний) можно вводить пациенту внутривенно до или во время МРТ, чтобы увеличить скорость, с которой протоны выравниваются с магнитным полем. Чем быстрее протоны перестраиваются, тем ярче изображение.
Какие типы магнитов используются при МРТ?
В системах МРТ используются три основных типа магнитов:
- Резистивные магниты состоят из множества витков проволоки, намотанных на цилиндр, через который проходит электрический ток. Это создает магнитное поле. Когда электричество отключается, магнитное поле умирает. Изготовление этих магнитов дешевле, чем сверхпроводящих магнитов (см. ниже), но для их работы требуется огромное количество электроэнергии из-за естественного сопротивления провода. Электричество может стать дорогим, если необходимы магниты большей мощности.
- Постоянный магнит и есть постоянный. Магнитное поле всегда здесь и всегда в полную силу. Поэтому содержание поля ничего не стоит. Серьезным недостатком является то, что эти магниты чрезвычайно тяжелы: иногда многие-многие тонны. Для некоторых сильных полей потребуются настолько тяжелые магниты, что их будет сложно изготовить.
— Сверхпроводящие магниты, безусловно, наиболее часто используются в МРТ. Сверхпроводящие магниты чем-то похожи на резистивные магниты — магнитное поле создают витки проволоки, по которым проходит электрический ток. Важным отличием является то, что в сверхпроводящем магните проволока постоянно находится в жидком гелии (при температуре 452,4 градуса ниже нуля). Этот почти невообразимый холод снижает сопротивление провода до нуля, что значительно снижает потребность системы в электроэнергии и делает ее эксплуатацию намного более экономичной.
Виды магнитов
Конструкция МРТ по существу определяется типом и форматом основного магнита, т. е. закрытая МРТ, туннельного типа или открытая МРТ.
Наиболее распространенными магнитами являются сверхпроводящие электромагниты. Они состоят из катушки, которая стала сверхпроводящей за счет гелиевого жидкостного охлаждения. Они создают сильные, однородные магнитные поля, но стоят дорого и требуют регулярного обслуживания (в частности, пополнения резервуара с гелием).
В случае потери сверхпроводимости электрическая энергия рассеивается в виде тепла. Этот нагрев вызывает быстрое выкипание жидкого гелия, который превращается в очень большой объем газообразного гелия (охлаждение). Для предотвращения термических ожогов и асфиксии сверхпроводящие магниты имеют системы безопасности: трубы отвода газов, контроль процентного содержания кислорода и температуры внутри кабинета МРТ, открывание дверей наружу (избыточное давление внутри помещения).
Сверхпроводящие магниты функционируют непрерывно. Чтобы ограничить ограничения по установке магнита, устройство имеет систему экранирования, которая может быть пассивной (металлической) или активной (внешняя сверхпроводящая катушка, поле которой противоположно полю внутренней катушки) для уменьшения напряженности поля рассеяния.
МРТ низкого поля также использует:
-Резистивные электромагниты, которые дешевле и проще в обслуживании, чем сверхпроводящие магниты. Они гораздо менее мощные, потребляют больше энергии и требуют системы охлаждения.
-Постоянные магниты различных форматов, состоящие из ферромагнитных металлических компонентов. Хотя их преимуществом является то, что они недороги и просты в обслуживании, они очень тяжелые и слабые по мощности.
Чтобы получить максимально однородное магнитное поле, магнит необходимо точно настроить («шиммировать») либо пассивно, с помощью подвижных кусков металла, либо активно, с помощью небольших электромагнитных катушек, распределенных внутри магнита.
Характеристики основного магнита
Основными характеристиками магнита являются:
-Тип (сверхпроводящие или резистивные электромагниты, постоянные магниты)
-Напряженность создаваемого поля измеряется в Тесла (Тл). В современной клинической практике она варьируется от 0,2 до 3,0 Тл. В исследованиях используются магниты силой 7 Тл или даже 11 Тл и более.
-Гомогенность
