ఒక స్క్రూడ్రైవర్ నా చెవిని దాటి ఈల వేసింది. బిగ్గరగా రింగింగ్ సౌండ్‌తో, ఆమె క్రయోస్టాట్ శరీరంపై స్తంభించిపోయింది. నన్ను నేను తిట్టుకుంటూ విశ్రాంతి తీసుకోవాలని నిర్ణయించుకున్నాను. ఉక్కు సాధనాన్ని ఉపయోగించి 1.5 టెస్లా అయస్కాంత క్షేత్రంలో బోల్ట్‌లను విప్పడం మంచిది కాదు. ఫీల్డ్, ఒక అదృశ్య శత్రువు వలె, నిరంతరం చేతుల నుండి పరికరాన్ని లాక్కోవడానికి ప్రయత్నిస్తుంది, దాని శక్తి రేఖల వెంట ఓరియంట్ మరియు సూపర్ కండక్టర్ నుండి క్లోజ్డ్ సర్కిల్‌లో నడుస్తున్న ఎలక్ట్రాన్‌లకు వీలైనంత దగ్గరగా మళ్లిస్తుంది. అయితే, మీరు నిజంగా చాలా సంవత్సరాల క్రితం ఆమ్లీకృత సమ్మేళనాలను ఓడించాల్సిన అవసరం ఉంటే, చాలా ఎంపిక లేదు. నేను కంప్యూటర్ వద్ద కూర్చుని వార్తల ఫీడ్ ద్వారా అలవాటుగా స్క్రోల్ చేసాను. "రష్యన్ శాస్త్రవేత్తలు MRIని 2 రెట్లు మెరుగుపరిచారు!" - అనుమానాస్పద శీర్షికను చదవండి.
సుమారు ఒక సంవత్సరం క్రితం, మేము మరియు అతని పని యొక్క సారాంశాన్ని అర్థం చేసుకున్నాడు. ఈ కథనాన్ని చదవడానికి ముందు మీరు ఆ విషయం గురించి మీ జ్ఞాపకశక్తిని రిఫ్రెష్ చేయాలని నేను గట్టిగా సిఫార్సు చేస్తున్నాను.
నేడు రష్యాలో చారిత్రక కారణాలతో సహా వివిధ కారణాల వల్ల హై-ఫీల్డ్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ స్కానర్‌ల వంటి సంక్లిష్ట పరికరాల ఉత్పత్తి. అయితే, మీరు పెద్ద నగరంలో నివసిస్తుంటే, ఈ రకమైన సేవలను అందించే క్లినిక్‌లను మీరు సులభంగా కనుగొనవచ్చు. అదే సమయంలో, MRI స్కానర్‌ల సముదాయం తరచుగా USA మరియు యూరప్ నుండి దిగుమతి చేసుకున్న ఉపయోగించిన పరికరాల ద్వారా సూచించబడుతుంది మరియు మీరు అకస్మాత్తుగా MRI ఉన్న క్లినిక్‌ని సందర్శించవలసి వస్తే, పరికరం యొక్క అందమైన రూపాన్ని చూసి మోసపోకండి - అది రెండవ దశాబ్దంలో ఉండవచ్చు. తత్ఫలితంగా, అటువంటి పరికరాలు కొన్నిసార్లు విచ్ఛిన్నమవుతాయి మరియు చాలా కాలం పాటు విరిగిన టోమోగ్రాఫ్‌లను సేవకు తిరిగి ఇచ్చే వ్యక్తులలో నేను ఒకడిని, తద్వారా రోగులు రోగనిర్ధారణకు లోనవుతారు మరియు యజమానులు లాభం పొందగలరు.
ఒక మంచి రోజు వరకు, అపారమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలతో ప్రమాదకరమైన వినోదాల మధ్య విరామం సమయంలో, నేను న్యూస్ ఫీడ్‌లో ఒక ఆసక్తికరమైన శాసనాన్ని చూశాను: “రష్యన్ శాస్త్రవేత్తలు డచ్ సహచరులతో కలిసి మెటామెటీరియల్స్ ఉపయోగించి." రష్యా పరికరాలపై పరిశోధనలు జరుపుతోందని ప్రత్యేకంగా చెప్పనవసరం లేదు, దాని ఉత్పత్తి ఎప్పుడూ ప్రావీణ్యం పొందలేదు, నాకు చాలా వివాదాస్పదంగా అనిపించింది. ప్రతి ఒక్కరూ ఇప్పటికే విసుగు చెంది ఉన్న "నానోటెక్నాలజీ" వంటి అపారమయిన శాస్త్రీయ బజ్‌వర్డ్‌లతో ఇది మరొక రౌండ్ గ్రాంట్లు మాత్రమే అని నేను నిర్ణయించుకున్నాను. MRI మరియు మెటామెటీరియల్స్‌తో దేశీయ శాస్త్రవేత్తల పనిపై సమాచారం కోసం శోధన, MRI యంత్రం ఎల్లప్పుడూ చేతిలో ఉంటుంది కాబట్టి నేను సులభంగా పునరావృతం చేయగల ఒక సాధారణ ప్రయోగం యొక్క వివరణను కలిగి ఉన్న కథనానికి దారితీసింది.
