ការបំបែករូបភាពអនុភាពម៉ាញេទិក II: Metamaterials នៅក្នុង MRI

ទួណឺវីសបានផ្លុំត្រចៀកខ្ញុំ។ ជាមួយនឹងសំឡេងរោទ៍ខ្លាំង នាងបានកកនៅលើរាងកាយ cryostat ។ ជេរ​ខ្លួន​ឯង ខ្ញុំ​ក៏​សម្រេច​ចិត្ត​ឈប់​សម្រាក។ ការដោះវីសនៅក្នុងដែនម៉ាញេទិក 1.5 Tesla ដោយប្រើឧបករណ៍ដែកមិនមែនជាគំនិតល្អទេ។ វាលដូចជាសត្រូវដែលមើលមិនឃើញ កំពុងព្យាយាមចាប់ឧបករណ៍ពីដៃឥតឈប់ឈរ តម្រង់វាតាមបន្ទាត់នៃកម្លាំងរបស់វា ហើយដឹកនាំវាឱ្យជិតបំផុតតាមដែលអាចធ្វើទៅបានចំពោះអេឡិចត្រុងដែលកំពុងរត់ក្នុងរង្វង់បិទជិតពី superconductor ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយប្រសិនបើអ្នកពិតជាត្រូវការកម្ចាត់សមាសធាតុអាស៊ីតពីច្រើនឆ្នាំមុននោះ មិនមានជម្រើសច្រើនទេ។ ខ្ញុំអង្គុយនៅកុំព្យូទ័រ ហើយរមូរតាមផ្ទាំងព័ត៌មាន។ "អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររុស្ស៊ីបានធ្វើឱ្យ MRI ប្រសើរឡើង 2 ដង!" - អានចំណងជើងគួរឱ្យសង្ស័យ។

ប្រហែលមួយឆ្នាំមុនយើង បានផ្តាច់ម៉ាស៊ីនស្កេនរូបភាពអនុភាពម៉ាញេទិក និងយល់ពីខ្លឹមសារនៃការងាររបស់គាត់។ ខ្ញុំសូមផ្តល់អនុសាសន៍យ៉ាងមុតមាំថាអ្នកធ្វើឱ្យការចងចាំរបស់អ្នកឡើងវិញអំពីសម្ភារៈនោះមុនពេលអានអត្ថបទនេះ។

សម្រាប់ហេតុផលផ្សេងៗ រាប់បញ្ចូលទាំងប្រវត្តិសាស្ត្រ នៅក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ីសព្វថ្ងៃនេះ ស្ទើរ​តែ​មិន​ធ្លាប់ ការផលិតឧបករណ៍ស្មុគ្រស្មាញដូចជាម៉ាស៊ីនស្កេនរូបភាពអនុភាពម៉ាញេទិកវាលខ្ពស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើអ្នករស់នៅក្នុងទីក្រុងធំ អ្នកអាចស្វែងរកគ្លីនិកដែលផ្តល់សេវាប្រភេទនេះយ៉ាងងាយស្រួល។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ កងនាវានៃម៉ាស៊ីនស្កេន MRI តែងតែតំណាងដោយឧបករណ៍ប្រើប្រាស់រួចម្តង ដែលនាំចូលពីសហរដ្ឋអាមេរិក និងអឺរ៉ុប ហើយប្រសិនបើអ្នកត្រូវទៅមើលគ្លីនីកដោយប្រើ MRI ភ្លាមនោះ កុំចាញ់បោករូបរាងដ៏ស្រស់បំព្រងរបស់ឧបករណ៍ - វាប្រហែលជានៅក្នុងទសវត្សរ៍ទីពីររបស់វា។ ជាលទ្ធផល ជួនកាលគ្រឿងបរិក្ខារបែបនេះខូច ហើយអស់រយៈពេលជាយូរ ខ្ញុំគឺជាមនុស្សម្នាក់ក្នុងចំណោមមនុស្សទាំងនោះ ដែលបានប្រគល់ឧបករណ៍ថតចម្លងដែលខូចមកបម្រើសេវា ដូច្នេះអ្នកជំងឺអាចបន្តធ្វើការវិនិច្ឆ័យ ហើយម្ចាស់អាចរកប្រាក់ចំណេញបាន។

រហូតដល់ថ្ងៃមួយ អំឡុងពេលសម្រាករវាងការកម្សាន្តដ៏គ្រោះថ្នាក់ជាមួយនឹងដែនម៉ាញេទិចដ៏ធំសម្បើម ខ្ញុំបានឆ្លងកាត់សិលាចារឹកដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយនៅក្នុងផ្ទាំងព័ត៌មាន៖ “អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររុស្ស៊ី រួមជាមួយសហការីជនជាតិហូឡង់ បច្ចេកវិទ្យា MRI ប្រសើរឡើង ដោយប្រើវត្ថុធាតុ។ មិនចាំបាច់និយាយទេ ការពិតដែលរុស្ស៊ីកំពុងធ្វើការស្រាវជ្រាវលើបរិក្ខារ ការផលិតដែលមិនធ្លាប់មាន ហាក់ដូចជាខ្ញុំមានភាពចម្រូងចម្រាសខ្លាំងណាស់។ ខ្ញុំបានសម្រេចចិត្តថានេះគ្រាន់តែជាជំនួយមួយផ្សេងទៀតប៉ុណ្ណោះ ដែលពនរដោយពាក្យចចាមអារ៉ាមវិទ្យាសាស្ត្រដែលមិនអាចយល់បានដូចជា "បច្ចេកវិទ្យាណាណូ" ដែលគ្រប់គ្នាធុញទ្រាន់រួចទៅហើយ។ ការស្វែងរកព័ត៌មានលើប្រធានបទនៃការងាររបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក្នុងស្រុកជាមួយ MRI និងវត្ថុធាតុគីមីនាំឱ្យខ្ញុំទៅអត្ថបទដែលមានការពិពណ៌នាអំពីការពិសោធន៍សាមញ្ញដែលខ្ញុំអាចធ្វើម្តងទៀតបានយ៉ាងងាយស្រួល ដោយសារម៉ាស៊ីន MRI តែងតែនៅនឹងដៃ។

