{"id":32089,"date":"2019-10-31T21:45:07","date_gmt":"2019-10-31T18:45:07","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt\/"},"modified":"2019-10-31T21:45:07","modified_gmt":"2019-10-31T18:45:07","slug":"razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/fr\/blog\/administrirovanie\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","title":{"rendered":"Analysons l'IRM II : M\u00e9tamat\u00e9riaux en IRM","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Analysons
\nUn tournevis siffla \u00e0 c\u00f4t\u00e9 de mon oreille. Avec un grand bruit, il se figea sur le bo\u00eetier du cryostat. En maugr\u00e9ant pour moi-m\u00eame, je d\u00e9cidai de faire une pause. D\u00e9visser des boulons dans un champ magn\u00e9tique de 1,5 tesla, \u00e0 l'aide d'un outil en acier \u2014 c'est une mauvaise id\u00e9e. Le champ, tel un adversaire invisible, essaie constamment d'arracher l'outil de mes mains, de l'orienter le long de ses lignes de force et de le diriger au plus pr\u00e8s des \u00e9lectrons qui circulent dans un circuit ferm\u00e9 de supraconducteur. Cependant, s'il est vraiment n\u00e9cessaire de venir \u00e0 bout des connexions rouill\u00e9es depuis des ann\u00e9es, il n'y a pas d'autre choix. Je me suis assis devant l'ordinateur et j'ai habituellement parcouru le fil d'actualit\u00e9s. \"Des scientifiques russes ont am\u00e9lior\u00e9 l'IRM par deux fois !\" \u2014 annon\u00e7ait un titre suspect.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Il y a environ un an, nous analysons un tomographe \u00e0 r\u00e9sonance magn\u00e9tique<\/a><\/noindex> et apprenions le fond de son fonctionnement. Je recommande vivement de rafra\u00eechir vos souvenirs sur ce mat\u00e9riel avant de lire cet article.<\/i> <\/p>\n

Pour diverses raisons, y compris historiques, il n'y a aujourd'hui en Russie pratiquement pas<\/a><\/noindex> de fabrication d'\u00e9quipements aussi complexes que les tomographes \u00e0 r\u00e9sonance magn\u00e9tique \u00e0 haut champ. N\u00e9anmoins, si vous vivez dans une ville de taille moyenne ou grande, vous trouverez sans effort des cliniques offrant ce type de services. Par ailleurs, le parc d'appareils IRM se compose souvent d'\u00e9quipements d'occasion, import\u00e9s jadis des \u00c9tats-Unis et d'Europe, et si vous devez un jour visiter une clinique avec un IRM, ne vous laissez pas tromper par l'apparence ext\u00e9rieure s\u00e9duisante de l'appareil \u2014 il peut bien avoir d\u00e9j\u00e0 une dizaine d'ann\u00e9es. En cons\u00e9quence, de tels \u00e9quipements tombent parfois en panne, et j'ai longtemps \u00e9t\u00e9 l'une de ces personnes qui remettaient les tomographes d\u00e9fectueux en \u00e9tat de marche, afin que les patients puissent continuer \u00e0 passer des diagnostics et que les propri\u00e9taires puissent r\u00e9aliser des b\u00e9n\u00e9fices. <\/p>\n