నుండి చిత్రం , "మెటామెటీరియల్" అని పిలవబడే ఉపయోగించి MRI సిగ్నల్‌ను మెరుగుపరచడానికి అంకితం చేయబడింది. సాధారణ క్లినికల్ 1.5 - థర్మల్ ఉపకరణంలో, రోగికి బదులుగా, మెటామెటీరియల్ నీటి బేసిన్ రూపంలో లోడ్ చేయబడుతుంది, దాని లోపల నిర్దిష్ట పొడవు యొక్క సమాంతర వైర్లు ఉంటాయి. వైర్లపై అధ్యయనం యొక్క వస్తువు ఉంది - ఒక చేప (నిర్జీవం). కుడివైపున ఉన్న చిత్రాలు చేపల MRI చిత్రాలు, హైడ్రోజన్ న్యూక్లియైల సిగ్నల్ తీవ్రతను సూచించే రంగు మ్యాప్ సూపర్‌మోస్ చేయబడింది. చేపలు వైర్లపై పడుకున్నప్పుడు, సిగ్నల్ వాటిని లేకుండా కంటే మెరుగ్గా ఉంటుందని చూడవచ్చు. స్కానింగ్ సమయం రెండు సందర్భాల్లోనూ ఒకే విధంగా ఉంటుంది, ఇది స్కానింగ్ సామర్థ్యం మెరుగుపడిందని రుజువు చేస్తుంది. వ్యాసం కూడా జాగ్రత్తగా చేర్చబడింది
సూత్రం
నేను ఉపయోగించిన టోమోగ్రాఫ్ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని బట్టి వైర్ల పొడవును లెక్కించడానికి. నేను 3D ప్రింటెడ్ ప్లాస్టిక్ ఫాస్టెనర్‌లతో కూడిన క్యూవెట్ మరియు రాగి వైర్ల శ్రేణి నుండి నా మెటామెటీరియల్‌ని తయారు చేసాను:
నా మొదటి మెటామెటీరియల్. ఉత్పత్తి అయిన వెంటనే అది 1 టెస్లా టోమోగ్రాఫ్‌లో ఉంచబడింది. నారింజ స్కాన్ చేయవలసిన వస్తువుగా పనిచేసింది.
అయినప్పటికీ, వాగ్దానం చేయబడిన సిగ్నల్ మెరుగుదలకి బదులుగా, నేను చిత్రాన్ని పూర్తిగా పాడుచేసే కళాఖండాల సమూహాన్ని అందుకున్నాను! నా ఆగ్రహానికి అవధులు లేవు! విషయం పూర్తి చేసిన తర్వాత, నేను వ్యాసం యొక్క రచయితలకు ఒక లేఖ రాశాను, దాని అర్ధాన్ని “ఏమిటి ...?” అనే ప్రశ్నకు తగ్గించవచ్చు.
రచయితలు నాకు చాలా త్వరగా స్పందించారు. ఎవరైనా తమ ప్రయోగాలను పునరావృతం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారని వారు చాలా ఆకట్టుకున్నారు. "ఫ్యాబ్రీ-పెరోట్ రెసొనెన్స్", "ఇంట్రిన్సిక్ మోడ్‌లు" మరియు వాల్యూమ్‌లోని అన్ని రకాల రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ ఫీల్డ్‌లను ఉపయోగించి మెటామెటీరియల్స్ వాస్తవానికి ఎలా పనిచేస్తాయో వివరించడానికి మొదట వారు చాలా కాలం పాటు ప్రయత్నించారు. అప్పుడు, వారు ఏమి మాట్లాడుతున్నారో నాకు అర్థం కాలేదని స్పష్టంగా గ్రహించి, వారు నన్ను సందర్శించడానికి నన్ను ఆహ్వానించాలని నిర్ణయించుకున్నారు, తద్వారా నేను వారి పరిణామాలను ప్రత్యక్షంగా చూడగలిగాను మరియు ఇది ఇప్పటికీ పని చేస్తుందని నిర్ధారించుకోండి. నేను నా వీపున తగిలించుకొనే సామాను సంచిలో నాకు ఇష్టమైన టంకం ఇనుమును విసిరి, సెయింట్ పీటర్స్‌బర్గ్‌కి, నేషనల్ రీసెర్చ్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీస్, మెకానిక్స్ మరియు ఆప్టిక్స్‌కి వెళ్లాను (అది తేలింది, ప్రోగ్రామర్లు మాత్రమే అక్కడ శిక్షణ పొందలేదు).
