{"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\/ro\/blog\/administrirovanie\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","title":{"rendered":"Analiz\u0103m tomograful prin rezonan\u021b\u0103 magnetic\u0103 II: Metamateriale \u00een RMN","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Analiz\u0103m
\nO \u0219urubelni\u021b\u0103 a zburat pe l\u00e2ng\u0103 ureche. Cu un zgomot puternic, s-a oprit pe carcasa criostatului. \u00cenjur\u00e2ndu-m\u0103 \u00een sinea mea, am decis s\u0103 iau o pauz\u0103. S\u0103 desfaci \u0219uruburile \u00eentr-un c\u00e2mp magnetic de 1,5 tesla, folosind un instrument din o\u021bel \u2014 nu este o idee tocmai bun\u0103. C\u00e2mpul, ca un du\u0219man invizibil, \u00eencearc\u0103 constant s\u0103 \u00ee\u021bi smulg\u0103 uneltele din m\u00e2ini, orient\u00e2ndu-le de-a lungul liniilor de for\u021b\u0103 \u0219i duc\u00e2ndu-le c\u00e2t mai aproape de electronii care se deplaseaz\u0103 \u00eentr-un circuit \u00eenchis din supraconductor. Totu\u0219i, dac\u0103 trebuie s\u0103 \u00eenvingi conexiunile oxidate de ani de zile, nu ai multe op\u021biuni. M-am a\u0219ezat la computer \u0219i am r\u0103sfoit din obi\u0219nuin\u021b\u0103 fluxul de \u0219tiri. \u201eCercet\u0103torii ru\u0219i au \u00eembun\u0103t\u0103\u021bit RMN-ul de dou\u0103 ori!\u201d \u2014 anun\u021ba un titlu suspect.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Aproape un an \u00een urm\u0103, noi am descompus un tomograf prin rezonan\u021b\u0103 magnetic\u0103<\/a><\/noindex> \u0219i am \u00een\u021beles esen\u021ba func\u021bion\u0103rii acestuia. \u00ce\u021bi recomand cu insisten\u021b\u0103 s\u0103 re\u00eemprosp\u0103tezi \u00een memorie acel material \u00eenainte de a citi acest articol.<\/i> <\/p>\n

Din diverse motive, inclusiv istorice, \u00een Rusia, \u00een zilele noastre, aproape nu exist\u0103<\/a><\/noindex> produc\u021bie de echipamente at\u00e2t de complexe precum tomografele prin rezonan\u021b\u0103 magnetic\u0103 de \u00eenalt c\u00e2mp. Cu toate acestea, dac\u0103 locuie\u0219ti \u00eentr-un ora\u0219 mai mare, nu vei avea dificult\u0103\u021bi \u00een a g\u0103si clinici care ofer\u0103 acest tip de servicii. \u00cen acela\u0219i timp, parcul de scannere RMN este adesea format din echipamente folosite, aduse c\u00e2ndva din SUA \u0219i Europa \u0219i, dac\u0103 cumva va trebui s\u0103 vizitezi o clinic\u0103 cu RMN, s\u0103 nu te las\u0103 \u00een\u0219elat de aspectul atr\u0103g\u0103tor al aparatului \u2014 este posibil s\u0103 aib\u0103 deja aproape dou\u0103zeci de ani. Ca urmare, astfel de echipamente se pot strica, iar eu am fost mult timp unul dintre acei oameni care readuceau tomografele stricate \u00een func\u021biune, pentru ca pacien\u021bii s\u0103 poat\u0103 continua diagnosticul, iar proprietarii s\u0103 ob\u021bin\u0103 profit. <\/p>\n