Un jour, alors que je profitais d'une pause entre des divertissements dangereux avec des champs magn\u00e9tiques de grande ampleur, je tombai sur une inscription int\u00e9ressante dans le fil d'actualit\u00e9s : \"Des scientifiques russes en collaboration avec des coll\u00e8gues n\u00e9erlandais ont perfectionn\u00e9 la technologie IRM.<\/a><\/noindex> avec des m\u00e9tamat\u00e9riaux\u00bb. Il va sans dire que le simple fait que la Russie m\u00e8ne des recherches sur des \u00e9quipements dont la production n'a jamais \u00e9t\u00e9 ma\u00eetris\u00e9e m'a sembl\u00e9 tout \u00e0 fait discutable. J'ai pens\u00e9 qu'il s'agissait tout simplement d'un autre d\u00e9tournement de subventions, agr\u00e9ment\u00e9 de termes scientifiques obscurs tels que les \u00ab nanotechnologies \u00bb que tout le monde a d\u00e9j\u00e0 en horreur. Ma recherche d'informations sur le travail des scientifiques nationaux avec l'IRM et les m\u00e9tamat\u00e9riaux m'a conduit \u00e0 un article contenant la description d'une exp\u00e9rience simple que j'aurais facilement pu reproduire, \u00e9tant donn\u00e9 que l'appareil IRM est toujours \u00e0 port\u00e9e de main.
\n\"Analysons
\nImage tir\u00e9e de article<\/a><\/noindex>, consacr\u00e9e \u00e0 l'am\u00e9lioration du signal IRM gr\u00e2ce \u00e0 ce qu'on appelle un \u00ab m\u00e9tamat\u00e9riau \u00bb. Dans un appareil clinique typique de 1,5 Tesla, au lieu d'un patient, un m\u00e9tamat\u00e9riau sous forme de r\u00e9cipient d'eau est charg\u00e9, \u00e0 l'int\u00e9rieur duquel se trouvent des fils parall\u00e8les de longueur sp\u00e9cifique. Sur ces fils repose l'objet de l'\u00e9tude \u2014 un poisson (non vivant). Les images sur la droite sont les images IRM du poisson, avec une carte de couleurs superpos\u00e9e, indiquant l'intensit\u00e9 du signal des noyaux d'hydrog\u00e8ne. On peut voir que lorsque le poisson est pos\u00e9 sur les fils, le signal est bien meilleur que sans eux. Le temps de scan est le m\u00eame dans les deux cas, ce qui prouve l'am\u00e9lioration de l'efficacit\u00e9 du scan. L'article a \u00e9galement soigneusement fourni
\nune formule<\/b>\"Analysons
\n
\npour le calcul de la longueur des fils en fonction de la fr\u00e9quence de fonctionnement du tomographe, que j'ai utilis\u00e9e. J'ai fabriqu\u00e9 mon m\u00e9tamat\u00e9riau \u00e0 partir d'une cuvette et d'un ensemble de fils de cuivre, les dotant de fixations en plastique que j'ai imprim\u00e9es en 3D :
\n\"Analysons
\nMon premier m\u00e9tamat\u00e9riau. Imm\u00e9diatement apr\u00e8s sa fabrication, il a \u00e9t\u00e9 introduit dans le tomographe de 1 Tesla. Une orange a servi d'objet pour le scan.
\n\"Analysons
\nCependant, au lieu du signal amplifi\u00e9 promis, j'ai re\u00e7u une multitude d'artefacts qui g\u00e2chaient compl\u00e8tement l'image ! Mon indignation \u00e9tait sans limites ! Apr\u00e8s avoir termin\u00e9 l'exp\u00e9rience, j'ai \u00e9crit une lettre aux auteurs de l'article, dont le sens pouvait se r\u00e9sumer \u00e0 la question : \u00ab Quelle est cette ... ? \u00bb.<\/p>\n

Les auteurs m'ont r\u00e9pondu assez rapidement. Ils \u00e9taient tr\u00e8s impressionn\u00e9s que quelqu'un essaie de reproduire leurs exp\u00e9riences. D'abord, ils ont essay\u00e9 de m'expliquer longtemps comment fonctionnent les m\u00e9tamat\u00e9riaux, en utilisant des termes comme \u00ab r\u00e9sonances Fabry-P\u00e9rot \u00bb, \u00ab modes propres \u00bb et divers champs radiofr\u00e9quence. Puis, r\u00e9alisant que je ne comprenais absolument pas de quoi il s'agissait, ils ont d\u00e9cid\u00e9 de m'inviter chez eux pour que je puisse voir leurs d\u00e9veloppements en direct et m'assurer que cela fonctionnait r\u00e9ellement. J'ai pris mon fer \u00e0 souder pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 dans mon sac \u00e0 dos et je suis all\u00e9 \u00e0 Saint-P\u00e9tersbourg, \u00e0 l'universit\u00e9 nationale de recherche en technologies de l'information, m\u00e9canique et optique (il s'av\u00e8re qu'ils forment non seulement des programmeurs l\u00e0-bas).
\n\"Analysons
\n
\nSur place, j'ai \u00e9t\u00e9 chaleureusement accueilli et, soudainement, on m'a propos\u00e9 un emploi, car ils \u00e9taient impressionn\u00e9s par ma cuvette avec des fils et ils avaient besoin d'une personne pour en cr\u00e9er de nouvelles. En \u00e9change, ils promettaient de m'expliquer en d\u00e9tail tout ce qui m'int\u00e9ressait et de suivre un cours sur la radio-physique et l'IRM, qui a d\u00e9marr\u00e9 par un heureux hasard exactement cette ann\u00e9e-l\u00e0. Mon d\u00e9sir d'apprendre a pris le dessus et, par la suite, pendant un an, j'ai \u00e9tudi\u00e9, r\u00e9alis\u00e9 des projets et travaill\u00e9, d\u00e9couvrant peu \u00e0 peu de nouvelles choses sur l'histoire de la r\u00e9sonance magn\u00e9tique, ainsi que sur l'\u00e9tat de la science moderne dans ce domaine, ce dont je vais parler ici.<\/p>\n