నేను సైట్‌లో హృదయపూర్వకంగా స్వాగతించబడ్డాను మరియు అకస్మాత్తుగా, వారు నాకు ఉద్యోగం ఇచ్చారు, ఎందుకంటే వైర్‌లతో నా గుంటతో వారు ఆకట్టుకున్నారు మరియు కొత్త వాటిని సృష్టించడానికి వారికి ఒక వ్యక్తి అవసరం. ప్రతిఫలంగా, వారు నాకు ఆసక్తి కలిగించే ప్రతిదాన్ని వివరంగా వివరిస్తారని మరియు రేడియోఫిజిక్స్ మరియు MRI లలో శిక్షణా కోర్సును తీసుకుంటారని వాగ్దానం చేసారు, ఇది అదృష్టవశాత్తూ, సరిగ్గా అదే సంవత్సరం ప్రారంభమైంది. జ్ఞానం కోసం నా దాహం గెలిచింది, ఆపై, ఏడాది పొడవునా, నేను అధ్యయనం చేసాను, ప్రాజెక్ట్‌లు చేసాను మరియు పని చేసాను, మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ చరిత్ర గురించి, అలాగే ఈ ప్రాంతంలోని ఆధునిక విజ్ఞాన స్థితి గురించి క్రమంగా మరింత కొత్త విషయాలను నేర్చుకుంటాను. ఇక్కడ పంచుకోండి.
MRI యొక్క ప్రతిపాదిత మెరుగుదల యొక్క పద్ధతి, మరియు పేర్కొన్న శాస్త్రీయ కథనాలలో అధ్యయనం చేయబడింది, ఇది "మెటామెటీరియల్స్" అని పిలవబడేది. మెటామెటీరియల్స్, అనేక ఇతర ఆవిష్కరణల వలె, సైద్ధాంతిక పరిశోధన ఆధారంగా పొందిన ఊహించని పరిష్కారాలకు వాటి రూపానికి రుణపడి ఉంటాయి. సోవియట్ శాస్త్రవేత్త, విక్టర్ వెసెలాగో, 1967లో, సైద్ధాంతిక నమూనాపై పని చేస్తూ, ప్రతికూల వక్రీభవన సూచికతో పదార్థాల ఉనికిని సూచించారు. మీరు ఇప్పటికే అర్థం చేసుకున్నట్లుగా, మేము ఆప్టిక్స్ గురించి మాట్లాడుతున్నాము మరియు ఈ గుణకం యొక్క విలువ, సుమారుగా చెప్పాలంటే, వివిధ మాధ్యమాల మధ్య సరిహద్దు గుండా వెళుతున్నప్పుడు కాంతి దాని దిశను ఎంత మారుస్తుంది, ఉదాహరణకు గాలి మరియు నీరు. ఇది నిజంగా జరుగుతుందని మీరు సులభంగా మీ కోసం ధృవీకరించవచ్చు:
కాంతి వక్రీభవనాన్ని ప్రదర్శించడానికి లేజర్ పాయింటర్ మరియు అక్వేరియం ఉపయోగించి ఒక సాధారణ ప్రయోగం.
అటువంటి ప్రయోగం నుండి నేర్చుకోగల ఒక ఆసక్తికరమైన వాస్తవం ఏమిటంటే, ప్రయోగికుడు ఎంత ప్రయత్నించినా, పుంజం ఇంటర్‌ఫేస్‌పై ఎక్కడ నుండి పడిందో అదే దిశలో వక్రీభవనం చేయబడదు. ఈ ప్రయోగం సహజంగా లభించే అన్ని పదార్ధాలతో నిర్వహించబడింది, కానీ పుంజం మొండిగా ఒక దిశలో మాత్రమే వక్రీభవనం చెందింది. గణితశాస్త్రపరంగా, దీని అర్థం వక్రీభవన సూచిక, అలాగే దాని పరిమాణాలు, విద్యుద్వాహక మరియు అయస్కాంత పారగమ్యత సానుకూలంగా ఉంటాయి మరియు ఇది ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు. కనీసం V. వెసెలాగో ఈ సమస్యను అధ్యయనం చేయాలని నిర్ణయించుకునే వరకు మరియు సిద్ధాంతపరంగా వక్రీభవన సూచిక ప్రతికూలంగా ఉండకపోవడానికి ఒక్క కారణం కూడా లేదని చూపించింది.
పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ ఇండెక్స్ మీడియా మధ్య వ్యత్యాసాన్ని చూపుతున్న వికీ నుండి చిత్రం. మనం చూస్తున్నట్లుగా, మన రోజువారీ అనుభవంతో పోలిస్తే కాంతి పూర్తిగా అసహజంగా ప్రవర్తిస్తుంది.