P\u00e2n\u0103 \u00eentr-o zi frumoas\u0103, \u00een pauza dintre aventurile periculoase cu c\u00e2mpuri magnetice de dimensiuni mari, nu am dat peste un mesaj interesant \u00een fluxul de \u0219tiri: \u201eCercet\u0103torii ru\u0219i \u00eempreun\u0103 cu colegii lor olandezi au perfec\u021bionat tehnologia RMN<\/a><\/noindex> prin intermediul metamaterialelor\u00bb. Merit\u0103 men\u021bionat faptul c\u0103 \u00eensu\u0219i faptul c\u0103 \u00een Rusia se desf\u0103\u0219oar\u0103 cercet\u0103ri consacrate echipamentelor a c\u0103ror produc\u021bie nu a fost \u00eenc\u0103 st\u0103p\u00e2nit\u0103, mi s-a p\u0103rut extrem de contestabil. Am decis c\u0103 este doar o alt\u0103 modalitate de a ob\u021bine fonduri, \u00eempodobit\u0103 cu termeni \u0219tiin\u021bifici incomprehensibili, cum ar fi d\u00e9j\u00e0 vu \u00abnanotehnologii\u00bb. C\u0103utarea informa\u021biilor despre activitatea oamenilor de \u0219tiin\u021b\u0103 din \u021bar\u0103 cu RMN \u0219i metamateriale m-a condus la un articol care con\u021binea descrierea unui experiment simplu, pe care l-a\u0219 fi putut repeta cu u\u0219urin\u021b\u0103, av\u00e2nd \u00een vedere c\u0103 aparat de RMN este mereu la \u00eendem\u00e2n\u0103.
\n\"Analiz\u0103m
\nImagine din recomand\u0103rile sunt aplicabile coronavirusurilor \u00een general \u0219i COVID-19 \u00een particular. A\u0219adar, recomand s\u0103 desc\u0103rca\u021bi \u0219i s\u0103 printa\u021bi articolul (pentru cei interesa\u021bi de acest subiect).<\/a><\/noindex>, dedicat\u0103 amplific\u0103rii semnalului RMN prin intermediul a ceea ce se nume\u0219te \u201emetamaterial\u201d. \u00centr-un aparat clinic tipic de 1,5 Tesla, \u00een loc de pacient, este \u00eenc\u0103rcat metamaterialul sub forma unei g\u0103le\u021bi cu ap\u0103, \u00een care sunt amplasate fire paralele de lungimi specifice. Pe fire se afl\u0103 obiectul studiat - un pe\u0219te (mort). Imaginile din dreapta sunt cele ob\u021binute prin RMN ale pe\u0219telui, cu o hart\u0103 de culori suprapus\u0103, care indic\u0103 intensitatea semnalului de la nucleele de hidrogen. Se observ\u0103 c\u0103, atunci c\u00e2nd pe\u0219tele st\u0103 pe fire, semnalul este mult mai bun dec\u00e2t f\u0103r\u0103 ele. Timpul de scanare \u00een ambele cazuri este acela\u0219i, ceea ce demonstreaz\u0103 cre\u0219terea eficien\u021bei scan\u0103rii. \u00cen articol a fost inclus\u0103 cu aten\u021bie
\nformula<\/b>\"Analiz\u0103m
\n
\npentru calcularea lungimii firelor \u00een func\u021bie de frecven\u021ba de lucru a tomografului, pe care am folosit-o. Mi-am realizat propriul metamaterial dintr-o cuvet\u0103 \u0219i un ansamblu de fire de cupru, echip\u00e2ndu-le cu prinderi din plastic, imprimate pe o imprimant\u0103 3D:
\n\"Analiz\u0103m
\nPrimul meu metamaterial. Imediat dup\u0103 fabricare a fost introdus \u00een tomograful de 1 Tesla. O portocal\u0103 a servit drept obiect pentru scanare.
\n\"Analiz\u0103m
\n\u00cens\u0103, \u00een loc de \u00eent\u0103rirea semnalului promis\u0103, am primit o mul\u021bime de artefacte care stric\u0103 complet imaginea! M\u00e2hnirea mea nu avea limite! Dup\u0103 ce am terminat experimentul, am scris o scrisoare autorilor articolului, al c\u0103rei sens putea fi rezumat prin \u00eentrebarea \u201eCe dracu ...?\u201d.<\/p>\n

Autorii mi-au r\u0103spuns destul de repede. Au fost foarte impresiona\u021bi c\u0103 cineva \u00eencearc\u0103 s\u0103 repete experimentele lor. La \u00eenceput, au \u00eencercat mult timp s\u0103-mi explice cum func\u021bioneaz\u0103 totu\u0219i metamaterialele, folosind termeni precum \u201erezonan\u021bele Fabry-P\u00e9rot\u201d, \u201emoduri proprii\u201d \u0219i diverse c\u00e2mpuri radiofonice \u00een volum. Apoi, probabil d\u00e2ndu-\u0219i seama c\u0103 nu \u00een\u021beleg deloc despre ce este vorba, au decis s\u0103 m\u0103 invite la ei acas\u0103, pentru a vedea dezvolt\u0103rile lor \u00een persoan\u0103 \u0219i a m\u0103 convinge c\u0103 func\u021bioneaz\u0103 cu adev\u0103rat. Am b\u0103gat \u00een rucsacul meu fierul de lipit preferat \u0219i am plecat la Sankt Petersburg, la Universitatea Na\u021bional\u0103 de Tehnologii Informa\u021bionale, Mecanic\u0103 \u0219i Optic\u0103 (a\u0219a cum s-a dovedit, acolo se preg\u0103tesc nu doar programatori).
\n\"Analiz\u0103m
\n
\nLa fa\u021ba locului, am fost \u00eent\u00e2mpinat cu c\u0103ldur\u0103 \u0219i, dintr-o dat\u0103, mi-au oferit un loc de munc\u0103, impresiona\u021bi fiind de cuvette mea cu fire \u0219i necesit\u00e2nd o persoan\u0103 pentru a crea altele noi. \u00cen schimb, au promis s\u0103-mi explice \u00een detaliu tot ce m\u0103 intereseaz\u0103 \u0219i s\u0103 urmez un curs de formare \u00een radiofizic\u0103 \u0219i RMN, care a \u00eenceput din \u00eent\u00e2mplare exact \u00een acel an. Pasiunea mea pentru cunoa\u0219tere a \u00eenvins \u0219i, pe parcursul unui an, am \u00eenv\u0103\u021bat, am realizat proiecte \u0219i am lucrat, afl\u00e2nd constant lucruri noi despre istoria rezonan\u021bei magnetice, precum \u0219i despre starea actual\u0103 a \u0219tiin\u021bei \u00een acest domeniu, pe care le voi \u00eemp\u0103rt\u0103\u0219i aici.<\/p>\n