\u00c0 la base de la m\u00e9thode d'am\u00e9lioration pr\u00e9sum\u00e9e de l'IRM, et \u00e9tudi\u00e9e dans les articles scientifiques mentionn\u00e9s, se trouvent les soi-disant \u00ab m\u00e9tamat\u00e9riaux \u00bb. Les m\u00e9tamat\u00e9riaux, comme de nombreuses autres d\u00e9couvertes, doivent leur apparition \u00e0 des solutions inattendues, issues d'explorations th\u00e9oriques. Le scientifique sovi\u00e9tique, Viktor Veselago, en 1967, travaillant sur un mod\u00e8le th\u00e9orique, a propos\u00e9 l'existence de mat\u00e9riaux avec un coefficient de r\u00e9fraction n\u00e9gatif. Comme vous l'avez d\u00e9j\u00e0 devin\u00e9, il s'agit d'optique, et la valeur de ce coefficient, en gros, indique \u00e0 quel point la lumi\u00e8re changera de direction en passant \u00e0 travers la fronti\u00e8re entre diff\u00e9rents milieux, comme l'air et l'eau. On peut facilement v\u00e9rifier cela par soi-m\u00eame :
\n\"Analysons
\nUne exp\u00e9rience simple avec un pointeur laser et un aquarium, d\u00e9montrant la r\u00e9fraction de la lumi\u00e8re.<\/p>\n

Un fait int\u00e9ressant que l'on peut tirer de cette exp\u00e9rience est que le faisceau ne peut pas se r\u00e9fracter du m\u00eame c\u00f4t\u00e9 d'o\u00f9 il est tomb\u00e9 sur la fronti\u00e8re de s\u00e9paration, peu importe les efforts de l'exp\u00e9rimentateur. Cette exp\u00e9rience a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e avec toutes les substances rencontr\u00e9es dans la nature, mais le faisceau se r\u00e9fractait obstin\u00e9ment dans une seule direction. Math\u00e9matiquement, cela signifie que le coefficient de r\u00e9fraction, tout comme les grandeurs qui le composent, la perm\u00e9abilit\u00e9 di\u00e9lectrique et magn\u00e9tique, sont positifs, et il n'a jamais \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 d'autre cas. Du moins, jusqu'\u00e0 ce que V. Veselago d\u00e9cide d'\u00e9tudier cette question, et montre qu'il n'y a th\u00e9oriquement aucune raison pour que le coefficient de r\u00e9fraction ne puisse pas \u00eatre n\u00e9gatif.
\n\"Analysons
\nImage de Wiki montrant la diff\u00e9rence entre des milieux avec des coefficients de r\u00e9fraction positifs et n\u00e9gatifs. Comme nous le voyons, la lumi\u00e8re se comporte de mani\u00e8re compl\u00e8tement non naturelle, par rapport \u00e0 notre exp\u00e9rience quotidienne.<\/p>\n