V. వెసెలాగో ప్రతికూల వక్రీభవన సూచికతో పదార్థాల ఉనికికి సాక్ష్యాలను కనుగొనడానికి చాలా కాలం పాటు ప్రయత్నించాడు, కానీ శోధన విజయవంతం కాలేదు మరియు అతని పని అనవసరంగా మరచిపోయింది. తరువాతి శతాబ్దం ప్రారంభంలో మాత్రమే, వివరించిన లక్షణాలను గ్రహించిన మిశ్రమ నిర్మాణాలు కృత్రిమంగా సృష్టించబడ్డాయి, కానీ ఆప్టికల్‌లో కాదు, తక్కువ మైక్రోవేవ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో. ఇది ఒక మలుపు, ఎందుకంటే అటువంటి పదార్థాల ఉనికి యొక్క అవకాశం కొత్త అవకాశాలను తెరిచింది. ఉదాహరణకు - సృష్టి , కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం కంటే కూడా చిన్న వస్తువులను పెద్దది చేయగల సామర్థ్యం. లేదా - సంపూర్ణ మభ్యపెట్టే అదృశ్య కవచాలు, అన్ని సైనిక సిబ్బంది కల. కొత్త డేటాను పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి సిద్ధాంతానికి ప్రధాన సవరణలు చేయబడ్డాయి. ప్రతిధ్వని మూలకాల యొక్క ఆర్డర్ నిర్మాణాలను ఉపయోగించడం విజయానికి కీలకం - మెటాటామ్‌లు, వాటి పరిమాణం అవి సంకర్షణ చెందే రేడియేషన్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. మెటా-అణువుల యొక్క ఆర్డర్ నిర్మాణం అనేది మెటామెటీరియల్ అని పిలువబడే ఒక కృత్రిమ మిశ్రమం.
ప్రతిధ్వనించే కణాల పరిమాణం విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం కంటే తక్కువగా ఉండాలి కాబట్టి, నేటికీ మెటామెటీరియల్స్ యొక్క ఆచరణాత్మక అమలు సాంకేతికంగా సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది. ఆప్టికల్ శ్రేణి కోసం (తరంగదైర్ఘ్యం నానోమీటర్లు), అటువంటి సాంకేతికతలు పురోగతిలో ముందంజలో ఉన్నాయి. అందువల్ల, రేడియో పరిధి నుండి సాపేక్షంగా పొడవైన విద్యుదయస్కాంత తరంగాల కోసం మెటామెటీరియల్స్ భావన యొక్క మొదటి ప్రతినిధులు సృష్టించబడటం ఆశ్చర్యకరం కాదు (ఇవి మిమీ నుండి మీ వరకు బాగా తెలిసిన పొడవును కలిగి ఉంటాయి). ప్రధాన లక్షణం మరియు అదే సమయంలో ఏదైనా మెటామెటీరియల్ యొక్క ప్రతికూలత దాని మూలకాల యొక్క ప్రతిధ్వని స్వభావం యొక్క పరిణామం. మెటామెటీరియల్ కొన్ని పౌనఃపున్యాల వద్ద మాత్రమే దాని అద్భుత లక్షణాలను ప్రదర్శించగలదు.
పరిమిత పౌనఃపున్యాలు.కాబట్టి, ఉదాహరణకు, మీరు తదుపరిసారి మెటామెటీరియల్‌ల ఆధారంగా సూపర్-సౌండ్ జామర్ లాంటిది చూసినప్పుడు, అది ఏ ఫ్రీక్వెన్సీ రేంజ్ జామ్ అవుతుందో అడగండి.
విద్యుదయస్కాంత తరంగాలతో పరస్పర చర్యను అనుమతించే మెటామెటీరియల్స్ యొక్క సాధారణ ఉదాహరణలు. కండక్టర్ నిర్మాణాలు చిన్న రెసొనేటర్లు కంటే ఎక్కువ కాదు, కండక్టర్ల ప్రాదేశిక స్థానం ద్వారా ఏర్పడిన LC సర్క్యూట్లు.
మెటామెటీరియల్స్ మరియు వాటి మొదటి అమలుల భావన యొక్క ఆవిర్భావం నుండి కొంచెం సమయం గడిచిపోయింది మరియు ప్రజలు వాటిని MRIలో ఎలా ఉపయోగించాలో కనుగొన్నారు. మెటామెటీరియల్స్ యొక్క ప్రధాన ప్రతికూలత ఏమిటంటే, MRIకి ఇరుకైన ఆపరేటింగ్ పరిధి సమస్య కాదు, ఇక్కడ అన్ని ప్రక్రియలు దాదాపు ఒకే న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఫ్రీక్వెన్సీలో జరుగుతాయి, ఇది రేడియో పరిధిలో ఉంటుంది. ఇక్కడ మీరు మీ స్వంత చేతులతో మెటా-అణువులను సృష్టించవచ్చు మరియు చిత్రాలలో ఏమి జరుగుతుందో వెంటనే చూడవచ్చు. మెటామెటీరియల్‌లను ఉపయోగించి MRIలో పరిశోధకులు అమలు చేసిన మొదటి లక్షణాలలో ఒకటి సూపర్‌లెన్స్‌లు మరియు ఎండోస్కోప్‌లు.