La baza metodei de \u00eembun\u0103t\u0103\u021bire propus\u0103 a RMN-ului, investigat\u0103 \u00een studiile \u0219tiin\u021bifice men\u021bionate, se afl\u0103 a\u0219a-numitele \u201emetamateriale\u201d. Metamaterialele, ca multe alte descoperiri, datoreaz\u0103 apari\u021bia lor solu\u021biilor nea\u0219teptate, ob\u021binute \u00een urma cercet\u0103rilor teoretice. Scientistul sovietic, Viktor Veselago, \u00een 1967, lucr\u00e2nd la un model teoretic, a prezis existen\u021ba materialelor cu un coeficient de refrac\u021bie negativ. A\u0219a cum a\u021bi \u00een\u021beles, este vorba despre optic\u0103, iar m\u0103rimea acestui coeficient, grosso modo, indic\u0103 c\u00e2t de mult \u00ee\u0219i va schimba direc\u021bia lumina, trec\u00e2nd prin limita dintre medii diferite, precum aerul \u0219i apa. Este u\u0219or s\u0103 te convingi c\u0103 a\u0219a se \u00eent\u00e2mpl\u0103 cu adev\u0103rat:
\n\"Analiz\u0103m
\nUn experiment simplu cu un laser \u0219i un acvariu, demonstr\u00e2nd refrac\u021bia luminii.<\/p>\n

Un fapt interesant care poate fi extras dintr-un astfel de experiment este c\u0103 un fascicul nu poate fi refractat \u00een aceea\u0219i direc\u021bie din care a c\u0103zut pe limita de separa\u021bie, indiferent de c\u00e2t de mult ar \u00eencerca experimentatorul. Acest experiment a fost realizat cu toate substan\u021bele \u00eent\u00e2lnite \u00een natur\u0103, \u00eens\u0103 fasciculul s-a refractat cu \u00eenc\u0103p\u0103\u021b\u00e2nare doar \u00eentr-o singur\u0103 direc\u021bie. Matematic, aceasta \u00eenseamn\u0103 c\u0103 indicele de refrac\u021bie, precum \u0219i componentele sale, permitivitatea electric\u0103 \u0219i permeabilitatea magnetic\u0103, sunt pozitive, \u0219i nu s-a observat niciodat\u0103 altceva. Cel pu\u021bin, p\u00e2n\u0103 c\u00e2nd V. Veselago a decis s\u0103 studieze aceast\u0103 problem\u0103 \u0219i a demonstrat c\u0103, teoretic, nu exist\u0103 niciun motiv pentru care indicele de refrac\u021bie s\u0103 nu fie negativ.
\n\"Analiz\u0103m
\nImagine de pe Wiki, care arat\u0103 diferen\u021ba dintre medii cu un indice de refrac\u021bie pozitiv \u0219i unul negativ. A\u0219a cum vedem, lumina se comport\u0103 complet neobi\u0219nuit, comparativ cu experien\u021ba noastr\u0103 cotidian\u0103.<\/p>\n

V. Veselago a \u00eencercat mult timp s\u0103 g\u0103seasc\u0103 dovezi despre existen\u021ba materialelor cu un indice de refrac\u021bie negativ, \u00eens\u0103 c\u0103ut\u0103rile nu au avut succes, iar munca sa a fost uitat\u0103 pe nedrept. Abia la \u00eenceputul secolului urm\u0103tor au fost create artificial structuri compozite care realizeaz\u0103 propriet\u0103\u021bile descrise, dar nu \u00een domeniul optical, ci \u00eentr-un interval de frecven\u021be mai joase, \u00een domeniul microundelor. Aceasta a fost o cotitur\u0103, deoarece \u00eens\u0103\u0219i posibilitatea existen\u021bei unor astfel de materiale deschidea noi perspective. De exemplu - crearea superlinzelor<\/a><\/noindex>, capabile s\u0103 m\u0103reasc\u0103 obiecte chiar mai mici dec\u00e2t lungimea undei de lumin\u0103. Sau - acoperiri invizibile absolute, visul tuturor militarilor. Au fost aduse modific\u0103ri serioase \u00een teorie, lu\u00e2nd \u00een considerare noile date. Cheia succesului a fost utilizarea structurilor ordonate din elemente rezonatoare - metaatomii, ale c\u0103ror dimensiuni sunt mult mai mici dec\u00e2t lungimea undei de radia\u021bie cu care interac\u021bioneaz\u0103. Structura ordonat\u0103 din metaatomi este un compozit artificial numit metamaterial. <\/p>\n