រូបភាពពី អត្ថបទឧទ្ទិសដល់ការបង្កើនសញ្ញា MRI ដោយប្រើអ្វីដែលគេហៅថា "វត្ថុធាតុ" ។ នៅក្នុងគ្លីនិកធម្មតា 1.5 - បរិធានកំដៅជំនួសឱ្យអ្នកជំងឺ សម្ភារៈមេតាត្រូវបានផ្ទុកក្នុងទម្រង់ជាអាងទឹក នៅខាងក្នុងដែលខ្សែប៉ារ៉ាឡែលនៃប្រវែងជាក់លាក់មួយស្ថិតនៅ។ នៅលើខ្សែគឺជាវត្ថុនៃការសិក្សា - ត្រីមួយ (គ្មានជីវិត) ។ រូបភាពនៅខាងស្តាំគឺជារូបភាព MRI របស់ត្រី ដោយមានផែនទីពណ៌ដាក់ពីលើដែលបង្ហាញពីអាំងតង់ស៊ីតេសញ្ញានៃស្នូលអ៊ីដ្រូសែន។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថានៅពេលដែលត្រីនៅលើខ្សែភ្លើងសញ្ញាគឺប្រសើរជាងបើគ្មានពួកគេ។ ពេលវេលាស្កេនគឺដូចគ្នានៅក្នុងករណីទាំងពីរ ដែលបង្ហាញថាប្រសិទ្ធភាពនៃការស្កេនត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង។ អត្ថបទក៏រួមបញ្ចូលយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្នផងដែរ។
រូបមន្ត

ដើម្បីគណនាប្រវែងនៃខ្សែភ្លើង អាស្រ័យលើប្រេកង់ប្រតិបត្តិការរបស់ tomograph ដែលខ្ញុំបានប្រើ។ ខ្ញុំ​បាន​ផលិត​សម្ភារៈ​មេតា​របស់ខ្ញុំ​ពី cuvette និង​អារេ​នៃ​ខ្សែ​ស្ពាន់ ដោយ​បំពាក់​ដោយ​ឧបករណ៍​ភ្ជាប់​ផ្លាស្ទិច​បោះពុម្ព 3D៖

សម្ភារៈមេតាដំបូងរបស់ខ្ញុំ។ ភ្លាមៗបន្ទាប់ពីការផលិតវាត្រូវបានដាក់ចូលទៅក្នុង 1 Tesla tomograph ។ ពណ៌ទឹកក្រូចដើរតួជាវត្ថុដែលត្រូវស្កេន។

ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ជំនួសឱ្យការពង្រឹងសញ្ញាដែលបានសន្យា ខ្ញុំបានទទួលវត្ថុបុរាណជាច្រើនដែលបំផ្លាញរូបភាពទាំងស្រុង! កំហឹងរបស់ខ្ញុំមិនដឹងព្រំដែនទេ! បន្ទាប់ពីបញ្ចប់ប្រធានបទនេះ ខ្ញុំបានសរសេរសំបុត្រមួយច្បាប់ទៅកាន់អ្នកនិពន្ធអត្ថបទ ដែលអត្ថន័យអាចកាត់បន្ថយបានចំពោះសំណួរ "អ្វី...?"

អ្នកនិពន្ធបានឆ្លើយតបមកខ្ញុំយ៉ាងរហ័ស។ ពួកគេមានការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងដែលនរណាម្នាក់កំពុងព្យាយាមចម្លងការពិសោធន៍របស់ពួកគេ។ ដំបូងពួកគេបានព្យាយាមអស់រយៈពេលជាយូរដើម្បីពន្យល់ខ្ញុំពីរបៀបដែលសារធាតុមេតាប៉ូលីសដំណើរការយ៉ាងពិតប្រាកដ ដោយប្រើពាក្យ "Fabry-Perot resonances" "របៀបខាងក្នុង" និងគ្រប់ប្រភេទនៃវាលប្រេកង់វិទ្យុនៅក្នុងកម្រិតសំឡេង។ បន្ទាប់មក ជាក់ស្តែងដោយដឹងថា ខ្ញុំមិនយល់អ្វីទាំងអស់ដែលពួកគេកំពុងនិយាយអំពី ពួកគេបានសម្រេចចិត្តអញ្ជើញខ្ញុំទៅលេងពួកគេ ដើម្បីអោយខ្ញុំមើលការវិវត្តរបស់ពួកគេផ្ទាល់ ហើយត្រូវប្រាកដថាវានៅតែដំណើរការ។ ខ្ញុំបានបោះដែកដែលខ្ញុំចូលចិត្តដាក់ក្នុងកាបូបស្ពាយរបស់ខ្ញុំ ហើយបានទៅ St. Petersburg ទៅសាកលវិទ្យាល័យស្រាវជ្រាវជាតិនៃបច្ចេកវិទ្យាព័ត៌មាន មេកានិច និងអុបទិក (ដូចដែលវាបានប្រែក្លាយ មិនត្រឹមតែអ្នកសរសេរកម្មវិធីប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានបណ្តុះបណ្តាលនៅទីនោះ)។


