Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI

Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Một chiếc tuốc nơ vít rít qua tai tôi. Với một tiếng chuông lớn, cô đóng băng trên cơ thể máy điều hòa nhiệt độ. Tự nguyền rủa mình, tôi quyết định nghỉ ngơi. Việc tháo các bu lông trong từ trường 1.5 Tesla bằng dụng cụ bằng thép không phải là một ý tưởng hay. Từ trường, giống như một kẻ thù vô hình, liên tục cố gắng giật lấy thiết bị khỏi tay, định hướng nó dọc theo đường sức của nó và hướng nó càng gần các electron chạy trong một vòng tròn khép kín từ chất siêu dẫn càng tốt. Tuy nhiên, nếu bạn thực sự cần đánh bại các hợp chất bị axit hóa từ nhiều năm trước thì không có nhiều sự lựa chọn. Tôi ngồi xuống máy tính và theo thói quen lướt qua dòng tin tức. “Các nhà khoa học Nga đã cải thiện MRI gấp 2 lần!” - đọc tiêu đề đáng ngờ.

Khoảng một năm trước, chúng tôi tháo rời máy quét ảnh cộng hưởng từ và hiểu bản chất công việc của mình. Tôi thực sự khuyên bạn nên làm mới trí nhớ của mình về tài liệu đó trước khi đọc bài viết này.

Vì nhiều lý do, trong đó có lý do lịch sử, ở nước Nga ngày nay Hầu như không bao giờ sản xuất các thiết bị phức tạp như máy quét chụp ảnh cộng hưởng từ trường cao. Tuy nhiên, nếu bạn sống ở một thành phố lớn hơn, bạn có thể dễ dàng tìm thấy các phòng khám cung cấp loại dịch vụ này. Đồng thời, đội máy quét MRI thường được đại diện bởi các thiết bị đã qua sử dụng, từng được nhập khẩu từ Mỹ và Châu Âu, và nếu bạn đột ngột phải đến phòng khám có chụp MRI, đừng để bị đánh lừa bởi vẻ ngoài xinh đẹp của thiết bị - nó có thể đang ở thập kỷ thứ hai. Kết quả là, những thiết bị như vậy đôi khi bị hỏng, và trong một thời gian dài, tôi là một trong những người đã trả lại máy chụp cắt lớp bị hỏng cho dịch vụ để bệnh nhân tiếp tục được chẩn đoán và chủ sở hữu có thể kiếm được lợi nhuận.

Cho đến một ngày đẹp trời, trong lúc giải lao giữa những trò giải trí nguy hiểm với từ trường khổng lồ, tôi tình cờ thấy một dòng chữ thú vị trên bản tin: “Các nhà khoa học Nga cùng với các đồng nghiệp Hà Lan”. công nghệ MRI cải tiến sử dụng siêu vật liệu." Không cần phải nói, việc Nga đang tiến hành nghiên cứu về thiết bị mà việc sản xuất chúng chưa bao giờ thành thạo, đối với tôi dường như rất rất gây tranh cãi. Tôi quyết định rằng đây chỉ là một đợt tài trợ khác, pha loãng với những từ thông dụng khoa học khó hiểu như “công nghệ nano” mà mọi người đã chán ngấy. Việc tìm kiếm thông tin về chủ đề công việc của các nhà khoa học trong nước với MRI và siêu vật liệu đã đưa tôi đến một bài báo mô tả một thí nghiệm đơn giản mà tôi có thể dễ dàng lặp lại vì máy MRI luôn ở trong tầm tay.
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Hình ảnh từ Điều, dành riêng cho việc tăng cường tín hiệu MRI bằng cách sử dụng cái gọi là “siêu vật liệu”. Trong một lâm sàng điển hình 1.5 - Thiết bị nhiệt, thay vì bệnh nhân, siêu vật liệu được nạp, dưới dạng một chậu nước, bên trong có các dây song song có chiều dài nhất định. Trên dây là đối tượng nghiên cứu - một con cá (không sống). Những bức ảnh bên phải là ảnh MRI của cá, với bản đồ màu chồng lên nhau biểu thị cường độ tín hiệu của hạt nhân hydro. Có thể thấy, khi cá nằm trên dây thì tín hiệu sẽ tốt hơn rất nhiều so với việc không có chúng. Thời gian quét trong cả hai trường hợp là như nhau, chứng tỏ hiệu quả quét được cải thiện. Bài viết cũng cẩn thận bao gồm
công thứcPhân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI

để tính toán độ dài của dây tùy thuộc vào tần số hoạt động của máy chụp cắt lớp mà tôi đã sử dụng. Tôi đã tạo ra siêu vật liệu của mình từ một cuvet và một loạt dây đồng, được trang bị ốc vít bằng nhựa in 3D:
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Siêu vật liệu đầu tiên của tôi. Ngay sau khi sản xuất, nó được đưa vào máy chụp cắt lớp 1 Tesla. Màu cam đóng vai trò như một đối tượng được quét.
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Tuy nhiên, thay vì cải thiện tín hiệu như đã hứa, tôi lại nhận được một loạt hiện vật làm hỏng hoàn toàn hình ảnh! Sự phẫn nộ của tôi không còn giới hạn! Sau khi hoàn thành chủ đề, tôi đã viết một lá thư cho các tác giả của bài báo, ý nghĩa của nó có thể được rút gọn thành câu hỏi “Cái gì ...?”

Các tác giả đã trả lời tôi khá nhanh chóng. Họ khá ấn tượng rằng ai đó đang cố gắng tái tạo các thí nghiệm của họ. Lúc đầu, họ đã cố gắng giải thích cho tôi trong một thời gian dài về cách siêu vật liệu thực sự hoạt động, sử dụng các thuật ngữ “cộng hưởng Fabry-Perot”, “các chế độ nội tại” và tất cả các loại trường tần số vô tuyến trong tập. Sau đó, dường như nhận ra rằng tôi không hiểu họ đang nói gì, họ quyết định mời tôi đến thăm để tôi có thể xem trực tiếp sự phát triển của họ và đảm bảo rằng nó vẫn hoạt động. Tôi ném chiếc mỏ hàn yêu thích của mình vào ba lô và đến St. Petersburg, đến Đại học Nghiên cứu Quốc gia về Công nghệ Thông tin, Cơ học và Quang học (hóa ra, không chỉ có lập trình viên mới được đào tạo ở đó).
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI

Tôi được chào đón nồng nhiệt tại chỗ, và đột nhiên, họ mời tôi làm việc vì họ rất ấn tượng với con mương có dây của tôi và họ cần một người để tạo ra những con mương mới. Đổi lại, họ hứa sẽ giải thích chi tiết mọi thứ mà tôi quan tâm và tham gia một khóa đào tạo về vật lý X quang và MRI, khóa học này, thật trùng hợp ngẫu nhiên, đã bắt đầu đúng vào năm đó. Niềm khao khát kiến ​​thức của tôi đã chiến thắng, và sau đó, trong suốt một năm, tôi đã nghiên cứu, thực hiện các dự án và làm việc, dần dần học được ngày càng nhiều điều mới mẻ về lịch sử cộng hưởng từ cũng như tình hình khoa học hiện đại trong lĩnh vực này. chia sẻ ở đây.