V. Veselago a longtemps essay\u00e9 de trouver des preuves de l'existence de mat\u00e9riaux avec un coefficient de r\u00e9fraction n\u00e9gatif, mais ses recherches n'ont pas abouti, et son travail a \u00e9t\u00e9 injustement oubli\u00e9. Ce n'est qu'au d\u00e9but du si\u00e8cle suivant que des structures composites ont \u00e9t\u00e9 artificiellement cr\u00e9\u00e9es, r\u00e9alisant les propri\u00e9t\u00e9s d\u00e9crites, mais pas dans le domaine optique, plut\u00f4t dans une gamme de fr\u00e9quences micro-ondes plus basse. Ce qui a marqu\u00e9 un tournant, car la possibilit\u00e9 m\u00eame d'existence de tels mat\u00e9riaux ouvrait de nouvelles perspectives. Par exemple \u2014 la cr\u00e9ation de superlentilles<\/a><\/noindex>, capables d'agrandir des objets m\u00eame plus petits que la longueur d'onde de la lumi\u00e8re. Ou encore \u2014 des rev\u00eatements de camouflage invisibles absolus, le r\u00eave de tous les militaires. Des corrections s\u00e9rieuses ont \u00e9t\u00e9 apport\u00e9es \u00e0 la th\u00e9orie, prenant en compte de nouvelles donn\u00e9es. La cl\u00e9 du succ\u00e8s s'est av\u00e9r\u00e9e \u00eatre l'utilisation de structures ordonn\u00e9es d'\u00e9l\u00e9ments r\u00e9sonnants \u2014 des m\u00e9ta-atoms, dont la taille est bien inf\u00e9rieure \u00e0 la longueur d'onde du rayonnement avec lequel ils interagissent. La structure ordonn\u00e9e de m\u00e9ta-atoms est un composite artificiel appel\u00e9 m\u00e9tamat\u00e9riau. <\/p>\n

La mise en \u0153uvre pratique des m\u00e9tamat\u00e9riaux est encore technologiquement complexe aujourd'hui, car la taille des particules r\u00e9sonnantes doit \u00eatre comparativement plus petite que la longueur d'onde de l'\u00e9mission \u00e9lectromagn\u00e9tique. Pour la gamme optique (o\u00f9 la longueur d'onde est mesur\u00e9e en nanom\u00e8tres), ces technologies se trouvent \u00e0 la pointe des possibilit\u00e9s de progr\u00e8s. Il n'est donc pas surprenant que les premiers repr\u00e9sentants du concept de m\u00e9tamat\u00e9riaux aient \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s pour des ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques relativement plus longues dans la gamme des radiofr\u00e9quences (qui ont des longueurs d'onde plus famili\u00e8res allant du mm au m). La caract\u00e9ristique principale et en m\u00eame temps le d\u00e9faut de tout m\u00e9tamat\u00e9riau est le r\u00e9sultat de la nature r\u00e9sonante des \u00e9l\u00e9ments qui le composent. Un m\u00e9tamat\u00e9riau ne peut manifester ses propri\u00e9t\u00e9s \u00e9tonnantes qu'\u00e0 certaines fr\u00e9quences.
\nFr\u00e9quences limit\u00e9es.<\/b>Ainsi, par exemple, lorsque vous verrez une nouvelle fois quelque chose comme une super-antennes antibruit bas\u00e9e sur des m\u00e9tamat\u00e9riaux, posez-vous la question : quelle gamme de fr\u00e9quences elle perturbe r\u00e9ellement.<\/p>\n

\n\"Analysons
\nExemples typiques de m\u00e9tamat\u00e9riaux permettant d'interagir avec les ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques. Les structures compos\u00e9es de conducteurs ne sont rien d'autre que de petits r\u00e9sonateurs, des circuits LC, form\u00e9s par la position spatiale des conducteurs. <\/p>\n

Il a fallu peu de temps depuis l'apparition du concept de m\u00e9tamat\u00e9riaux et de leurs premi\u00e8res r\u00e9alisations pour que les gens commencent \u00e0 les utiliser en IRM. Le principal inconv\u00e9nient des m\u00e9tamat\u00e9riaux \u2014 la gamme de fonctionnement \u00e9troite \u2014 ne pose pas de probl\u00e8me pour l'IRM, o\u00f9 tous les processus se d\u00e9roulent pratiquement \u00e0 une seule fr\u00e9quence de r\u00e9sonance magn\u00e9tique des noyaux, qui se situe dans la gamme des radiofr\u00e9quences. Ici, vous pouvez cr\u00e9er vous-m\u00eame des m\u00e9ta-atomes et voir imm\u00e9diatement ce que cela donne sur les images. Parmi les premi\u00e8res fonctionnalit\u00e9s que les chercheurs ont mises en \u0153uvre en IRM en utilisant des m\u00e9tamat\u00e9riaux figurent la superlentille et les endoscopes.<\/p>\n