ខ្ញុំត្រូវបានស្វាគមន៍យ៉ាងកក់ក្តៅនៅលើគេហទំព័រ ហើយភ្លាមៗនោះ ពួកគេបានផ្ដល់ឱ្យខ្ញុំនូវការងារមួយ ខណៈដែលពួកគេចាប់អារម្មណ៍នឹងស្នាមភ្លោះរបស់ខ្ញុំជាមួយនឹងខ្សែភ្លើង ហើយពួកគេត្រូវការមនុស្សម្នាក់ដើម្បីបង្កើតការងារថ្មី។ ជាថ្នូរនឹងគ្នា ពួកគេបានសន្យាថានឹងពន្យល់លម្អិតនូវអ្វីគ្រប់យ៉ាងដែលខ្ញុំចាប់អារម្មណ៍ ហើយនឹងចូលរៀនវគ្គបណ្តុះបណ្តាលផ្នែករូបវិទ្យា និង MRI ដែលដោយចៃដន្យ សំណាងបានចាប់ផ្តើមនៅឆ្នាំនោះ។ ការស្រេកឃ្លានចំណេះដឹងរបស់ខ្ញុំបានឈ្នះ ហើយបន្ទាប់មកពេញមួយឆ្នាំ ខ្ញុំបានសិក្សា ធ្វើគម្រោង និងធ្វើការ សិក្សាបន្តិចម្តងៗនូវអ្វីដែលថ្មីៗបន្ថែមទៀតអំពីប្រវត្តិនៃអនុភាពម៉ាញេទិក ក៏ដូចជាស្ថានភាពនៃវិទ្យាសាស្ត្រទំនើបនៅក្នុងតំបន់នេះ ដែលខ្ញុំនឹង ចែករំលែកនៅទីនេះ។

វិធីសាស្រ្តនៃការកែលម្អ MRI ដែលបានស្នើឡើង និងបានសិក្សានៅក្នុងអត្ថបទវិទ្យាសាស្ត្រដែលបានរៀបរាប់ គឺផ្អែកលើអ្វីដែលគេហៅថា "វត្ថុធាតុ" ។ Metamaterials ដូចជាការរកឃើញផ្សេងទៀតជាច្រើនជំពាក់រូបរាងរបស់ពួកគេចំពោះដំណោះស្រាយដែលមិនរំពឹងទុកដែលទទួលបានដោយផ្អែកលើការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តី។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសូវៀតលោក Viktor Veselago ក្នុងឆ្នាំ 1967 ដែលធ្វើការលើគំរូទ្រឹស្តីមួយបានស្នើឱ្យមានអត្ថិភាពនៃវត្ថុធាតុដើមដែលមានសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរអវិជ្ជមាន។ ដូចដែលអ្នកបានយល់រួចហើយ យើងកំពុងនិយាយអំពីអុបទិក ហើយតម្លៃនៃមេគុណនេះ មានន័យថាពន្លឺប៉ុន្មាននឹងផ្លាស់ប្តូរទិសដៅរបស់វានៅពេលឆ្លងកាត់ព្រំដែនរវាងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយផ្សេងៗគ្នា ឧទាហរណ៍ ខ្យល់ និងទឹក។ អ្នកអាចផ្ទៀងផ្ទាត់ដោយខ្លួនឯងបានយ៉ាងងាយស្រួលថាវាពិតជាកើតឡើង៖

ការពិសោធន៍ដ៏សាមញ្ញមួយដោយប្រើព្រួញឡាស៊ែរ និងអាងចិញ្ចឹមត្រី ដើម្បីបង្ហាញពីការឆ្លុះនៃពន្លឺ។

ការពិតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយដែលអាចរៀនបានពីការពិសោធន៍បែបនេះគឺថា ធ្នឹមមិនអាចត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងក្នុងទិសដៅដូចគ្នាពីកន្លែងដែលវាធ្លាក់ទៅលើចំណុចប្រទាក់នោះទេ ទោះបីជាអ្នកពិសោធន៍ព្យាយាមយ៉ាងណាក៏ដោយ។ ការពិសោធន៍នេះត្រូវបានអនុវត្តជាមួយនឹងសារធាតុដែលកើតឡើងដោយធម្មជាតិទាំងអស់ ប៉ុន្តែធ្នឹមត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងដោយរឹងរូសក្នុងទិសដៅតែមួយប៉ុណ្ណោះ។ តាមគណិតវិទ្យា នេះមានន័យថាសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ ក៏ដូចជាបរិមាណធាតុផ្សំរបស់វា ឌីអេឡិចត្រិច និងម៉ាញេទិក permeability គឺវិជ្ជមាន ហើយវាមិនដែលត្រូវបានគេសង្កេតឃើញបើមិនដូច្នេះទេ។ យ៉ាងហោចណាស់រហូតដល់ V. Veselago សម្រេចចិត្តសិក្សាបញ្ហានេះ ហើយបានបង្ហាញថាតាមទ្រឹស្តីមិនមានហេតុផលតែមួយដែលហេតុអ្វីបានជាសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរមិនអាចអវិជ្ជមានបានទេ។

រូបភាពពី Wiki បង្ហាញពីភាពខុសគ្នារវាងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយសន្ទស្សន៍វិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន។ ដូចដែលយើងឃើញ ពន្លឺមានឥរិយាបទខុសពីធម្មជាតិ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងបទពិសោធន៍ប្រចាំថ្ងៃរបស់យើង។