Phương pháp cải thiện MRI được đề xuất và được nghiên cứu trong các bài báo khoa học đã đề cập, dựa trên cái gọi là “siêu vật liệu”. Siêu vật liệu, giống như nhiều khám phá khác, xuất hiện nhờ những giải pháp bất ngờ thu được trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết. Nhà khoa học Liên Xô, Viktor Veselago, vào năm 1967, khi nghiên cứu một mô hình lý thuyết, đã đề xuất sự tồn tại của các vật liệu có chiết suất âm. Như bạn đã hiểu, chúng ta đang nói về quang học, và giá trị của hệ số này, nói một cách đại khái, có nghĩa là lượng ánh sáng sẽ thay đổi hướng của nó khi đi qua ranh giới giữa các môi trường khác nhau, chẳng hạn như không khí và nước. Bạn có thể dễ dàng tự mình xác minh rằng điều này thực sự xảy ra:
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Một thí nghiệm đơn giản sử dụng bút laser và bể cá để chứng minh sự khúc xạ ánh sáng.

Một sự thật thú vị có thể học được từ một thí nghiệm như vậy là chùm tia không thể bị khúc xạ theo cùng hướng từ nơi nó rơi tới mặt phân cách, cho dù người thực nghiệm có cố gắng thế nào đi chăng nữa. Thí nghiệm này được thực hiện với tất cả các chất có trong tự nhiên, nhưng chùm tia bị khúc xạ mạnh chỉ theo một hướng. Về mặt toán học, điều này có nghĩa là chiết suất, cũng như các đại lượng cấu thành của nó, độ thấm điện môi và từ tính, đều dương, và nó chưa bao giờ được quan sát thấy khác đi. Ít nhất cho đến khi V. Veselago quyết định nghiên cứu vấn đề này và chỉ ra rằng về mặt lý thuyết không có một lý do nào khiến chiết suất không thể âm.
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Hình ảnh từ Wiki cho thấy sự khác biệt giữa phương tiện chỉ số tích cực và tiêu cực. Như chúng ta thấy, ánh sáng hoạt động hoàn toàn không tự nhiên so với trải nghiệm hàng ngày của chúng ta.

V. Veselago đã cố gắng trong một thời gian dài để tìm kiếm bằng chứng về sự tồn tại của các vật liệu có chiết suất âm, nhưng việc tìm kiếm không thành công và công trình của ông đã bị lãng quên một cách không đáng có. Chỉ đến đầu thế kỷ tiếp theo, các cấu trúc hỗn hợp mới được tạo ra một cách nhân tạo mới nhận ra các đặc tính được mô tả, nhưng không phải ở quang học mà ở dải tần số vi sóng thấp hơn. Đó là một bước ngoặt, vì khả năng tồn tại của những vật liệu như vậy đã mở ra những triển vọng mới. Ví dụ - sáng tạo siêu thấu kính, có khả năng phóng đại các vật thậm chí còn nhỏ hơn bước sóng ánh sáng. Hoặc - lớp phủ tàng hình ngụy trang tuyệt đối, giấc mơ của tất cả quân nhân. Những sửa đổi lớn đã được thực hiện đối với lý thuyết để tính đến dữ liệu mới. Chìa khóa thành công là việc sử dụng cấu trúc có trật tự của các nguyên tố cộng hưởng - siêu nguyên tử, kích thước của chúng nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của bức xạ mà chúng tương tác. Cấu trúc có trật tự của siêu nguyên tử là một hỗn hợp nhân tạo được gọi là siêu vật liệu.

Việc triển khai thực tế các siêu vật liệu thậm chí ngày nay còn phức tạp về mặt công nghệ, vì kích thước của các hạt cộng hưởng phải tương đương với bước sóng nhỏ hơn bước sóng của bức xạ điện từ. Đối với phạm vi quang học (trong đó bước sóng là nanomet), những công nghệ như vậy đang đi đầu trong tiến bộ. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi những đại diện đầu tiên của khái niệm siêu vật liệu đã được tạo ra cho các sóng điện từ tương đối dài hơn trong phạm vi vô tuyến (có chiều dài quen thuộc hơn từ mm đến m). Đặc điểm chính và đồng thời cũng là nhược điểm của bất kỳ siêu vật liệu nào là hệ quả của tính chất cộng hưởng của các thành phần cấu thành nó. Siêu vật liệu chỉ có thể thể hiện những đặc tính kỳ diệu của nó ở những tần số nhất định.
Tần số giới hạn.Do đó, chẳng hạn, lần tới khi bạn nhìn thấy thứ gì đó giống như thiết bị gây nhiễu siêu âm dựa trên siêu vật liệu, hãy hỏi xem nó thực sự gây nhiễu ở dải tần nào.

Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Ví dụ điển hình về siêu vật liệu cho phép tương tác với sóng điện từ. Cấu trúc dây dẫn không gì khác hơn là các bộ cộng hưởng nhỏ, các mạch LC được hình thành bởi vị trí không gian của dây dẫn.

Đã một thời gian trôi qua kể từ khi khái niệm siêu vật liệu xuất hiện và những triển khai đầu tiên của chúng, và người ta đã tìm ra cách sử dụng chúng trong MRI. Nhược điểm chính của siêu vật liệu là phạm vi hoạt động hẹp không phải là vấn đề đối với MRI, trong đó tất cả các quá trình xảy ra ở tần số cộng hưởng từ hạt nhân gần như giống nhau, nằm trong phạm vi vô tuyến. Tại đây, bạn có thể tạo siêu nguyên tử bằng chính đôi tay của mình và xem ngay điều gì xảy ra trong ảnh. Một trong những tính năng đầu tiên mà các nhà nghiên cứu triển khai trong MRI sử dụng siêu vật liệu là siêu thấu kính và ống nội soi.

Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Ở phía bên trái, dưới chữ a) hiển thị một siêu thấu kính, bao gồm một mảng ba chiều các bộ cộng hưởng trên bảng mạch in. Mỗi bộ cộng hưởng là một vòng kim loại mở có tụ điện hàn, tạo thành mạch LC được điều chỉnh theo tần số MRI. Dưới đây là một ví dụ về việc đặt cấu trúc siêu vật liệu này giữa hai chân của bệnh nhân đang trải qua quy trình chụp cắt lớp và theo đó là các hình ảnh thu được. Nếu trước đây bạn chưa coi thường lời khuyên nên đọc bài viết trước đây của tôi về MRI, thì bạn đã biết rằng để có được hình ảnh của bất kỳ bộ phận nào trên cơ thể bệnh nhân, cần phải thu thập các tín hiệu hạt nhân yếu, phân hủy nhanh bằng cách sử dụng một thiết bị định vị gần. ăng-ten - một cuộn dây.

Siêu thấu kính siêu vật liệu cho phép bạn tăng phạm vi hoạt động của cuộn dây tiêu chuẩn. Ví dụ, hãy hình dung cả hai chân của bệnh nhân cùng một lúc thay vì chỉ một chân. Tin xấu là vị trí của các siêu thấu kính phải được chọn theo một cách nhất định để có hiệu quả tốt nhất và bản thân việc sản xuất các siêu thấu kính cũng khá tốn kém. Nếu bạn vẫn không hiểu tại sao ống kính này được gọi là siêu tiền tố, thì hãy ước tính kích thước của nó từ bức ảnh và sau đó nhận ra rằng nó hoạt động với bước sóng khoảng năm mét!

Chữ b) thể hiện thiết kế của ống nội soi. Về cơ bản, máy nội soi MRI là một dãy dây song song hoạt động như một ống dẫn sóng. Nó cho phép bạn tách biệt về mặt không gian vùng mà cuộn dây nhận tín hiệu từ hạt nhân và chính cuộn dây bằng một khoảng cách đáng kể - đến mức ăng-ten thu có thể được đặt hoàn toàn bên ngoài bộ điều hòa nhiệt độ của máy chụp cắt lớp, cách xa từ trường không đổi cánh đồng. Các hình ảnh phía dưới của tab b) hiển thị hình ảnh thu được của một bình chứa đầy chất lỏng đặc biệt - một bóng ma. Sự khác biệt giữa chúng là những hình ảnh được gắn nhãn “nội soi” thu được khi cuộn dây ở một khoảng cách vừa phải so với bóng ma, nơi mà nếu không có nội soi thì các tín hiệu từ hạt nhân sẽ hoàn toàn không thể phát hiện được.