అక్షరం కింద ఎడమ వైపున a) ఒక సూపర్లెన్స్ చూపబడింది, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లపై రెసొనేటర్‌ల యొక్క త్రిమితీయ శ్రేణిని కలిగి ఉంటుంది. ప్రతి రెసొనేటర్ ఒక టంకం కెపాసిటర్‌తో ఒక ఓపెన్ మెటల్ రింగ్, MRI ఫ్రీక్వెన్సీకి ట్యూన్ చేయబడిన LC సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. టోమోగ్రఫీ ప్రక్రియలో ఉన్న రోగి యొక్క కాళ్ళ మధ్య ఈ మెటామెటీరియల్ నిర్మాణాన్ని ఉంచడానికి మరియు తదనుగుణంగా, ఫలిత చిత్రాలకు ఉదాహరణ క్రింద ఉంది. MRIపై నా మునుపటి కథనాన్ని చదవాలనే సలహాను మీరు ఇంతకు ముందు అసహ్యించుకోకుంటే, రోగి శరీరంలోని ఏదైనా భాగం యొక్క చిత్రాన్ని పొందాలంటే, బలహీనమైన, వేగంగా క్షీణిస్తున్న అణు సంకేతాలను దగ్గరగా ఉన్న వాటిని ఉపయోగించి సేకరించడం అవసరమని మీకు ఇప్పటికే తెలుసు. యాంటెన్నా - ఒక కాయిల్.
మెటామెటీరియల్ సూపర్ లెన్స్ ప్రామాణిక కాయిల్ యొక్క చర్య పరిధిని పెంచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ఉదాహరణకు, రోగి యొక్క రెండు కాళ్లను కేవలం ఒకదానికి బదులుగా ఒకేసారి దృశ్యమానం చేయండి. చెడ్డ వార్త ఏమిటంటే, సూపర్లెన్స్ యొక్క స్థానం ఉత్తమ ప్రభావం కోసం ఒక నిర్దిష్ట మార్గంలో ఎంచుకోబడాలి మరియు సూపర్లెన్స్ తయారీకి చాలా ఖరీదైనది. ఈ లెన్స్‌ను సూపర్-ప్రిఫిక్స్ అని ఎందుకు పిలుస్తారో మీకు ఇంకా అర్థం కాకపోతే, ఫోటో నుండి దాని పరిమాణాన్ని అంచనా వేయండి, ఆపై అది ఐదు మీటర్ల తరంగదైర్ఘ్యంతో పనిచేస్తుందని గ్రహించండి!
లేఖ బి) ఎండోస్కోప్ రూపకల్పనను చూపుతుంది. ముఖ్యంగా, MRI ఎండోస్కోప్ అనేది వేవ్‌గైడ్‌గా పనిచేసే సమాంతర వైర్ల శ్రేణి. కాయిల్ న్యూక్లియైల నుండి సిగ్నల్‌ను మరియు కాయిల్‌ను గణనీయమైన దూరం ద్వారా పొందే ప్రాంతాన్ని ప్రాదేశికంగా వేరు చేయడానికి ఇది మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది - స్వీకరించే యాంటెన్నా స్థిరమైన అయస్కాంతానికి దూరంగా టోమోగ్రాఫ్ యొక్క క్రియోస్టాట్ వెలుపల పూర్తిగా ఉంటుంది. ఫీల్డ్. ట్యాబ్ యొక్క దిగువ చిత్రాలు బి) ప్రత్యేక ద్రవంతో నిండిన పాత్ర కోసం పొందిన చిత్రాలను చూపుతాయి - ఒక ఫాంటమ్. వాటి మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, కాయిల్ ఫాంటమ్ నుండి మంచి దూరంలో ఉన్నప్పుడు "ఎండోస్కోప్" అని లేబుల్ చేయబడిన చిత్రాలు పొందబడ్డాయి, ఇక్కడ ఎండోస్కోప్ లేకుండా న్యూక్లియైల నుండి సంకేతాలను గుర్తించడం పూర్తిగా అసాధ్యం.
మేము MRI లో మెటామెటీరియల్స్ యొక్క అప్లికేషన్ యొక్క అత్యంత ఆశాజనకమైన రంగాలలో ఒకటి గురించి మాట్లాడినట్లయితే మరియు దాని ఆచరణాత్మక అమలుకు దగ్గరగా ఉంటుంది (నేను చివరికి ఇందులో పాల్గొన్నాను) వైర్లెస్ కాయిల్స్ యొక్క సృష్టి. మేము ఇక్కడ బ్లూటూత్ లేదా ఇతర వైర్లెస్ డేటా బదిలీ సాంకేతికత గురించి మాట్లాడటం లేదని స్పష్టం చేయడం విలువ. ఈ సందర్భంలో “వైర్లెస్” అంటే రెండు ప్రతిధ్వని నిర్మాణాల యొక్క ప్రేరక లేదా కెపాసిటివ్ కలపడం - ట్రాన్స్‌సీవర్ యాంటెన్నా, అలాగే మెటామెటీరియల్. భావనలో ఇది ఇలా కనిపిస్తుంది:
ఒక MRI ప్రక్రియ సాధారణంగా ఎలా జరుగుతుందో ఎడమవైపు చూపబడింది: రోగి ఏకరీతి స్టాటిక్ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక క్రయోస్టాట్ లోపల పడుకున్నాడు. టోమోగ్రాఫ్ టన్నెల్‌లో "బర్డ్‌కేజ్" అని పిలువబడే పెద్ద యాంటెన్నా అమర్చబడింది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క యాంటెన్నా రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ యొక్క వెక్టర్‌ను హైడ్రోజన్ న్యూక్లియైల ప్రిసెషన్ ఫ్రీక్వెన్సీతో