V. Veselago បានព្យាយាមអស់រយៈពេលជាយូរដើម្បីស្វែងរកភស្តុតាងនៃអត្ថិភាពនៃសម្ភារៈដែលមានសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរអវិជ្ជមាន ប៉ុន្តែការស្វែងរកមិនបានជោគជ័យទេ ហើយការងាររបស់គាត់ត្រូវបានបំភ្លេចចោលយ៉ាងខ្លាំង។ វាគ្រាន់តែនៅដើមសតវត្សបន្ទាប់ប៉ុណ្ណោះដែលរចនាសម្ព័ន្ធសមាសធាតុត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយសិប្បនិម្មិតដែលដឹងពីលក្ខណៈសម្បត្តិដែលបានពិពណ៌នា ប៉ុន្តែមិនមែននៅក្នុងអុបទិកទេ ប៉ុន្តែនៅក្នុងជួរប្រេកង់មីក្រូវ៉េវទាប។ ដែលជាចំណុចរបត់មួយ ចាប់តាំងពីលទ្ធភាពនៃអត្ថិភាពនៃសម្ភារៈបែបនេះបានបើកការរំពឹងទុកថ្មី។ ឧទាហរណ៍ - ការបង្កើត superlensមានសមត្ថភាពពង្រីកវត្ថុតូចជាងរលកពន្លឺ។ ឬ - គម្របលាក់បាំងភាពមើលមិនឃើញពិតប្រាកដ, ក្តីសុបិន្តរបស់បុគ្គលិកយោធាទាំងអស់។ វិសោធនកម្មសំខាន់ៗត្រូវបានធ្វើឡើងចំពោះទ្រឹស្តីដើម្បីយកទៅក្នុងគណនីទិន្នន័យថ្មី។ គន្លឹះនៃភាពជោគជ័យគឺការប្រើប្រាស់រចនាសម្ព័ន្ធតាមលំដាប់នៃធាតុ resonant - metaatoms ដែលមានទំហំតូចជាងរលកនៃវិទ្យុសកម្មដែលវាមានអន្តរកម្ម។ រចនាសម្ព័ន្ធដែលបានបញ្ជាទិញនៃអាតូមមេតាគឺជាសមាសធាតុសិប្បនិម្មិតដែលហៅថាមេតា។

ការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃសារធាតុមេតាណុល សូម្បីតែសព្វថ្ងៃនេះគឺស្មុគ្រស្មាញផ្នែកបច្ចេកវិជ្ជា ដោយសារទំហំនៃភាគល្អិត resonant ត្រូវតែអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងរលកនៃវិទ្យុសកម្មអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ សម្រាប់ជួរអុបទិក (ដែលប្រវែងរលកគឺណាណូម៉ែត្រ) បច្ចេកវិទ្យាបែបនេះគឺនៅជួរមុខនៃវឌ្ឍនភាព។ ដូច្នេះវាមិនមែនជារឿងគួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលទេដែលអ្នកតំណាងដំបូងនៃគំនិតមេតាម៉ាញេទិកត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់រលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចយូរជាងនេះពីជួរវិទ្យុ (ដែលមានប្រវែងដែលធ្លាប់ស្គាល់ជាងពី mm ទៅ m) ។ លក្ខណៈសំខាន់ និងក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ គុណវិបត្តិនៃសារធាតុមេតាណុលណាមួយ គឺជាផលវិបាកនៃលក្ខណៈ resonant នៃធាតុផ្សំរបស់វា។ Metamaterial អាចបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិអព្ភូតហេតុរបស់វាបានតែនៅប្រេកង់ជាក់លាក់ប៉ុណ្ណោះ។
ប្រេកង់មានកំណត់។ដូច្នេះ ជាឧទាហរណ៍ ពេលក្រោយដែលអ្នកឃើញអ្វីមួយដូចជាឧបករណ៍បំពងសំឡេងខ្លាំងផ្អែកលើវត្ថុធាតុមេតា សូមសួរថាតើប្រេកង់ណាដែលវាកកស្ទះ។

ឧទាហរណ៍ធម្មតានៃវត្ថុធាតុមេតាដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានអន្តរកម្មជាមួយរលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ រចនាសម្ព័ន្ធ conductor គឺគ្មានអ្វីក្រៅពី resonators តូច សៀគ្វី LC បង្កើតឡើងដោយទីតាំង spatial នៃ conductors នេះ។

ពេលវេលាតិចតួចបានកន្លងផុតទៅចាប់តាំងពីការលេចចេញនូវគោលគំនិតនៃវត្ថុធាតុគីមី និងការអនុវត្តដំបូងរបស់ពួកគេ ហើយមនុស្សបានស្វែងយល់ពីរបៀបប្រើប្រាស់វានៅក្នុង MRI ។ គុណវិបត្តិចម្បងនៃ metamaterials គឺថាជួរប្រតិបត្តិការតូចចង្អៀតមិនមែនជាបញ្ហាសម្រាប់ MRI ដែលដំណើរការទាំងអស់កើតឡើងនៅប្រេកង់ប្រហាក់ប្រហែលគ្នានៃមេដែកនុយក្លេអ៊ែរដែលស្ថិតនៅក្នុងជួរវិទ្យុ។ នៅទីនេះអ្នកអាចបង្កើតអាតូមមេតាដោយដៃរបស់អ្នកផ្ទាល់ ហើយឃើញភ្លាមៗនូវអ្វីដែលកើតឡើងនៅក្នុងរូបភាព។ លក្ខណៈពិសេសមួយក្នុងចំណោមលក្ខណៈពិសេសដំបូងដែលអ្នកស្រាវជ្រាវបានអនុវត្តនៅក្នុង MRI ដោយប្រើសារធាតុមេតាគឺ superlenses និង endoscopes ។