Implementarea practic\u0103 a metamaterialelor este chiar ast\u0103zi o provocare tehnologic\u0103, deoarece dimensiunea particulelor rezonatoare trebuie s\u0103 fie semnificativ mai mic\u0103 dec\u00e2t lungimea de und\u0103 a radia\u021biei electromagnetice. Pentru domeniul optic (unde lungimea de und\u0103 este \u00een nanometri), astfel de tehnologii se afl\u0103 pe marginea posibilit\u0103\u021bilor progresului. Prin urmare, nu este surprinz\u0103tor c\u0103 primii reprezentan\u021bi ai conceptului de metamateriale au fost crea\u021bi pentru unde electromagnetice relativ mai lungi din domeniul radio (care au lungimi mai familiare, de la mm la m). Ceea ce este remarcabil \u0219i totodat\u0103 un dezavantaj al oric\u0103rui metamaterial este natura rezonatoare a elementelor care \u00eel compun. Un metamaterial poate manifesta propriet\u0103\u021bile sale extraordinare doar la frecven\u021be specifice.
\nFrecven\u021be limitate.<\/b>Prin urmare, de exemplu, c\u00e2nd ve\u021bi vedea din nou ceva de genul unei super-blocatoare de sunet pe baza metamaterialelor, \u00eentreba\u021bi-v\u0103 ce gam\u0103 de frecven\u021be blocheaz\u0103 de fapt.<\/p>\n

\n\"Analiz\u0103m
\nExemple tipice de metamateriale care permit interac\u021biunea cu undele electromagnetice. Structurile din conductori nu sunt altceva dec\u00e2t mici rezonatoare, circuite LC, formate prin pozi\u021bia spa\u021bial\u0103 a conductorilor. <\/p>\n

A trecut pu\u021bin timp de la apari\u021bia conceptului de metamateriale \u0219i primele sale realiz\u0103ri, iar oamenii au \u00eenceput s\u0103 le utilizeze \u00een IRM. Principala problem\u0103 a metamaterialelor - gama de lucru restr\u00e2ns\u0103 - nu este o problem\u0103 \u00een IRM, unde toate procesele au loc practic la o singur\u0103 frecven\u021b\u0103 de rezonan\u021b\u0103 magnetic\u0103 a nucleelor, care se afl\u0103 \u00een domeniul radio. Aici, pute\u021bi crea cu m\u00e2inile voastre meta-atomi \u0219i imediat s\u0103 vede\u021bi ce rezultate ob\u021bine\u021bi \u00een imagini. Unele dintre primele func\u021bii pe care cercet\u0103torii le-au implementat \u00een IRM folosind metamateriale au fost super-obi\u0219nuitele \u0219i endoscoapele.<\/p>\n

\"Analiz\u0103m
\n\u00cen partea st\u00e2ng\u0103 sub litera a) este prezentat\u0103 superlens\u0103, const\u00e2nd dintr-o re\u021bea tridimensional\u0103 de rezonatori pe pl\u0103ci de circuit imprimate. Fiecare rezonator este un inel metalic deschis, cu un condensator lipit, form\u00e2nd un circuit LC ajustat pe frecven\u021ba RMN. Mai jos este un exemplu al acestei structuri din metamaterie plasate \u00eentre picioarele pacientului, aflat \u00een procesul de tomografie, \u0219i imaginile ob\u021binute ulterior. Dac\u0103 nu ai evitat s\u0103 cite\u0219ti articolul meu anterior despre RMN, atunci \u0219tii deja c\u0103 pentru a ob\u021bine o imagine a unei anumite p\u0103r\u021bi a corpului pacientului este necesar s\u0103 se colecteze semnale slabe, care se sting rapid, de la nucleu cu ajutorul unei antene plasate aproape - bobina. <\/p>\n

Superlensa din metamaterie permite extinderea domeniului de ac\u021biune al bobinei standard. De exemplu, permite vizualizarea ambelor picioare ale pacientului simultan, \u00een loc de unul singur. Din p\u0103cate, pozi\u021bia superlinzei trebuie aleas\u0103 \u00eentr-un mod specific pentru a manifesta cel mai bine efectul, iar fabricarea sa este destul de costisitoare. Dac\u0103 \u00eenc\u0103 nu ai \u00een\u021beles de ce aceast\u0103 lentil\u0103 se nume\u0219te super-, uit\u0103-te la dimensiunile ei \u00een fotografie, apoi realizeaz\u0103 c\u0103 func\u021bioneaz\u0103 la o lungime de und\u0103 de aproximativ cinci metri!<\/p>\n

Sub litera b) este demonstrat\u0103 construc\u021bia endoscopului. Practic, endoscopul pentru RMN este un ansamblu de fire paralele, care joac\u0103 rolul unui ghid de und\u0103. Acesta permite dispersarea regional\u0103 a zonei din care bobina prime\u0219te semnal de la nuclei \u0219i a bobinei \u00een sine la o distan\u021b\u0103 apreciabil\u0103 \u2013 astfel \u00eenc\u00e2t antena de recep\u021bie poate fi chiar amplasat\u0103 \u00een afara criostatului tomografului, departe de c\u00e2mpul magnetic constant. \u00cen imaginile de mai jos ale sec\u021biunii b), sunt prezentate fotografii ob\u021binute pentru un rezervor special umplut cu lichid - un fantom. Diferen\u021ba dintre ele este c\u0103 imaginile etichetate \u201eendoscop\u201d au fost ob\u021binute c\u00e2nd bobina se afla la o distan\u021b\u0103 considerabil\u0103 de fantom, unde f\u0103r\u0103 endoscop semnalele de la nuclei nu ar fi putut fi detectate deloc.<\/p>\n