తిప్పడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది (క్లినికల్ మెషీన్‌ల కోసం ఇది సాధారణంగా 40 నుండి 120 MHz వరకు ఉంటుంది, ఇది స్టాటిక్ అయస్కాంత క్షేత్రం 1T నుండి 3T వరకు ఉంటుంది, వరుసగా), ఇవి శక్తిని గ్రహించి, ప్రతిస్పందనగా శక్తిని విడుదల చేస్తాయి. కోర్ల నుండి ప్రతిస్పందన సిగ్నల్ చాలా బలహీనంగా ఉంది మరియు అది పెద్ద యాంటెన్నా యొక్క కండక్టర్లను చేరుకునే సమయానికి, అది తప్పనిసరిగా ఫేడ్ అవుతుంది. ఈ కారణంగా, MRI సిగ్నల్‌లను స్వీకరించడానికి దగ్గరగా ఉండే లోకల్ కాయిల్స్‌ని ఉపయోగిస్తుంది. మధ్యలో ఉన్న చిత్రం, ఉదాహరణకు, ఒక సాధారణ మోకాలి స్కానింగ్ పరిస్థితిని చూపుతుంది. మెటామెటీరియల్‌లను ఉపయోగించి, ఒక రెసొనేటర్‌ను తయారు చేయడం సాధ్యపడుతుంది, అది ఒక బర్డ్‌కేజ్‌కి ప్రేరేపకంగా జతచేయబడుతుంది. రోగి యొక్క శరీరం యొక్క కావలసిన ప్రాంతం దగ్గర అలాంటి వస్తువును ఉంచడం సరిపోతుంది మరియు అక్కడి నుండి సిగ్నల్ స్థానిక కాయిల్ కంటే అధ్వాన్నంగా అందదు! కాన్సెప్ట్ విజయవంతంగా అమలు చేయబడితే, రోగులు ఇకపై వైర్లలో చిక్కుకోవలసిన అవసరం ఉండదు మరియు MRI డయాగ్నస్టిక్ విధానం మరింత సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది.
వైర్‌లను నీటితో నింపడం ద్వారా మరియు నారింజను స్కాన్ చేయడానికి ప్రయత్నించడం ద్వారా నేను ప్రారంభంలో సృష్టించడానికి ప్రయత్నించినది ఇదే. ఈ వ్యాసంలోని మొదటి చిత్రం నుండి నీటిలో ముంచిన వైర్లు మెటా-అణువుల కంటే మరేమీ కాదు, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి సగం-వేవ్ డైపోల్‌ను సూచిస్తాయి - అత్యంత ప్రసిద్ధ యాంటెన్నా డిజైన్లలో ఒకటి, ప్రతి రేడియో ఔత్సాహికులకు సుపరిచితం.
MRIలో మంటలు రాకుండా వాటిని నీటిలో ముంచుతారు (అయితే ఈ ప్రయోజనం కోసం కూడా)), కానీ నీటి యొక్క అధిక విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం కారణంగా, వాటి ప్రతిధ్వని పొడవును సరిగ్గా చతురస్రానికి సమానమైన మొత్తంలో తగ్గించడానికి. నీటి విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క మూలం.
ఈ చిప్ చాలా కాలంగా రేడియో రిసీవర్లలో ఉపయోగించబడింది, ఫెర్రైట్ ముక్కపై వైండింగ్ వైర్ - అని పిలవబడేది. ఫెర్రైట్ యాంటెన్నా. ఫెర్రైట్ మాత్రమే అధిక అయస్కాంత పారగమ్యతను కలిగి ఉంటుంది మరియు విద్యుద్వాహకమైనది కాదు, అయితే, అదే విధంగా పని చేస్తుంది మరియు యాంటెన్నా యొక్క ప్రతిధ్వని కొలతలను తదనుగుణంగా తగ్గించడానికి అనుమతిస్తుంది. దురదృష్టవశాత్తు, మీరు MRIలో ఫెర్రైట్‌ను ఉంచలేరు, ఎందుకంటే... అది అయస్కాంతం. నీరు చౌకైన మరియు అందుబాటులో ఉండే ప్రత్యామ్నాయం.
వీటన్నింటిని లెక్కించడానికి, మీరు ప్రతిధ్వని మూలకాలు, పర్యావరణ పారామితులు మరియు రేడియేషన్ మూలాల మధ్య సంబంధాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకునే సంక్లిష్టమైన గణిత నమూనాలను రూపొందించాలి లేదా సంఖ్యా విద్యుదయస్కాంత కోసం పురోగతి మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ యొక్క ఫలాలను మీరు ఉపయోగించుకోవచ్చు. మోడలింగ్, ఇది పాఠశాల పిల్లవాడు కూడా సులభంగా అర్థం చేసుకోగలడు (అత్యంత అద్భుతమైన ఉదాహరణలు - CST, HFSS). సాఫ్ట్‌వేర్ మిమ్మల్ని రెసొనేటర్లు, యాంటెనాలు, ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌ల యొక్క 3D మోడల్‌లను రూపొందించడానికి, వాటికి వ్యక్తులను జోడించడానికి అనుమతిస్తుంది - అవును, వాస్తవానికి, ఏదైనా, మీ ఊహ మరియు అందుబాటులో ఉన్న కంప్యూటింగ్ శక్తి మాత్రమే ప్రశ్న. నిర్మించిన నమూనాలు గ్రిడ్‌లుగా విభజించబడ్డాయి, వీటిలో బాగా తెలిసిన మాక్స్‌వెల్ సమీకరణాలు పరిష్కరించబడతాయి.