\"Analysons
\nSur la partie gauche sous la lettre a) se trouve une super-lentille, compos\u00e9e d'un r\u00e9seau tridimensionnel de r\u00e9sonateurs sur des cartes imprim\u00e9es. Chaque r\u00e9sonateur est un anneau m\u00e9tallique ouvert avec un condensateur soud\u00e9, formant un circuit LC r\u00e9gl\u00e9 sur la fr\u00e9quence IRM. Ci-dessous, un exemple de placement de cette structure en m\u00e9tamat\u00e9riau entre les jambes d'un patient subissant une tomographie, avec les images obtenues par la suite. Si vous n'avez pas h\u00e9sit\u00e9 \u00e0 suivre mon conseil de lire mon pr\u00e9c\u00e9dent article sur l'IRM, vous savez d\u00e9j\u00e0 que pour obtenir une image d'une partie du corps du patient, il est n\u00e9cessaire de recueillir de faibles signaux de noyaux rapidement att\u00e9nu\u00e9s \u00e0 l'aide d'une antenne proche \u2013 une bobine. <\/p>\n

La super-lentille en m\u00e9tamat\u00e9riau permet d'augmenter la zone d'action d'une bobine standard. Par exemple, elle peut visualiser les deux jambes du patient en m\u00eame temps au lieu d'une seule. En revanche, la mauvaise nouvelle est que la position de la super-lentille doit \u00eatre ajust\u00e9e d'une certaine mani\u00e8re pour le meilleur effet, et que la super-lentille elle-m\u00eame est assez co\u00fbteuse \u00e0 fabriquer. Si vous n'avez toujours pas compris pourquoi cette lentille s'appelle 'super-', regardez sa taille sur la photo, puis r\u00e9alisez qu'elle fonctionne avec une longueur d'onde d'environ cinq m\u00e8tres !<\/p>\n

Sous la lettre b) est d\u00e9montr\u00e9e la construction d'un endoscope. En fait, un endoscope pour IRM est une matrice de fils parall\u00e8les qui agit comme un guide d'onde. Il permet d'espacer la r\u00e9gion \u00e0 partir de laquelle la bobine re\u00e7oit le signal des noyaux et la bobine elle-m\u00eame \u00e0 une distance consid\u00e9rable \u2013 \u00e0 tel point que l'antenne r\u00e9ceptrice peut \u00eatre plac\u00e9e en dehors du cryostat du tomographe, loin du champ magn\u00e9tique permanent. Sur les images en bas de l'onglet b), des clich\u00e9s obtenus pour un r\u00e9cipient rempli de liquide \u2013 un fant\u00f4me \u2013 sont pr\u00e9sent\u00e9s. La diff\u00e9rence entre eux est que les images \u00e9tiquet\u00e9es 'endoscope' ont \u00e9t\u00e9 obtenues lorsque la bobine \u00e9tait \u00e0 une distance consid\u00e9rable du fant\u00f4me, o\u00f9 sans endoscope, les signaux des noyaux n'auraient tout simplement pas pu \u00eatre d\u00e9tect\u00e9s.<\/p>\n

En parlant de l'un des domaines d'application les plus prometteurs des m\u00e9tamat\u00e9riaux en IRM, et celui qui est le plus proche de sa mise en \u0153uvre pratique (dans lequel je me suis finalement engag\u00e9) \u2013 il s'agit de la cr\u00e9ation d'antennes sans fil. Il convient de pr\u00e9ciser qu'il ne s'agit pas de Bluetooth ou d'une autre technologie de transmission de donn\u00e9es sans fil. Par \u00ab sans fil \u00bb, cela signifie la pr\u00e9sence d'une connexion inductive ou capacitive entre deux structures r\u00e9sonnantes \u2013 une antenne \u00e9mettrice et r\u00e9ceptrice, ainsi que le m\u00e9tamat\u00e9riau. Dans cette conception, cela ressemble \u00e0 ceci :<\/p>\n