Dac\u0103 vorbim despre una dintre cele mai promi\u021b\u0103toare aplica\u021bii ale metamaterialelor \u00een RMN, care este cea mai apropiat\u0103 de o implementare practic\u0103 (\u00een care m-am implicat, \u00een cele din urm\u0103) \u2013 este crearea de bobine wireless. Este important s\u0103 clarific\u0103m c\u0103 nu ne referim la Bluetooth sau la orice alt\u0103 tehnologie wireless de transmitere a datelor. \u00abWireless\u00bb \u00een acest caz \u00eenseamn\u0103 existen\u021ba unei conexiuni inductive sau capacitive \u00eentre dou\u0103 structuri rezonante \u2013 antena de transmisie \u0219i recep\u021bie, precum \u0219i metamaterialul. \u00cen concept, acest lucru arat\u0103 a\u0219a:<\/p>\n

\"Analiz\u0103m
\nLa st\u00e2nga este ar\u0103tat cum decurge \u00een general procedura RMN: pacientul se afl\u0103 \u00een interiorul criostatului \u00een zona unui c\u00e2mp magnetic static omogen. \u00cen tunelul tomografului este montat\u0103 o anten\u0103 mare, numit\u0103 \u00abcu\u0219c\u0103 de pas\u0103re\u00bb. O anten\u0103 de aceast\u0103 configura\u021bie permite rotirea vectorului c\u00e2mpului magnetic de radiofrecven\u021b\u0103 cu frecven\u021ba precesiei nucleelor de hidrogen (pentru ma\u0219inile clinice, aceasta variaz\u0103 de obicei \u00eentre 40 \u0219i 120 MHz, \u00een func\u021bie de m\u0103rimea c\u00e2mpului magnetic static, de la 1T p\u00e2n\u0103 la 3T, respectiv), for\u021b\u00e2ndu-le s\u0103 absoarb\u0103 energia \u0219i apoi s\u0103 emit\u0103 \u00eenapoi. S\u0103gnalul de r\u0103spuns de la nucleu este foarte slab \u0219i, p\u00e2n\u0103 ajunge la conectorii antenei mari, se va atenua inevitabil. Din acest motiv, \u00een RMN se utilizeaz\u0103 bobine locale, plasate aproape de zon\u0103. \u00cen imaginea din centru, de exemplu, este prezentat\u0103 o situa\u021bie tipic\u0103 de scanare a genunchiului. Folosind metamateriale, putem crea un rezonator care va fi conectat inductiv la cu\u0219ca de pas\u0103re. Este suficient s\u0103 plas\u0103m un astfel de dispozitiv l\u00e2ng\u0103 zona dorit\u0103 de pe corpul pacientului, iar semnalul de acolo va fi recep\u021bionat la fel de bine ca \u0219i de o bobin\u0103 local\u0103! \u00cen caz de succes al implement\u0103rii conceptului, pacien\u021bii nu vor mai fi nevoi\u021bi s\u0103 se \u00eencurce \u00een fire, iar procedura de diagnosticare RMN va deveni mai confortabil\u0103.<\/p>\n

Exact un astfel de dispozitiv am \u00eencercat s\u0103 creez la \u00eenceput, scufund\u00e2nd fire \u00een ap\u0103 \u0219i \u00eencerc\u00e2nd s\u0103 scanez un portocal. Firele scufundate \u00een ap\u0103 din prima imagine a acestui articol sunt nimic altceva dec\u00e2t meta-atomi, fiecare dintre ei fiind un dipol cu jum\u0103tate de und\u0103 - una dintre cele mai cunoscute construc\u021bii de antene, cunoscut\u0103 tuturor celor pasiona\u021bi de radio.
\n\u00cei scufund\u0103 \u00een ap\u0103 nu pentru a preveni arderea \u00een RMN (de\u0219i \u0219i pentru asta), ci pentru a reduce lungimea lor de rezonan\u021b\u0103 exact cu o valoare egal\u0103 cu r\u0103d\u0103cina p\u0103trat\u0103 a permeabilit\u0103\u021bii di electrice a apei.
\n\"Analiz\u0103m
\nAceast\u0103 tehnic\u0103 este folosit\u0103 de mult timp \u00een radioreceptoare, \u00eenf\u0103\u0219ur\u00e2nd fir pe un bloc de ferit\u0103 - a\u0219a-numita anten\u0103 din ferit\u0103. Doar c\u0103 ferita are o permeabilitate magnetic\u0103, nu di electric\u0103, ceea ce func\u021bioneaz\u0103 la fel, permi\u021b\u00e2nd astfel reducerea dimensiunilor rezonante ale antenei. \u00cen RMN, din p\u0103cate, ferita nu poate fi folosit\u0103, deoarece este magnetic\u0103. Apa este o alternativ\u0103 ieftin\u0103 \u0219i accesibil\u0103.<\/p>\n