ఇక్కడ, ఉదాహరణకు, గతంలో పేర్కొన్న బర్డ్‌కేజ్ యాంటెన్నా లోపల రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క అనుకరణ:
ఫీల్డ్ ఎలా తిరుగుతుందో వెంటనే స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. యాంటెన్నా లోపల నీటి పెట్టె ఉన్నప్పుడు ఎడమ వైపున ఉన్న పరిస్థితి చూపబడుతుంది మరియు కుడి వైపున - అదే పెట్టె ప్రతిధ్వని పొడవు యొక్క వైర్‌లతో చేసిన రెసొనేటర్‌లో ఉన్నప్పుడు. వైర్ల ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం ఎలా గణనీయంగా మెరుగుపడుతుందో మీరు చూడవచ్చు. CSTని మాస్టరింగ్ చేసి, అక్కడ నా డిజైన్‌ని ఆప్టిమైజ్ చేసిన తర్వాత, నేను మరోసారి మెటామెటీరియల్‌ని తయారు చేసాను, ఇది ప్రామాణిక క్లినికల్ 1.5T MRI టోమోగ్రాఫ్‌లో సిగ్నల్‌ను విస్తరించడం సాధ్యం చేసింది. ఇది ఇప్పటికీ ఒక పెట్టె (అయితే మరింత అందంగా, ప్లెక్సిగ్లాస్‌తో తయారు చేయబడింది), నీటితో మరియు వైర్ల శ్రేణితో నిండి ఉంది. ఈసారి, ప్రతిధ్వని పరిస్థితుల పరంగా నిర్మాణం ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది, అవి: వైర్ల పొడవు, వాటి స్థానం మరియు నీటి పరిమాణం ఎంపిక. టమోటాతో ఏమి జరిగిందో ఇక్కడ ఉంది:
టొమాటో యొక్క మొదటి స్కాన్ పెద్ద యాంటెన్నాతో నిర్వహించబడింది. ఫలితంగా కేవలం కనిపించే అవుట్‌లైన్‌లతో శబ్దం మాత్రమే. రెండవసారి నేను తాజాగా కాల్చిన ప్రతిధ్వని నిర్మాణంపై పండును ఉంచాను. నేను రంగు మ్యాప్‌లను లేదా అలాంటిదేమీ నిర్మించలేదు, ఎందుకంటే ప్రభావం స్పష్టంగా ఉంది. ఈ విధంగా, నా స్వంత అనుభవం నుండి, నేను చాలా సమయం గడిపినప్పటికీ, భావన పని చేస్తుందని నేను నిరూపించాను.
మీరు ఏమి ఆలోచిస్తున్నారో స్పష్టంగా ఉంది - నారింజ, టమోటాలు - అదంతా తప్పు, మానవ పరీక్షలు ఎక్కడ ఉన్నాయి?
వారు నిజంగా ఉన్నారు :
MRI చేయించుకుంటున్న వాలంటీర్ చేయి అదే పెట్టెపై ఉంటుంది. పెట్టెలోని అసలు నీరు, అందులో హైడ్రోజన్ ఉన్నందున, అది కూడా స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. రెసొనేటర్‌పై ఉన్న మణికట్టు ప్రాంతంలో సిగ్నల్ విస్తరించబడుతుంది, అయితే శరీరంలోని అన్ని ఇతర భాగాలు సరిగా కనిపించవు. ప్రామాణిక క్లినికల్ కాయిల్స్ ఉపయోగించి అదే ప్రభావం, మరియు బహుశా మరింత మెరుగైనది అని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. కానీ మీరు నీటిని మరియు తీగలను ప్రాదేశికంగా కలపడం ద్వారా, వాటిని సరైన మార్గంలో కలపడం ద్వారా మీరు అలాంటి పనులను చేయగలరనే వాస్తవం అద్భుతమైనది. మరింత అద్భుతంగా, కాంతి వక్రీభవనం వంటి అకారణంగా సంబంధం లేని దృగ్విషయాలను అధ్యయనం చేయడం ద్వారా దీని గురించి జ్ఞానం పొందవచ్చు.