\"Analysons
\n\u00c0 gauche, on voit comment se d\u00e9roule g\u00e9n\u00e9ralement la proc\u00e9dure d'IRM : le patient est allong\u00e9 \u00e0 l'int\u00e9rieur du cryostat dans une zone de champ magn\u00e9tique statique homog\u00e8ne. Dans le tunnel du tomographe, une grande antenne, appel\u00e9e \u00ab cage d'oiseau \u00bb, est install\u00e9e. Une antenne de cette configuration permet de faire pivoter le vecteur du champ magn\u00e9tique radiofr\u00e9quence \u00e0 la fr\u00e9quence de pr\u00e9cession des noyaux d'hydrog\u00e8ne (pour les machines cliniques, cela varie g\u00e9n\u00e9ralement de 40 \u00e0 120 MHz, en fonction de la force du champ magn\u00e9tique statique allant de 1 T \u00e0 3 T, respectivement), les obligeant \u00e0 absorber de l'\u00e9nergie, puis \u00e0 \u00e9mettre en r\u00e9ponse. Le signal de r\u00e9ponse des noyaux est tr\u00e8s faible et, lorsqu'il atteint les conducteurs de la grande antenne, il s'affaiblit in\u00e9vitablement. Pour cette raison, en IRM, des bobines locales situ\u00e9es \u00e0 proximit\u00e9 sont utilis\u00e9es pour recevoir les signaux. Sur l'image au centre, par exemple, une situation typique de scanning du genou est montr\u00e9e. Gr\u00e2ce aux m\u00e9tamat\u00e9riaux, il est possible de r\u00e9aliser un r\u00e9sonateur qui sera coupl\u00e9 inductivement \u00e0 la cage d'oiseau. Il suffit de placer un tel dispositif pr\u00e8s de la zone du corps du patient concern\u00e9e, et le signal en sera re\u00e7u aussi bien qu'avec une bobine locale ! Si la mise en \u0153uvre du concept r\u00e9ussit, les patients n'auront plus \u00e0 se d\u00e9battre avec des fils, et la proc\u00e9dure de diagnostic par IRM sera plus confortable.<\/p>\n

C'est exactement ce genre de dispositif que j'ai essay\u00e9 de cr\u00e9er au d\u00e9but, en immergeant des fils dans l'eau et en essayant de scanner une orange. Les fils plong\u00e9s dans l'eau sur la premi\u00e8re image de cet article ne sont rien d'autre que des m\u00e9ta-atomes, chacun repr\u00e9sentant un dip\u00f4le demi-onde \u2013 l'une des constructions d'antenne les plus connues, famili\u00e8re \u00e0 tout amateur de radio.
\nIls les plongent dans l'eau non pas seulement pour \u00e9viter qu'ils ne s'enflamment dans une IRM (bien que cela soit \u00e9galement un objectif), mais pour r\u00e9duire leur longueur d'onde de r\u00e9sonance gr\u00e2ce \u00e0 la haute permittivit\u00e9 di\u00e9lectrique de l'eau, et ce, d'un montant \u00e9gal \u00e0 la racine carr\u00e9e de la permittivit\u00e9 di\u00e9lectrique de l'eau.
\n\"Analysons
\nCette astuce est utilis\u00e9e depuis longtemps dans les r\u00e9cepteurs radio, en enroulant un fil autour d'un morceau de ferrite \u2014 la soi-disant antenne ferrite. Cependant, le ferrite a une haute perm\u00e9abilit\u00e9 magn\u00e9tique et non di\u00e9lectrique, ce qui fonctionne tout de m\u00eame et permet de r\u00e9duire les dimensions de r\u00e9sonance de l'antenne. Malheureusement, dans une IRM, vous ne pouvez pas ins\u00e9rer de ferrite, car c'est magn\u00e9tique. L'eau est une alternative bon march\u00e9 et accessible.<\/p>\n