Clar c\u0103, pentru calculele tuturor acestor lucruri, trebuie s\u0103 construim modele matematice complexe, care s\u0103 considere interdependen\u021bele dintre elementele rezonante, parametrii mediului \u0219i sursele de radia\u021bie... sau putem beneficia de roadele progresului \u0219i de software-ul pentru modelare electromagnetic\u0103 numeric\u0103, cu care oricine, inclusiv un elev, se poate descurca u\u0219or (exemple str\u0103lucitoare - CST, HFSS). Software-ul permite crearea de modele 3D ale rezonatoarelor, antenelor, circuitelor electrice, ad\u0103ug\u00e2nd oameni - de fapt, orice exist\u0103, \u00eentrebarea este doar despre imagina\u021bie \u0219i capacit\u0103\u021bile de calcul disponibile. Modelele construite sunt \u00eemp\u0103r\u021bite \u00een re\u021bele, \u00een nodurile c\u0103rora se rezolv\u0103 celebrele ecua\u021bii ale lui Maxwell.
\nDe exemplu, modelarea c\u00e2mpului magnetic de radiofrecven\u021b\u0103 \u00een interiorul antenei de tip cuib de p\u0103ianjen men\u021bionat\u0103 anterior:<\/p>\n

\"Analiz\u0103m
\nImediat devine destul de evident cum se rote\u0219te c\u00e2mpul. \u00cen partea st\u00e2ng\u0103 este situa\u021bia c\u00e2nd \u00een interiorul antenei este o cutie cu ap\u0103, iar \u00een partea dreapt\u0103 - c\u00e2nd aceea\u0219i cutie este pe un rezonator din fire cu lungimea rezonant\u0103. Se poate observa cum c\u00e2mpul magnetic este semnificativ amplificat datorit\u0103 firelor. Dup\u0103 ce am \u00eenv\u0103\u021bat CST \u0219i am optimizat acolo construc\u021bia mea, am realizat din nou un metamaterial care a reu\u0219it cu adev\u0103rat s\u0103 amplifice semnalul \u00een tomograful RMN clinic standard de 1,5T. Acesta a fost, de asemenea, o cutie (de fapt mai frumoas\u0103, din plexiglas), umplut\u0103 cu ap\u0103 \u0219i un ansamblu de fire. De data aceasta, structura a fost optimizat\u0103 din punctul de vedere al condi\u021biilor de rezonan\u021b\u0103, respectiv: selec\u021bia lungimii firelor, pozi\u021bionarea lor, precum \u0219i cantitatea de ap\u0103. Iat\u0103 ce a rezultat cu ro\u0219ia:
\n\"Analiz\u0103m
\nPrima scanare a ro\u0219iei a fost efectuat\u0103 cu o anten\u0103 mare. \u00cen rezultat, am ob\u021binut doar zgomot cu contururi abia vizibile. A doua oar\u0103, am plasat fructul pe o structur\u0103 de rezonan\u021b\u0103 proasp\u0103t coapt\u0103. Nu am construit h\u0103r\u021bi colorate sau ceva similar, deoarece efectul este evident. Astfel, din experien\u021ba mea, de\u0219i am investit mult timp, am dovedit c\u0103 conceptul func\u021bioneaz\u0103. <\/p>\n

\u00cen\u021beleg ce g\u00e2ndi\u021bi \u2014 portocale, ro\u0219ii \u2014 acestea nu sunt, unde sunt testele pe oameni?
\nEle au fost efectuate<\/noindex>:
\n\"Analiz\u0103m
\nM\u00e2na unui voluntar, care trece printr-un RMN, este a\u0219ezat\u0103 pe acea\u0219i cutie. De fapt, apa din cutie, deoarece con\u021bine hidrogen, este de asemenea foarte vizibil\u0103. \u00cent\u0103rirea semnalului are loc \u00een zona \u00eencheieturii a\u0219ezate pe rezonator, \u00een timp ce celelalte p\u0103r\u021bi ale corpului sunt vizibil mai pu\u021bin. Este clar c\u0103 un efect similar, poate chiar mai bun, se poate ob\u021bine \u0219i folosind bobine clinice standard. Dar simplul fapt c\u0103 se pot face asemenea lucruri, prin combinarea spatial\u0103 a apei \u0219i cablurilor, \u00eembin\u00e2ndu-le \u00eentr-un mod adecvat, este uimitor. Mai surprinz\u0103tor este c\u0103 aceste cuno\u0219tin\u021be pot fi ob\u021binute prin studiul unor fenomene aparent nesemnificative, cum ar fi refrac\u021bia luminii. <\/p>\n