នៅផ្នែកខាងឆ្វេងក្រោមអក្សរ ក) superlens ត្រូវបានបង្ហាញ ដែលរួមមានអារេបីវិមាត្រនៃ resonators នៅលើបន្ទះសៀគ្វីដែលបានបោះពុម្ព។ resonator នីមួយៗគឺជាចិញ្ចៀនដែកបើកចំហជាមួយនឹង capacitor soldered បង្កើតជាសៀគ្វី LC លៃតម្រូវទៅនឹងប្រេកង់ MRI ។ ខាងក្រោមនេះគឺជាឧទាហរណ៍នៃការដាក់រចនាសម្ព័ន្ធ metamaterial នេះរវាងជើងរបស់អ្នកជំងឺដែលកំពុងដំណើរការ tomography និងតាមរូបភាពលទ្ធផល។ ប្រសិនបើអ្នកមិនបានមើលងាយការណែនាំដើម្បីអានអត្ថបទមុនរបស់ខ្ញុំនៅលើ MRI ទេនោះ អ្នកដឹងរួចហើយថាដើម្បីទទួលបានរូបភាពនៃផ្នែកណាមួយនៃរាងកាយរបស់អ្នកជំងឺ វាចាំបាច់ក្នុងការប្រមូលសញ្ញានុយក្លេអ៊ែរដែលខ្សោយ និងឆាប់រលួយដោយប្រើទីតាំងជិតស្និទ្ធ។ អង់តែន - ឧបករណ៏មួយ។

កញ្ចក់មេតាប៉ូលីសទំនើបអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបង្កើនជួរនៃសកម្មភាពនៃឧបករណ៏ស្តង់ដារ។ ជាឧទាហរណ៍ សូមស្រមៃមើលជើងទាំងពីររបស់អ្នកជំងឺក្នុងពេលតែមួយ ជំនួសឲ្យតែម្ខាង។ ដំណឹងអាក្រក់គឺថាទីតាំងរបស់ superlens ត្រូវតែត្រូវបានជ្រើសរើសតាមរបៀបជាក់លាក់មួយសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពល្អបំផុត ហើយ superlens ខ្លួនវាមានតម្លៃថ្លៃណាស់ក្នុងការផលិត។ ប្រសិនបើអ្នកនៅតែមិនយល់ថា ហេតុអ្វីបានជាកញ្ចក់នេះត្រូវបានគេហៅថា super-prefix បន្ទាប់មកប៉ាន់ស្មានទំហំរបស់វាពីរូបថត ហើយបន្ទាប់មកដឹងថាវាដំណើរការជាមួយរលកចម្ងាយប្រហែលប្រាំម៉ែត្រ!

អក្សរ ខ) បង្ហាញពីការរចនានៃ endoscope ។ ជាការសំខាន់ អង់ដូស្កុប MRI គឺជាអារេនៃខ្សែប៉ារ៉ាឡែលដែលដើរតួជារលកសញ្ញា។ វាអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបំបែកតំបន់ដែលឧបករណ៏ទទួលសញ្ញាពីស្នូលនិងរបុំដោយខ្លួនវាចម្ងាយសន្ធឹកសន្ធាប់ - ដល់ចំណុចដែលអង់តែនទទួលអាចស្ថិតនៅទាំងស្រុងនៅខាងក្រៅ cryostat នៃ tomograph ឆ្ងាយពីម៉ាញេទិកថេរ។ វាល។ រូបភាពខាងក្រោមនៃផ្ទាំង ខ) បង្ហាញរូបភាពដែលទទួលបានសម្រាប់នាវាដែលពោរពេញទៅដោយរាវពិសេស - ផ្លាប់។ ភាពខុសគ្នារវាងពួកវាគឺថារូបភាពដែលមានស្លាក "endoscope" ត្រូវបានគេទទួលបាននៅពេលដែល coil នៅចម្ងាយសមរម្យពី phantom ដែលដោយគ្មាន endoscope សញ្ញាពី nuclei នឹងមិនអាចរកឃើញទាំងស្រុង។

ប្រសិនបើយើងនិយាយអំពីផ្នែកមួយដែលជោគជ័យបំផុតនៃការអនុវត្តមេតានៅក្នុង MRI ហើយជិតបំផុតទៅនឹងការអនុវត្តជាក់ស្តែងរបស់វា (ដែលខ្ញុំបានចូលរួមជាយថាហេតុ) គឺការបង្កើតឧបករណ៏ឥតខ្សែ។ វាមានតម្លៃក្នុងការបញ្ជាក់ថាយើងមិននិយាយអំពីប៊្លូធូស ឬបច្ចេកវិទ្យាផ្ទេរទិន្នន័យឥតខ្សែផ្សេងទៀតនៅទីនេះទេ។ "ឥតខ្សែ" ក្នុងករណីនេះមានន័យថាវត្តមាននៃការភ្ជាប់អាំងឌុចទ័ឬ capacitive នៃរចនាសម្ព័ន្ធ resonant ពីរ - អង់តែន transceiver ក៏ដូចជា metamaterial មួយ។ នៅក្នុងគំនិតវាមើលទៅដូចនេះ:

