Типы МРТ томографов

За изобретение ЯМР томографа (МРТ аппарата) в 2003 году ученый из университета Иллинойса (США) Paul Christian Lauterbur (род. в 1929 г.) и ученый из университета Ноттингема (Великобритания) сэр Peter Mansfield (род. в 1933 г.) были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Любой МРТ томограф состоит из:

• основного магнита;
• магнитных градиентов;
• генератора (передатчика) радиоимпульсов;
• приемника радиоимпульсов;
• систем сбора и обработки данных;
• систем энергоснабжения и охлаждения (см. схему).

Обновление томографов, предлагаемых на рынке, происходит примерно каждые 2 года.
Поэтому остановимся лишь на общих принципах устройства МРТ аппаратов.

Сигнал в приемной катушке (т. е. качество и быстрота получения изображения на томограммах) в значительной степени зависит от магнитной индукции (силы магнита).

Было предложено классифицировать все ЯМР томографы по силе создаваемого магнитного поля.

Существует 5 типов МРТ аппаратов:

• ультранизкие томографы - ниже 0,1 Тл;
• низкие томографы - от 0,1 до 0,5 Тл;
• средние томографы - от 0,5 до 1 Тл;
• высокие томографы - от 1 до 2 Тл;
• ультравысокие томографы - свыше 2 Тл.

Типы МРТ аппаратов по виду используемых магнитов:

Магнит в ЯМР томографе может быть постоянным, резистивным электрическим и сверхпроводящим электрическим.

Постоянные магниты в МРТ аппаратах изготавливают из ферромагнитных сплавов.
Ориентация магнитного поля обычно вертикальная. Магниты ЯМР томографов не требуют затрат электроэнергии и охлаждения.
Величина индукции магнитного поля находится в пределах 0,2— 0,3 Тл.
Интерес к постоянным магнитам в последнее время сильно возрос. Это связано с тем, что постоянные магниты томографов легко конфигурируются по МРТ открытого типа, т. е. обеспечивают доступ к больному и уменьшают клаустрофобию.
Резистивный электромагнит томографа представляет собой соленоид из медной или железной проволоки. Охлаждается водой.
Создаваемые МРТ аппаратом магнитные поля лежат в пределах 0,2—0,4 Тл, ориентация поля - вдоль отверстия соленоида.
Все современные резистивные электромагниты делают открытыми для применения в открытых МРТ аппаратах. Интерес к ним в последнее время падает, так как содержание ЯМР томографов на их основе дороже, чем на магнитах постоянного типа.
Сверхпроводящие электромагниты в ЯМР томографах представляют собой соленоид из ниобий-титанового сплава (для охлаждения до -269°С (4 К) используется гелий жидкий) не имеет электрического сопротивления. Создаваемые МРТ аппаратом магнитные поля находятся в пределах от 0,35 до 4 Тл.
Поле высокой напряженности, очевидно, служит большим достоинством сверхпроводящих магнитов. В последние годы удалось сконструировать открытые сверхпроводящие магниты для открытых МРТ аппаратов.
Недостатком сверхпроводящих магнитов, используемых в ЯМР томографах, помимо высокой стоимости, является необходимость охлаждения жидким гелием.

Создание изображения на ЯМР томографах

Качественное изображение на томограммах (МРТ снимках) можно получить только в очень однородном магнитном поле, которое недостижимо без дополнительного выравнивания.
Для этого к основному магниту магнитно-резонансного томографа добавляют шиммирующие катушки, которые создают градиенты, компенсирующие техническую неоднородность магнита и влияние пациента на поле.
Катушки ЯМР томографа, создающие градиентные импульсы в трех направлениях пространства, управляются посредством системы усилителей.
Передатчик радиоимпульсов, или передающая катушка томографа, генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы необходимой формы.
Приемная катушка представляет собой чувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного магнитного поля (плоскость X—У). Они бывают различной формы, что определяет глубину и однородность сбора ЯМР сигнала.
Чтобы на слабые ЯМР сигналы не накладывались помехи, магнит МРТ аппарата помещают в специальное помещение («клетка» Фарадея), стенки которой изготовлены из медных или алюминиевых листов либо сетки.
Полученный ЯМР сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя приобретает цифровую форму и передается в компьютер для реконструкции изображения и получения томограмм.

Компьютер в магнитно-резонансном томографе выполняет многие функции:

• управление системой;
• быстрое преобразование Фурье;
• обработку изображения;
• получения томограмм (снимков МРТ).