Pentru cei care \u00eenc\u0103 nu s-au s\u0103turat<\/b>\u00cen prezent, structura cutiei cu ap\u0103 a fost deja \u00eembun\u0103t\u0103\u021bit\u0103. Acum este pur \u0219i simplu un circuit imprimat plat, care permite localizarea c\u00e2mpului magnetic al antenei externe mari \u00een jurul s\u0103u. De asemenea, zona sa de lucru este mai mare dec\u00e2t cea a structurii anterioare:
\n\"Analiz\u0103m
\nBandele colorate arat\u0103 intensitatea c\u00e2mpului magnetic deasupra structurii atunci c\u00e2nd este excitata de o surs\u0103 extern\u0103 de unde electromagnetice. Structura plat\u0103 reprezint\u0103 o linie de transmisie tipic\u0103, cunoscut\u0103 \u00een domeniul radio, dar poate fi considerat\u0103 \u0219i un metamaterial pentru RMN. Aceast\u0103 \u201ebobin\u0103 f\u0103r\u0103 fir\u201d poate concura deja cu bobinele standard \u00een ceea ce prive\u0219te uniformitatea c\u00e2mpului generat la o anumit\u0103 ad\u00e2ncime \u00een obiectul scanat:
\n\"Analiz\u0103m
\nAnima\u021bia arat\u0103 strat cu strat o hart\u0103 colorat\u0103 a semnalului \u00een interiorul unei cutii cu ap\u0103 \u00een RMN. Culoarea reprezint\u0103 intensitatea semnalelor provenite de la nucleele de hidrogen. \u00cen col\u021bul din st\u00e2nga sus, segmentul unei bobine standard pentru scanarea spatelui este folosit ca receptor. Col\u021bul din st\u00e2nga jos \u2014 c\u00e2nd cutia este a\u0219ezat\u0103 pe un rezonator de tip plac\u0103 de circuit. \u00cen dreapta jos \u2014 semnalul este recep\u021bionat de o anten\u0103 mare integrat\u0103 \u00een tunelul tomografului. Am comparat uniformitatea semnalului \u00een zona delimitat\u0103 cu un dreptunghi. La o anumit\u0103 \u00een\u0103l\u021bime, metamatereialul func\u021bioneaz\u0103 mai bine dec\u00e2t bobina \u00een ceea ce prive\u0219te uniformitatea semnalului. Pentru sarcinile clinice, aceasta poate s\u0103 nu fie o realizare semnificativ\u0103, dar atunci c\u00e2nd se discut\u0103 despre instala\u021biile \u0219tiin\u021bifice RMN, unde se scaneaz\u0103 \u0219oareci, aceasta poate ajuta la ob\u021binerea unui plus de semnal \u0219i la reducerea puterii necesare impulsurilor radio de excita\u021bie. <\/p>\n