នៅខាងឆ្វេងត្រូវបានបង្ហាញពីរបៀបដែលនីតិវិធី MRI ជាធម្មតាកើតឡើង: អ្នកជំងឺស្ថិតនៅខាងក្នុង cryostat ក្នុងតំបន់នៃដែនម៉ាញេទិកឋិតិវន្តឯកសណ្ឋាន។ អង់តែនធំមួយហៅថា "ទ្រុងបក្សី" ត្រូវបានតំឡើងនៅក្នុងរូងក្រោមដី tomograph ។ អង់តែននៃការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបង្វិលវ៉ិចទ័រនៃដែនម៉ាញេទិចប្រេកង់វិទ្យុជាមួយនឹងប្រេកង់មុននៃស្នូលអ៊ីដ្រូសែន (សម្រាប់ម៉ាស៊ីនគ្លីនិកនេះជាធម្មតាមានចាប់ពី 40 ទៅ 120 MHz អាស្រ័យលើទំហំនៃដែនម៉ាញេទិកឋិតិវន្តពី 1T ដល់ 3T, រៀងគ្នា) បណ្តាលឱ្យពួកវាស្រូបយកថាមពល ហើយបន្ទាប់មកបញ្ចេញថាមពលជាការឆ្លើយតប។ សញ្ញាឆ្លើយតបពីស្នូលគឺខ្សោយណាស់ ហើយនៅពេលដែលវាទៅដល់ conductors នៃអង់តែនធំ វានឹងរលាយដោយជៀសមិនរួច។ សម្រាប់ហេតុផលនេះ MRI ប្រើឧបករណ៏ក្នុងតំបន់ដែលមានគម្លាតយ៉ាងជិតស្និទ្ធដើម្បីទទួលសញ្ញា។ ជាឧទាហរណ៍ រូបភាពនៅចំកណ្តាលបង្ហាញពីស្ថានភាពស្កែនជង្គង់ធម្មតា។ ដោយប្រើវត្ថុធាតុមេតា វាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីធ្វើឱ្យ resonator មួយដែលនឹងត្រូវបានភ្ជាប់ inductively ទៅទ្រុងបក្សីមួយ។ វាគ្រប់គ្រាន់ហើយក្នុងការដាក់វត្ថុបែបនេះនៅជិតកន្លែងដែលចង់បាននៃរាងកាយរបស់អ្នកជំងឺហើយសញ្ញាពីទីនោះនឹងត្រូវបានទទួលមិនអាក្រក់ជាងជាមួយឧបករណ៏ក្នុងតំបន់! ប្រសិនបើគំនិតនេះត្រូវបានអនុវត្តដោយជោគជ័យ អ្នកជំងឺនឹងលែងមានខ្សែភ្លើងជាប់គ្នាទៀតហើយ ហើយនីតិវិធីវិនិច្ឆ័យ MRI នឹងកាន់តែមានផាសុកភាព។

នេះ​ជា​ប្រភេទ​ដែល​ខ្ញុំ​បាន​ព្យាយាម​បង្កើត​នៅ​ដើម​ដំបូង ដោយ​ការ​បំពេញ​ខ្សែ​ដោយ​ទឹក ហើយ​ព្យាយាម​ស្កែន​ពណ៌​ទឹកក្រូច។ ខ្សភ្លើងដែលជ្រមុជក្នុងទឹកពីរូបភាពទីមួយនៅក្នុងអត្ថបទនេះគឺគ្មានអ្វីក្រៅពីមេតាអាតូម ដែលនីមួយៗតំណាងឱ្យរលកពាក់កណ្តាលរលក ដែលជាការរចនាអង់តែនដ៏ល្បីបំផុតមួយ ដែលស៊ាំទៅនឹងគ្រប់អ្នកចូលចិត្តវិទ្យុ។
ពួកវាត្រូវបានជ្រមុជក្នុងទឹកដើម្បីកុំឱ្យពួកវាមិនឆេះនៅក្នុង MRI (ទោះបីជាសម្រាប់គោលបំណងនេះផងដែរ)) ប៉ុន្តែដើម្បីកាត់បន្ថយភាពធន់នៃ dielectric ខ្ពស់នៃទឹកកាត់បន្ថយប្រវែង resonant របស់ពួកគេដោយចំនួនពិតប្រាកដស្មើនឹងការ៉េ។ ឫសនៃថេរ dielectric នៃទឹក។

បន្ទះឈីបនេះត្រូវបានគេប្រើជាយូរមកហើយនៅក្នុងឧបករណ៍ទទួលវិទ្យុ ខ្សែលួសនៅលើបំណែកនៃ ferrite - អ្វីដែលគេហៅថា។ អង់តែន ferrite ។ មានតែ ferrite ប៉ុណ្ណោះដែលមានភាពជ្រាបចូលម៉ាញេទិកខ្ពស់ ហើយមិនមែនជាឌីអេឡិចត្រិចទេ ដែលទោះជាយ៉ាងណា ដំណើរការដូចគ្នា និងអនុញ្ញាតឱ្យវិមាត្រនៃអង់តែនត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅតាមនោះ។ ជាអកុសលអ្នកមិនអាចដាក់ ferrite នៅក្នុង MRI បានទេព្រោះ ... វាជាម៉ាញេទិច។ ទឹកគឺជាជម្រើសថោក និងអាចប្រើប្រាស់បាន។

វាច្បាស់ណាស់ថា ដើម្បីគណនាអ្វីៗទាំងអស់នេះ អ្នកត្រូវបង្កើតគំរូគណិតវិទ្យាដ៏ស្មុគស្មាញ ដែលគិតគូរពីទំនាក់ទំនងរវាងធាតុ resonant ប៉ារ៉ាម៉ែត្របរិស្ថាន និងប្រភពវិទ្យុសកម្ម... ឬអ្នកអាចទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីផ្លែឈើនៃវឌ្ឍនភាព និងកម្មវិធីសម្រាប់អេឡិចត្រូម៉ាញេទិកលេខ។ ការធ្វើគំរូ ដែលសូម្បីតែសិស្សសាលាក៏អាចយល់បានយ៉ាងងាយស្រួល (ឧទាហរណ៍ដ៏ទាក់ទាញបំផុត - CST, HFSS) ។ កម្មវិធីនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបង្កើតគំរូ 3D នៃ resonators, អង់តែន, សៀគ្វីអគ្គិសនី, បន្ថែមមនុស្សទៅពួកគេ - បាទ, តាមពិត, អ្វីទាំងអស់, សំណួរតែមួយគត់គឺការស្រមើលស្រមៃរបស់អ្នកនិងថាមពលកុំព្យូទ័រដែលមាន។ គំរូដែលបានសាងសង់ត្រូវបានបែងចែកទៅជាក្រឡាចត្រង្គ នៅឯថ្នាំងដែលសមីការ Maxwell ដ៏ល្បីល្បាញត្រូវបានដោះស្រាយ។
នេះជាឧទាហរណ៍ នេះគឺជាការក្លែងធ្វើនៃដែនម៉ាញេទិចប្រេកង់វិទ្យុនៅខាងក្នុងអង់តែនទ្រុងបក្សីដែលបានរៀបរាប់ពីមុន៖