Il est \u00e9vident que pour les calculs de toutes ces choses, il faut construire des mod\u00e8les math\u00e9matiques complexes, tenant compte des interrelations entre les \u00e9l\u00e9ments de r\u00e9sonance, les param\u00e8tres du milieu et les sources de rayonnement... ou bien vous pouvez profiter des fruits du progr\u00e8s et utiliser des logiciels de mod\u00e9lisation \u00e9lectromagn\u00e9tique num\u00e9rique, facilement abordables m\u00eame pour un \u00e9l\u00e8ve (de brillants exemples incluent CST, HFSS). Ces logiciels vous permettent de cr\u00e9er des mod\u00e8les 3D de r\u00e9sonateurs, d'antennes, de circuits \u00e9lectriques, d'y ajouter des personnes - en gros, tout ce que vous voulez, la seule limite est votre imagination et les capacit\u00e9s de calcul disponibles. Les mod\u00e8les construits sont d\u00e9compos\u00e9s en maillages, dans les n\u0153uds desquels la r\u00e9solution des \u00e9quations de Maxwell est men\u00e9e.
\nVoici, par exemple, la simulation d'un champ magn\u00e9tique \u00e0 radiofr\u00e9quence \u00e0 l'int\u00e9rieur de l'antenne mentionn\u00e9e plus t\u00f4t, de type cage d'oiseau :<\/p>\n

\"Analysons
\nOn comprend assez rapidement comment le champ tourne. \u00c0 gauche, la situation avec une bo\u00eete d'eau \u00e0 l'int\u00e9rieur de l'antenne, et \u00e0 droite \u2014 la m\u00eame bo\u00eete sur un r\u00e9sonateur compos\u00e9 de fils de longueur r\u00e9sonante. On voit comment le champ magn\u00e9tique est consid\u00e9rablement amplifi\u00e9 gr\u00e2ce aux fils. Apr\u00e8s avoir ma\u00eetris\u00e9 CST et optimis\u00e9 ma structure l\u00e0-bas, j'ai encore cr\u00e9\u00e9 un m\u00e9tamat\u00e9riau qui a r\u00e9ellement permis d'amplifier le signal dans un scanner IRM clinique standard de 1.5T. Cela consistait toujours en une bo\u00eete (en fait, plus jolie, en plexiglas), remplie d'eau et d'un ensemble de fils. Cette fois-ci, la structure a \u00e9t\u00e9 optimis\u00e9e en termes de conditions de r\u00e9sonance, \u00e0 savoir : le choix de la longueur des fils, leur position, ainsi que la quantit\u00e9 d'eau. Voici ce que j'ai obtenu avec une tomate :
\n\"Analysons
\nLe premier scan d'une tomate a \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9 sur une grande antenne. Au final, il n'y avait que du bruit avec des contours \u00e0 peine visibles. La deuxi\u00e8me fois, j'ai plac\u00e9 le fruit sur une structure r\u00e9sonante fra\u00eechement construite. Je n'ai pas cr\u00e9\u00e9 de cartes color\u00e9es ou quoi que ce soit de similaire, car l'effet est clair. Ainsi, de mon exp\u00e9rience, m\u00eame en ayant pass\u00e9 beaucoup de temps, j'ai prouv\u00e9 que le concept fonctionne. <\/p>\n

Vous pensez peut-\u00eatre aux oranges, aux tomates \u2014 ce n'est pas \u00e7a, alors o\u00f9 sont les tests sur les humains ?
\nIls ont effectivement \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s<\/noindex>:
\n\"Analysons
\nLa main d'un volontaire, subissant une IRM, repose sur la m\u00eame bo\u00eete. En fait, l'eau dans la bo\u00eete, contenant de l'hydrog\u00e8ne, est \u00e9galement parfaitement visible. Le renforcement du signal se produit dans la zone du poignet, pos\u00e9 sur le r\u00e9sonateur, alors que toutes les autres parties du corps sont mal visibles. Il est clair qu'un effet similaire, voire meilleur, peut \u00eatre obtenu en utilisant des bobines cliniques standard. Mais le simple fait qu'il soit possible de faire des choses comme cela, en combinant spatialement de l'eau et des fils, en les associant correctement, est fascinant. Encore plus incroyable est le fait que ces connaissances peuvent \u00eatre acquises gr\u00e2ce \u00e0 l'\u00e9tude de ph\u00e9nom\u00e8nes apparemment sans lien, tels que la r\u00e9fraction de la lumi\u00e8re. <\/p>\n