\nDespre \u201e\u00eembun\u0103t\u0103\u021biri de dou\u0103 ori\u201d la \u00eenceputul articolului \u2014 bine\u00een\u021beles, aceasta este \u00eenc\u0103 un fruct al dragostei ne\u00eemp\u0103rt\u0103\u021bite a jurnali\u0219tilor pentru oameni de \u0219tiin\u021b\u0103, dar la fel de gre\u0219it ar fi s\u0103 spunem c\u0103 sunt studii goale, lucru confirmat de interesul pentru acest subiect \u00een grupurile de cercetare din \u00eentreaga lume. Este surprinz\u0103tor, dar se lucreaz\u0103 \u0219i la noi \u00een Rusia, de\u0219i, baz\u00e2ndu-m\u0103 pe experien\u021ba mea pur personal\u0103, aceasta este mai degrab\u0103 o excep\u021bie rar\u0103. Exist\u0103 \u00eenc\u0103 multe probleme nerezolvate legate de utilizarea metamaterealor \u00een RMN. Pe l\u00e2ng\u0103 localizarea c\u00e2mpurilor magnetice pentru ob\u021binerea unor imagini bune, nu trebuie uitate c\u00e2mpurile electrice care duc la \u00eenc\u0103lzirea \u021besuturilor \u0219i absorb\u021bia de c\u0103tre \u021besuturile pacien\u021bilor din timpul examin\u0103rii a energiei c\u00e2mpului radiofrecven\u021bei. Aceste aspecte necesit\u0103 un control special, care devine mult mai complicat atunci c\u00e2nd se utilizeaz\u0103 rezonatoare pentru localizarea c\u00e2mpurilor. Deocamdat\u0103, metamatereialele pentru RMN r\u0103m\u00e2n \u00een cadrul cercet\u0103rilor \u0219tiin\u021bifice, dar rezultatele ob\u021binute sunt deja foarte interesante \u0219i este posibil ca, \u00een viitor, procedura RMN s\u0103 se \u00eembun\u0103t\u0103\u021beasc\u0103 datorit\u0103 lor, devenind mai rapid\u0103 \u0219i mai sigur\u0103.
\n
Sursa: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u041c\u0438\u043c\u043e \u0443\u0445\u0430 \u043f\u0440\u043e\u0441\u0432\u0438\u0441\u0442\u0435\u043b\u0430 \u043e\u0442\u0432\u0435\u0440\u0442\u043a\u0430. \u0421 \u0433\u0440\u043e\u043c\u043a\u0438\u043c \u0437\u0432\u043e\u043d\u043e\u043c \u043e\u043d\u0430 \u0437\u0430\u043c\u0435\u0440\u043b\u0430 \u043d\u0430 \u043a\u043e\u0440\u043f\u0443\u0441\u0435 \u043a\u0440\u0438\u043e\u0441\u0442\u0430\u0442\u0430. \u0427\u0435\u0440\u0442\u044b\u0445\u043d\u0443\u0432\u0448\u0438\u0441\u044c \u043f\u0440\u043e \u0441\u0435\u0431\u044f, \u044f \u0440\u0435\u0448\u0438\u043b \u0432\u0437\u044f\u0442\u044c \u043f\u0435\u0440\u0435\u0440\u044b\u0432. \u041e\u0442\u043a\u0440\u0443\u0447\u0438\u0432\u0430\u0442\u044c \u0431\u043e\u043b\u0442\u044b \u0432 \u043c\u0430\u0433\u043d\u0438\u0442\u043d\u043e\u043c \u043f\u043e\u043b\u0435 \u0432\u0435\u043b\u0438\u0447\u0438\u043d\u043e\u0439 1.5 \u0442\u0435\u0441\u043b\u0430, \u043f\u0440\u0438 \u043f\u043e\u043c\u043e\u0449\u0438 \u0441\u0442\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u0433\u043e \u0438\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043c\u0435\u043d\u0442\u0430 \u2014 \u0442\u0430\u043a \u0441\u0435\u0431\u0435 \u0437\u0430\u0442\u0435\u044f. \u041f\u043e\u043b\u0435 \u043a\u0430\u043a \u043d\u0435\u0432\u0438\u0434\u0438\u043c\u044b\u0439 \u043f\u0440\u043e\u0442\u0438\u0432\u043d\u0438\u043a \u043f\u043e\u0441\u0442\u043e\u044f\u043d\u043d\u043e \u043f\u044b\u0442\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u0432\u044b\u0440\u0432\u0430\u0442\u044c \u0438\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043c\u0435\u043d\u0442 \u0438\u0437 \u0440\u0443\u043a, \u0441\u043e\u0440\u0438\u0435\u043d\u0442\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u0442\u044c \u0435\u0433\u043e \u0432\u0434\u043e\u043b\u044c \u0441\u0432\u043e\u0438\u0445 \u0441\u0438\u043b\u043e\u0432\u044b\u0445 \u043b\u0438\u043d\u0438\u0439 \u0438 \u0443\u0441\u0442\u0440\u0435\u043c\u0438\u0442\u044c \u043a\u0430\u043a \u043c\u043e\u0436\u043d\u043e […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":23934,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[688],"tags":[],"class_list":["post-32089","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-administrirovanie"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\n","aioseo_head_json":{"title":"\ud83e\udd47Analiz\u0103m tomograful cu rezonan\u021b\u0103 magnetic\u0103 II: Metamatereaile \u00een RMN | ProHoster","description":"O \u0219urubelni\u021b\u0103 a trecut pe l\u00e2ng\u0103 ureche.","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/blog\/administrirovanie\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"ro_RO","og:site_name":"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b","og:type":"article","og:title":"\ud83e\udd47\u0420\u0430\u0437\u0431\u0438\u0440\u0430\u0435\u043c \u043c\u0430\u0433\u043d\u0438\u0442\u043d\u043e-\u0440\u0435\u0437\u043e\u043d\u0430\u043d\u0441\u043d\u044b\u0439 \u0442\u043e\u043c\u043e\u0433\u0440\u0430\u0444 II: \u041c\u0435\u0442\u0430\u043c\u0430\u0442\u0435\u0440\u0438\u0430\u043b\u044b \u0432 \u041c\u0420\u0422 | ProHoster","og:description":"\u041c\u0438\u043c\u043e \u0443\u0445\u0430 \u043f\u0440\u043e\u0441\u0432\u0438\u0441\u0442\u0435\u043b\u0430 \u043e\u0442\u0432\u0435\u0440\u0442\u043a\u0430.","og:url":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/blog\/administrirovanie\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","og:image":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:secure_url":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:width":350,"og:image:height":350,"article:published_time":"2019-10-31T18:45:07+00:00","article:modified_time":"2019-10-31T18:45:07+00:00","article:publisher":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster","article:author":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster"},"aioseo_meta_data":{"post_id":"32089","title":null,"description":null,"keywords":null,"keyphrases":null,"primary_term":null,"canonical_url":null,"og_title":null,"og_description":null,"og_object_type":"default","og_image_type":"default","og_image_url":null,"og_image_width":null,"og_image_height":null,"og_image_custom_url":null,"og_image_custom_fields":null,"og_video":null,"og_custom_url":null,"og_article_section":null,"og_article_tags":null,"twitter_use_og":false,"twitter_card":"default","twitter_image_type":"default","twitter_image_url":null,"twitter_image_custom_url":null,"twitter_image_custom_fields":null,"twitter_title":null,"twitter_description":null,"schema":{"blockGraphs":[],"customGraphs":[],"default":{"data":{"Article":[],"Course":[],"Dataset":[],"FAQPage":[],"Movie":[],"Person":[],"Product":[],"ProductReview":[],"Car":[],"Recipe":[],"Service":[],"SoftwareApplication":[],"WebPage":[]},"graphName":"","isEnabled":true},"graphs":[]},"schema_type":null,"schema_type_options":null,"pillar_content":false,"robots_default":true,"robots_noindex":false,"robots_noarchive":false,"robots_nosnippet":false,"robots_nofollow":false,"robots_noimageindex":false,"robots_noodp":false,"robots_notranslate":false,"robots_max_snippet":null,"robots_max_videopreview":null,"robots_max_imagepreview":"large","priority":null,"frequency":null,"local_seo":null,"seo_analyzer_scan_date":"2026-01-21 09:12:24","breadcrumb_settings":null,"limit_modified_date":false,"reviewed_by":null,"ai":null,"created":"2021-03-01 03:04:41","updated":"2026-01-21 09:12:24","focus_keyword":null,"additional_keywords":null,"truseo_locale":null},"gt_translate_keys":[{"key":"link","format":"url"}],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/32089","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=32089"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/32089\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/media\/23934"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=32089"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=32089"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=32089"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}