វាច្បាស់ភ្លាមៗពីរបៀបដែលវាលបង្វិល។ ស្ថានភាពនៅខាងឆ្វេងត្រូវបានបង្ហាញនៅពេលដែលមានប្រអប់ទឹកនៅខាងក្នុងអង់តែនហើយនៅខាងស្តាំ - នៅពេលដែលប្រអប់ដូចគ្នានៅលើ resonator ធ្វើពីខ្សែដែលមានប្រវែង resonant ។ អ្នកអាចមើលឃើញពីរបៀបដែលវាលម៉ាញេទិកត្រូវបានពង្រឹងយ៉ាងខ្លាំងដោយខ្សភ្លើង។ បន្ទាប់ពីស្ទាត់ជំនាញ CST និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការរចនារបស់ខ្ញុំនៅទីនោះ ខ្ញុំបានបង្កើតមេតាសារីម្តងទៀត ដែលពិតជាធ្វើឱ្យវាអាចពង្រីកសញ្ញានៅក្នុងគ្លីនិកស្តង់ដារ 1.5T MRI tomograph ។ វា​នៅ​តែ​ជា​ប្រអប់​មួយ (បើ​ទោះ​បី​ជា​ស្អាត​ជាង​ដែល​ធ្វើ​ពី plexiglass) ដែល​ពោរពេញ​ទៅ​ដោយ​ទឹក និង​ខ្សែ​ភ្លើង។ លើកនេះ រចនាសម្ព័នត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃសូរសព្ទគឺ៖ ការជ្រើសរើសប្រវែងខ្សែ ទីតាំង និងបរិមាណទឹក។ នេះជាអ្វីដែលបានកើតឡើងជាមួយប៉េងប៉ោះ៖

ការស្កេនដំបូងនៃប៉េងប៉ោះត្រូវបានអនុវត្តជាមួយនឹងអង់តែនធំ។ លទ្ធផល​គឺ​គ្រាន់​តែ​ជា​សំឡេង​រំខាន​ដែល​មើល​មិន​ឃើញ។ លើកទី២ ខ្ញុំដាក់ផ្លែឈើលើរចនាសម្ព័ន្ធរស់រវើកដែលទើបតែដុតនំថ្មីៗ។ ខ្ញុំ​មិន​បាន​បង្កើត​ផែនទី​ពណ៌​ឬ​អ្វី​ដូច​នោះ​ទេ ព្រោះ​ឥទ្ធិពល​គឺ​ជាក់ស្តែង។ ដូច្នេះ ពីបទពិសោធន៍ផ្ទាល់ខ្លួនរបស់ខ្ញុំ ទោះបីជាខ្ញុំបានចំណាយពេលច្រើនក៏ដោយ ខ្ញុំបានបង្ហាញថាគំនិតនេះដំណើរការ។

វាច្បាស់ណាស់អ្វីដែលអ្នកកំពុងគិត - ក្រូច ប៉េងប៉ោះ - ខុសទាំងអស់ តើការសាកល្បងរបស់មនុស្សនៅឯណា?
ពួកគេពិតជាមានមែន បានប្រារព្ធឡើង:

ដៃ​អ្នក​ស្ម័គ្រ​ចិត្ត​ធ្វើ​ការ​ថត MRI ស្ថិត​នៅ​លើ​ប្រអប់​ដដែល។ ទឹកពិតប្រាកដនៅក្នុងប្រអប់ ដោយសារវាមានផ្ទុកអ៊ីដ្រូសែន ក៏អាចមើលឃើញយ៉ាងច្បាស់ផងដែរ។ សញ្ញាត្រូវបានពង្រីកនៅក្នុងតំបន់នៃកដៃដែលដេកនៅលើ resonator ខណៈពេលដែលផ្នែកផ្សេងទៀតទាំងអស់នៃរាងកាយគឺអាចមើលឃើញយ៉ាងលំបាក។ វាច្បាស់ណាស់ថាប្រសិទ្ធភាពដូចគ្នា និងប្រហែលជាល្អជាងនេះទៅទៀត អាចត្រូវបានសម្រេចដោយប្រើឧបករណ៏ស្តង់ដារគ្លីនិក។ ប៉ុន្តែការពិតដែលអ្នកអាចធ្វើរឿងបែបនេះបានដោយគ្រាន់តែបញ្ចូលទឹក និងខ្សែភ្លើង បញ្ចូលគ្នាតាមរបៀបត្រឹមត្រូវ គឺពិតជាអស្ចារ្យណាស់។ កាន់តែអស្ចារ្យជាងនេះទៅទៀត ចំណេះដឹងអំពីរឿងនេះអាចទទួលបានតាមរយៈការសិក្សាអំពីបាតុភូតដែលហាក់ដូចជាមិនទាក់ទងគ្នា ដូចជាការឆ្លុះនៃពន្លឺជាដើម។

សម្រាប់អ្នកដែលមិនទាន់ហត់នឿយនៅពេលនេះការរចនាប្រអប់ទឹកត្រូវបានកែលម្អរួចហើយ។ ឥឡូវនេះវាគ្រាន់តែជាបន្ទះសៀគ្វីបោះពុម្ពរាបស្មើដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មដែនម៉ាញេទិកនៃអង់តែនធំខាងក្រៅនៅជិតអ្នក។ លើសពីនេះទៅទៀត ផ្ទៃការងាររបស់វាមានទំហំធំជាងការរចនាពីមុន៖