Nếu chúng ta nói về một trong những lĩnh vực ứng dụng siêu vật liệu hứa hẹn nhất trong MRI và lĩnh vực gần nhất với việc triển khai thực tế của nó (mà cuối cùng tôi đã tham gia) là việc tạo ra các cuộn dây không dây. Điều cần làm rõ là ở đây chúng ta không nói về Bluetooth hoặc công nghệ truyền dữ liệu không dây khác. "Không dây" trong trường hợp này có nghĩa là sự hiện diện của khớp nối cảm ứng hoặc điện dung của hai cấu trúc cộng hưởng - ăng-ten thu phát, cũng như siêu vật liệu. Trong khái niệm nó trông như thế này:

Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Bên trái cho thấy quy trình MRI thường diễn ra như thế nào: bệnh nhân nằm bên trong một bộ điều hòa nhiệt độ trong khu vực có từ trường tĩnh đồng nhất. Một ăng-ten lớn gọi là “lồng chim” được gắn trong đường hầm chụp cắt lớp. Ăng-ten có cấu hình này cho phép bạn xoay vectơ của từ trường tần số vô tuyến với tần số tuế sai của hạt nhân hydro (đối với các máy lâm sàng, tần số này thường từ 40 đến 120 MHz tùy thuộc vào cường độ của từ trường tĩnh từ 1T đến 3T, tương ứng), khiến chúng hấp thụ năng lượng và sau đó phát ra năng lượng để phản ứng lại. Tín hiệu phản hồi từ các lõi rất yếu và khi đến được dây dẫn của ăng-ten lớn thì chắc chắn sẽ bị mờ dần. Vì lý do này, MRI sử dụng các cuộn dây cục bộ có khoảng cách gần nhau để nhận tín hiệu. Ví dụ, hình ảnh ở giữa cho thấy một tình huống quét đầu gối điển hình. Sử dụng siêu vật liệu, có thể tạo ra một bộ cộng hưởng sẽ được ghép cảm ứng với lồng chim. Chỉ cần đặt một vật như vậy gần khu vực mong muốn trên cơ thể bệnh nhân là đủ và tín hiệu từ đó sẽ được nhận không tệ hơn so với cuộn dây cục bộ! Nếu ý tưởng này được thực hiện thành công, bệnh nhân sẽ không còn phải vướng vào dây điện nữa và quy trình chẩn đoán MRI sẽ trở nên thoải mái hơn.

Đây chính xác là thứ mà tôi đã cố gắng tạo ra lúc đầu, bằng cách đổ đầy nước vào dây và cố gắng quét một quả cam. Những sợi dây được ngâm trong nước ngay từ bức ảnh đầu tiên trong bài viết này không gì khác hơn là các siêu nguyên tử, mỗi siêu nguyên tử đại diện cho một lưỡng cực nửa sóng - một trong những thiết kế ăng-ten nổi tiếng nhất, quen thuộc với mọi đài nghiệp dư.
Chúng được ngâm trong nước không phải để không bắt lửa trong MRI (mặc dù cũng nhằm mục đích này)), mà để, do hằng số điện môi cao của nước, giảm chiều dài cộng hưởng của chúng xuống đúng một lượng bằng bình phương nghiệm hằng số điện môi của nước.
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Con chip này từ lâu đã được sử dụng trong các máy thu vô tuyến, cuộn dây trên một miếng ferrite - cái gọi là. anten ferit. Chỉ ferit mới có độ thấm từ cao chứ không phải chất điện môi, tuy nhiên, nó hoạt động theo cách tương tự và cho phép giảm kích thước cộng hưởng của ăng-ten tương ứng. Thật không may, bạn không thể đưa ferrite vào máy MRI, bởi vì... nó có từ tính. Nước là một sự thay thế rẻ tiền và dễ tiếp cận.