Pour ceux qui ne sont pas encore fatigu\u00e9s<\/b>\u00c0 ce jour, la conception de la bo\u00eete \u00e0 eau a \u00e9t\u00e9 am\u00e9lior\u00e9e. C'est maintenant simplement une carte de circuit imprim\u00e9 plate, qui permet de localiser le champ magn\u00e9tique de la grande antenne externe autour d'elle. De plus, sa zone de travail est plus grande que celle de la conception pr\u00e9c\u00e9dente :
\n\"Analysons
\nDes bandes color\u00e9es montrent l'intensit\u00e9 du champ magn\u00e9tique au-dessus de la structure lorsqu'elle est excit\u00e9e par une source externe d'ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques. La structure plate repr\u00e9sente une ligne de transmission typique, connue en radio\u00e9lectricit\u00e9, mais peut \u00e9galement \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme un m\u00e9tamat\u00e9riau pour l'IRM. Cette \u00ab bobine sans fil \u00bb peut d\u00e9j\u00e0 rivaliser avec les bobines standard en termes d'homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du champ cr\u00e9\u00e9 \u00e0 une certaine profondeur dans l'objet de scan :
\n\"Analysons
\nL'animation montre couche par couche une carte color\u00e9e du signal \u00e0 l'int\u00e9rieur d'une bo\u00eete d'eau en IRM. La couleur indique l'intensit\u00e9 des signaux des noyaux d'hydrog\u00e8ne. En haut \u00e0 gauche, un segment de bobine standard est utilis\u00e9 comme r\u00e9cepteur pour scanner le dos. En bas \u00e0 gauche, la bo\u00eete est pos\u00e9e sur un r\u00e9sonateur en forme de circuit imprim\u00e9. En bas \u00e0 droite, un grand antenne int\u00e9gr\u00e9e dans le tunnel du tomographe re\u00e7oit le signal. J'ai compar\u00e9 l'homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du signal dans la zone d\u00e9limit\u00e9e par le rectangle. \u00c0 une certaine hauteur, le m\u00e9tamat\u00e9riau fonctionne mieux que la bobine en termes d'homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du signal. Pour les t\u00e2ches cliniques, cela peut ne pas \u00eatre un accomplissement tr\u00e8s important, mais en ce qui concerne les installations scientifiques d'IRM o\u00f9 l'on scanne des rats, cela peut aider \u00e0 obtenir un gain de signal et \u00e0 r\u00e9duire la puissance n\u00e9cessaire des impulsions radio d'excitation. <\/p>\n

\n\u00c0 propos de \u00ab am\u00e9lior\u00e9 de deux fois \u00bb au d\u00e9but de l'article \u2014 bien s\u00fbr, c'est une nouvelle illustration de l'amour non partag\u00e9 des journalistes pour les scientifiques, cependant, il serait \u00e9galement incorrect de dire que ce sont des recherches vides, ce qui est renforc\u00e9 par l'int\u00e9r\u00eat pour ce sujet dans les groupes scientifiques du monde entier. \u00c9tonnamment, des travaux sont \u00e9galement men\u00e9s en Russie, bien que d'apr\u00e8s mon exp\u00e9rience personnelle, cela soit plut\u00f4t une rare exception. Il reste encore de nombreux probl\u00e8mes non r\u00e9solus li\u00e9s \u00e0 l'utilisation des m\u00e9tamat\u00e9riaux en IRM. En plus de la localisation des champs magn\u00e9tiques pour obtenir une bonne image, il ne faut pas oublier les champs \u00e9lectriques qui provoquent le chauffage des tissus, ainsi que l'absorption par les tissus des patients subissant un examen de l'\u00e9nergie du champ radiofr\u00e9quence. Des contr\u00f4les particuliers doivent \u00eatre exerc\u00e9s sur ces aspects lors de l'utilisation clinique, ce qui devient tr\u00e8s compliqu\u00e9 avec l'utilisation de r\u00e9sonateurs qui localisent les champs. Pour l'instant, les m\u00e9tamat\u00e9riaux en IRM demeurent dans le domaine de la recherche scientifique, mais les r\u00e9sultats obtenus sont d\u00e9j\u00e0 tr\u00e8s int\u00e9ressants et il est possible qu'\u00e0 l'avenir, la proc\u00e9dure d'IRM en b\u00e9n\u00e9ficie, devenant plus rapide et plus s\u00fbre.
\n
Source : habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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