ខ្សែបូពណ៌បង្ហាញពីកម្លាំងដែនម៉ាញេទិកលើរចនាសម្ព័ន្ធនៅពេលដែលរំភើបដោយប្រភពខាងក្រៅនៃរលកអេឡិចត្រូ។ រចនាសម្ព័ន្ធសំប៉ែតគឺជាខ្សែបញ្ជូនធម្មតាដែលគេស្គាល់នៅក្នុងវិស្វកម្មវិទ្យុ ប៉ុន្តែក៏អាចចាត់ទុកថាជាមេតាសម្រាប់ MRI ផងដែរ។ "ឧបករណ៏ឥតខ្សែ" នេះអាចប្រកួតប្រជែងជាមួយឧបករណ៏ស្តង់ដាររួចទៅហើយទាក់ទងនឹងឯកសណ្ឋាននៃវាលដែលបានបង្កើតនៅជម្រៅជាក់លាក់មួយនៅក្នុងវត្ថុដែលបានស្កេន:

គំនូរជីវចលបង្ហាញផែនទីពណ៌ស្រទាប់មួយៗនៃសញ្ញានៅក្នុងប្រអប់ទឹកក្នុង MRI ។ ពណ៌បង្ហាញពីអាំងតង់ស៊ីតេនៃសញ្ញាពីស្នូលអ៊ីដ្រូសែន។ នៅជ្រុងខាងឆ្វេងខាងលើ ផ្នែកនៃឧបករណ៏ស្កែនខាងក្រោយស្តង់ដារត្រូវបានប្រើជាអ្នកទទួល។ ជ្រុងខាងឆ្វេងខាងក្រោមគឺជាពេលដែលប្រអប់ត្រូវបានដាក់នៅលើ resonator ក្នុងទម្រង់ជាបន្ទះសៀគ្វីដែលបានបោះពុម្ព។ ខាងស្តាំខាងក្រោម - សញ្ញាត្រូវបានទទួលដោយអង់តែនដ៏ធំមួយដែលសាងសង់នៅក្នុងរូងក្រោមដី tomograph ។ ខ្ញុំបានប្រៀបធៀបភាពស្មើគ្នានៃសញ្ញានៅក្នុងតំបន់ដែលគូសបញ្ជាក់ដោយចតុកោណ។ នៅរយៈកម្ពស់ខ្លះ មេតារ៉ាល់ដំណើរការល្អជាងឧបករណ៏ក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃឯកសណ្ឋានសញ្ញា។ សម្រាប់គោលបំណងព្យាបាល នេះប្រហែលជាមិនមែនជាសមិទ្ធិផលដ៏សំខាន់នោះទេ ប៉ុន្តែនៅពេលនិយាយអំពីការដំឡើង MRI បែបវិទ្យាសាស្ត្រដែលកណ្តុរត្រូវបានស្កែន វាអាចជួយសម្រេចបាននូវការកើនឡើងនៃសញ្ញា និងការថយចុះនៃថាមពលដែលត្រូវការនៃរលកវិទ្យុដ៏រំភើប។

អំពី "ធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង 2 ដង" នៅដើមអត្ថបទ - ជាការពិតណាស់នេះគឺជាផ្លែឈើមួយផ្សេងទៀតនៃសេចក្តីស្រឡាញ់ដែលមិនចង់បានរបស់អ្នកសារព័ត៌មានសម្រាប់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រទោះជាយ៉ាងណាវាក៏ខុសដែរក្នុងការនិយាយថានេះគឺជាការស្រាវជ្រាវទទេដែលត្រូវបានគាំទ្រដោយការចាប់អារម្មណ៍។ ប្រធានបទនេះនៅក្នុងក្រុមវិទ្យាសាស្ត្រជុំវិញពិភពលោក។ គួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើល ការងារក៏កំពុងត្រូវបានអនុវត្តនៅទីនេះក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ី ទោះបីជាផ្អែកលើបទពិសោធន៍ផ្ទាល់ខ្លួនរបស់ខ្ញុំក៏ដោយ នេះគ្រាន់តែជាករណីលើកលែងដ៏កម្រមួយ។ នៅមានបញ្ហាជាច្រើនដែលមិនទាន់ដោះស្រាយបានទាក់ទងនឹងការប្រើប្រាស់សារធាតុមេតាក្នុង MRI ។ បន្ថែមពីលើការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មដែនម៉ាញេទិកដើម្បីទទួលបានរូបភាពល្អ កុំភ្លេចអំពីវាលអគ្គីសនីដែលនាំទៅដល់ការឡើងកំដៅជាលិកា ក៏ដូចជាការស្រូបយកថាមពលនៃវាលវិទ្យុសកម្មដោយជាលិការបស់អ្នកជំងឺដែលកំពុងពិនិត្យ។ ចំពោះរឿងទាំងនេះ ក្នុងការប្រើប្រាស់គ្លីនិក ត្រូវតែមានការគ្រប់គ្រងពិសេស ដែលវាកាន់តែមានភាពស្មុគស្មាញនៅពេលប្រើឧបករណ៍បំពងសំឡេងក្នុងតំបន់។ សម្រាប់ពេលនេះ សារធាតុមេតាសម្រាប់ MRI នៅតែស្ថិតក្នុងវិសាលភាពនៃការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្រ ប៉ុន្តែលទ្ធផលដែលទទួលបានគឺគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងណាស់ ហើយប្រហែលជានៅពេលអនាគត ដោយសារពួកគេ នីតិវិធី MRI នឹងផ្លាស់ប្តូរកាន់តែប្រសើរ កាន់តែលឿន និងមានសុវត្ថិភាពជាងមុន។

ប្រភព: www.habr.com