Rõ ràng là để tính toán tất cả những điều này, bạn cần xây dựng các mô hình toán học phức tạp có tính đến mối quan hệ giữa các phần tử cộng hưởng, các thông số môi trường và nguồn bức xạ... hoặc bạn có thể tận dụng thành quả của sự tiến bộ và phần mềm điện từ số mô hình hóa mà ngay cả một học sinh cũng có thể dễ dàng hiểu được (ví dụ nổi bật nhất - CST, HFSS). Phần mềm cho phép bạn tạo mô hình 3D của bộ cộng hưởng, ăng-ten, mạch điện, thêm người vào chúng - vâng, trên thực tế, bất cứ thứ gì, câu hỏi duy nhất là trí tưởng tượng của bạn và khả năng tính toán sẵn có. Các mô hình được xây dựng được chia thành các lưới, tại các nút trong đó các phương trình Maxwell nổi tiếng được giải.
Ví dụ: đây là mô phỏng từ trường tần số vô tuyến bên trong ăng-ten lồng chim đã đề cập trước đó:

Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Nó ngay lập tức trở nên khá rõ ràng về cách trường quay. Tình huống bên trái được hiển thị khi có một hộp nước bên trong ăng-ten và ở bên phải - khi hộp tương tự đó nằm trên một bộ cộng hưởng làm bằng dây có chiều dài cộng hưởng. Bạn có thể thấy từ trường được tăng cường đáng kể nhờ dây dẫn như thế nào. Sau khi thành thạo CST và tối ưu hóa thiết kế của mình ở đó, một lần nữa tôi lại tạo ra một siêu vật liệu, thứ thực sự có thể khuếch đại tín hiệu trong máy chụp cắt lớp MRI 1.5T tiêu chuẩn trên lâm sàng. Nó vẫn là một chiếc hộp (mặc dù đẹp hơn, được làm bằng thủy tinh plexi), chứa đầy nước và một dãy dây điện. Lần này, cấu trúc đã được tối ưu hóa về các điều kiện cộng hưởng, cụ thể là: lựa chọn độ dài của dây, vị trí của chúng và lượng nước. Đây là những gì đã xảy ra với quả cà chua:
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Lần quét đầu tiên của quả cà chua được thực hiện bằng một ăng-ten lớn. Kết quả chỉ là nhiễu và hầu như không nhìn thấy được đường viền. Lần thứ hai tôi đặt trái cây lên cấu trúc cộng hưởng mới nướng. Tôi không xây dựng bản đồ màu hay bất cứ thứ gì tương tự vì hiệu quả rất rõ ràng. Vì vậy, từ kinh nghiệm của bản thân, mặc dù đã dành rất nhiều thời gian nhưng tôi đã chứng minh được rằng khái niệm này có hiệu quả.

Rõ ràng bạn đang nghĩ gì - cam, cà chua - tất cả đều sai, thử nghiệm trên người ở đâu?
Họ thực sự đã cầm:
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Bàn tay của một tình nguyện viên đang được chụp MRI cũng nằm trên cùng một chiếc hộp. Nước thực sự trong hộp, vì nó chứa hydro, cũng có thể nhìn thấy rõ ràng. Tín hiệu được khuếch đại ở khu vực cổ tay nằm trên bộ cộng hưởng, trong khi tất cả các bộ phận khác của cơ thể đều khó nhìn thấy được. Rõ ràng là có thể đạt được hiệu quả tương tự và thậm chí có thể tốt hơn bằng cách sử dụng cuộn dây lâm sàng tiêu chuẩn. Nhưng thực tế là bạn có thể làm những việc như vậy chỉ bằng cách kết hợp không gian giữa nước và dây điện, kết hợp chúng theo đúng cách, thật đáng kinh ngạc. Điều đáng kinh ngạc hơn nữa là kiến ​​thức về điều này có thể thu được thông qua việc nghiên cứu những hiện tượng dường như không liên quan, chẳng hạn như sự khúc xạ ánh sáng.