ఇంకా అలసిపోని వారికిప్రస్తుతానికి, నీటి పెట్టె రూపకల్పన ఇప్పటికే మెరుగుపరచబడింది. ఇప్పుడు ఇది కేవలం ఫ్లాట్ ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్, ఇది మీకు సమీపంలో ఉన్న బాహ్య పెద్ద యాంటెన్నా యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని స్థానికీకరించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. అంతేకాకుండా, దాని పని ప్రాంతం మునుపటి డిజైన్ కంటే పెద్దది:
రంగు రిబ్బన్‌లు విద్యుదయస్కాంత తరంగాల బాహ్య మూలం ద్వారా ఉత్తేజితమైనప్పుడు నిర్మాణంపై అయస్కాంత క్షేత్ర బలాన్ని సూచిస్తాయి. ఫ్లాట్ స్ట్రక్చర్ అనేది రేడియో ఇంజనీరింగ్‌లో తెలిసిన ఒక సాధారణ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్, కానీ MRI కోసం మెటామెటీరియల్‌గా కూడా పరిగణించబడుతుంది. ఈ "వైర్లెస్ కాయిల్" ఇప్పటికే స్కాన్ చేయబడిన వస్తువులో నిర్దిష్ట లోతులో ఉత్పత్తి చేయబడిన ఫీల్డ్ యొక్క ఏకరూపత పరంగా ప్రామాణిక కాయిల్స్‌తో పోటీపడగలదు:
యానిమేషన్ MRIలో నీటి పెట్టె లోపల సిగ్నల్ యొక్క లేయర్-బై-లేయర్ కలర్ మ్యాప్‌ను చూపుతుంది. రంగు హైడ్రోజన్ కేంద్రకాల నుండి సంకేతాల తీవ్రతను సూచిస్తుంది. ఎగువ ఎడమ మూలలో, ప్రామాణిక బ్యాక్ స్కానింగ్ కాయిల్ యొక్క ఒక విభాగం రిసీవర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. దిగువ ఎడమ మూలలో పెట్టె ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ రూపంలో రెసొనేటర్‌పై ఉంచబడుతుంది. దిగువ కుడివైపు - టోమోగ్రాఫ్ టన్నెల్‌లో నిర్మించిన పెద్ద యాంటెన్నా ద్వారా సిగ్నల్ పొందబడుతుంది. నేను దీర్ఘచతురస్రం ద్వారా వివరించబడిన ప్రాంతంలో సిగ్నల్ ఏకరూపతను పోల్చాను. కొంత ఎత్తులో, సిగ్నల్ ఏకరూపత పరంగా మెటామెటీరియల్ కాయిల్ కంటే మెరుగ్గా పని చేస్తుంది. క్లినికల్ ప్రయోజనాల కోసం, ఇది చాలా ముఖ్యమైన విజయం కాకపోవచ్చు, కానీ ఎలుకలను స్కాన్ చేసే శాస్త్రీయ MRI ఇన్‌స్టాలేషన్‌ల విషయానికి వస్తే, ఇది సిగ్నల్‌లో పెరుగుదల మరియు ఉత్తేజకరమైన రేడియో పప్పుల యొక్క అవసరమైన శక్తిని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది.
వ్యాసం ప్రారంభంలో “2 రెట్లు మెరుగుపడింది” గురించి - వాస్తవానికి, ఇది శాస్త్రవేత్తల పట్ల జర్నలిస్టుల యొక్క అనాలోచిత ప్రేమ యొక్క మరొక ఫలం, అయినప్పటికీ, ఇది ఖాళీ పరిశోధన అని చెప్పడం కూడా తప్పు, ఇది ఆసక్తితో మద్దతు ఇస్తుంది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా శాస్త్రీయ సమూహాలలో ఈ అంశం. ఆశ్చర్యకరంగా, ఇక్కడ రష్యాలో కూడా పని జరుగుతోంది, అయినప్పటికీ నా పూర్తిగా వ్యక్తిగత అనుభవం ఆధారంగా, ఇది చాలా అరుదైన మినహాయింపు. MRIలో మెటామెటీరియల్స్ వాడకంతో సంబంధం ఉన్న అనేక పరిష్కరించని సమస్యలు ఇప్పటికీ ఉన్నాయి. మంచి చిత్రాన్ని పొందేందుకు అయస్కాంత క్షేత్రాలను స్థానికీకరించడంతో పాటు, కణజాల తాపనానికి దారితీసే విద్యుత్ క్షేత్రాల గురించి, అలాగే పరీక్షలో ఉన్న రోగుల కణజాలాల ద్వారా రేడియోఫ్రీక్వెన్సీ ఫీల్డ్ ఎనర్జీని గ్రహించడం గురించి మర్చిపోవద్దు. ఈ విషయాల కోసం, క్లినికల్ ఉపయోగంలో, ఒక ప్రత్యేక నియంత్రణ ఉండాలి, ఇది ఫీల్డ్-లోకలైజింగ్ రెసొనేటర్లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు మరింత క్లిష్టంగా మారుతుంది. ప్రస్తుతానికి, MRI కోసం మెటామెటీరియల్స్ శాస్త్రీయ పరిశోధన పరిధిలోనే ఉన్నాయి, అయితే పొందిన ఫలితాలు ఇప్పటికే చాలా ఆసక్తికరంగా ఉన్నాయి మరియు బహుశా భవిష్యత్తులో, వారికి ధన్యవాదాలు, MRI విధానం మెరుగ్గా మారుతుంది, వేగంగా మరియు సురక్షితంగా మారుతుంది.
మూలం: www.habr.com