Dành cho những ai chưa thấy mệtHiện tại, thiết kế của hộp nước đã được cải tiến. Giờ đây nó chỉ là một bảng mạch in phẳng cho phép bạn định vị từ trường của một ăng-ten lớn bên ngoài gần bạn. Hơn nữa, khu vực làm việc của nó lớn hơn so với thiết kế trước đó:
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Các dải ruy băng màu biểu thị cường độ từ trường trên cấu trúc khi bị kích thích bởi nguồn sóng điện từ bên ngoài. Cấu trúc phẳng là một đường truyền điển hình được biết đến trong kỹ thuật vô tuyến, nhưng cũng có thể được coi là siêu vật liệu cho MRI. “Cuộn dây không dây” này đã có thể cạnh tranh với các cuộn dây tiêu chuẩn về tính đồng nhất của trường được tạo ở độ sâu nhất định trong đối tượng được quét:
Phân tách hình ảnh cộng hưởng từ II: Siêu vật liệu trong MRI
Hình ảnh động hiển thị bản đồ màu từng lớp của tín hiệu bên trong hộp nước trong máy chụp MRI. Màu sắc biểu thị cường độ tín hiệu từ hạt nhân hydro. Ở góc trên bên trái, một đoạn của cuộn quét ngược tiêu chuẩn được sử dụng làm bộ thu. Góc dưới bên trái là khi hộp được đặt trên bộ cộng hưởng dưới dạng bảng mạch in. Dưới cùng bên phải - tín hiệu được nhận bởi một ăng-ten lớn được tích hợp trong đường hầm chụp cắt lớp. Tôi so sánh độ đồng đều của tín hiệu trong khu vực được phác thảo bằng hình chữ nhật. Ở một độ cao nào đó, siêu vật liệu hoạt động tốt hơn cuộn dây về độ đồng đều tín hiệu. Đối với mục đích lâm sàng, đây có thể không phải là một thành tựu quan trọng lắm, nhưng khi nói đến việc lắp đặt MRI khoa học nơi chuột được quét, nó có thể giúp đạt được mức tăng tín hiệu và giảm công suất cần thiết của các xung vô tuyến thú vị.

Về việc “cải thiện gấp 2 lần” ở đầu bài viết - tất nhiên, đây là một thành quả khác của tình yêu đơn phương của các nhà báo dành cho các nhà khoa học, tuy nhiên, cũng sai lầm khi nói rằng đây là nghiên cứu trống rỗng, được hỗ trợ bởi sự quan tâm đến chủ đề này trong các nhóm khoa học trên khắp thế giới. Điều đáng ngạc nhiên là công việc cũng đang được thực hiện ở Nga, mặc dù dựa trên kinh nghiệm thuần túy cá nhân của tôi, đây là một ngoại lệ khá hiếm. Vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết liên quan đến việc sử dụng siêu vật liệu trong MRI. Ngoài việc định vị từ trường để có được hình ảnh đẹp, đừng quên điện trường dẫn đến làm nóng mô, cũng như sự hấp thụ năng lượng trường tần số vô tuyến bởi mô của bệnh nhân đang được khám. Đối với những thứ này, trong sử dụng lâm sàng phải có sự kiểm soát đặc biệt, việc này trở nên phức tạp hơn nhiều khi sử dụng bộ cộng hưởng định vị trường. Hiện tại, siêu vật liệu cho MRI vẫn nằm trong phạm vi nghiên cứu khoa học, nhưng kết quả thu được đã rất thú vị và có lẽ trong tương lai, nhờ chúng, quy trình MRI sẽ thay đổi tốt hơn, trở nên nhanh hơn và an toàn hơn.

Nguồn: www.habr.com

Thêm một lời nhận xét