В России разработан новаторский соленоид для магнитно-резонансной томографии

В Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) впервые России создан сверхпроводящий соленоид для магнитно-резонансной томографии (МРТ). Он станет важной частью будущего отечественного магнитно-резонансного томографа.

Так как человек в основном состоит из воды, карта распределения в теле протонов водорода позволяет судить о структуре тканей организма. Именно такая карта получается при МРТ, считающейся на сегодня самым точным и безопасным методом диагностики внутренних органов. В России магнитно-резонансные томографы не производятся, хотя, согласно программе Минздравсоцразвития, медицинские комплексы МРТ являются одними из самых востребованных. Два года назад при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям устранить это недоразумение взялась группа ученых ФИАНа под руководством доктора физ.-мат. наук Евгения Демихова.

«МРТ различаются по способу получения магнитного поля; при этом от величины последнего обратно пропорционально зависит время исследования, — объясняет г-н Демихов. — Что принципиально, так как, находясь внутри томографа, пациент должен быть неподвижен. Мы создали сверхпроводящий соленоид с полем в 1,5 тесла. Исследование томографом на его основе займет всего несколько минут, а сам МРТ будет обладать разрешением 0,6 мм, то есть врачи смогут видеть мельчайшие объекты».

Для охлаждения соленоида до критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние используется специально разработанный криостат с «нулевым парением», осуществляющий безжидкостное охлаждение. Катушка просто помещается в криостат, который заливается жидким гелием один раз в год (если бы не утечки через уплотнения, гелий вообще не расходовался бы). Испаряющийся гелий конденсируется на теплообменнике, охлаждаемом низкотемпературным криорефрижератором замкнутого цикла до 4 К. «Экономия жидкого гелия составляет около 4 тыс. литров в год, что позволяет сберегать около 2 млн рублей, — продолжает профессор Демихов. — Для сравнения: годовая потребность обычного физического института РАН составляет 4 тыс. литров гелия».

На основе сверхпроводящего соленоида, помещенного в криостат, изготовлен макет будущего МРТ для исследования конечностей. Такие устройства в 60% случаев заменяют томографы для диагностики всего тела, ведь большинство травм происходит именно с конечностями. Однородность магнитного поля, генерируемого в макете, — на уровне 10–6 в сфере диаметром 160 мм. Параметр соответствует высшему уровню требований к МРТ. Еще одна особенность новинки — отсутствие магнитного поля вне томографа. Это достигается наличием специального компенсирующего магнита, за счет которого максимальное внешнее магнитное поле не выходит за пределы 5 мТл на расстоянии 0,5 м от установки.

«Что осталось: во-первых, разработка электроники, необходимой для получения изображения, — резюмирует Евгений Демихов. — Сейчас она как раз проектируется. Во-вторых, дизайн. Мы хотим, чтобы устройство выглядело красиво, для чего пригласили к сотрудничеству специальную компанию. Закончить работы и показать готовую установку планируем к концу года. По примерным расчетам, наш томограф будет в несколько раз дешевле зарубежных аналогов».

Выполненную работу ученые рассматривают лишь как промежуточный этап. Следующим шагом будет разработка МРТ с полем в 3 Тл для диагностики всего тела. При усилении поля до 3 Тл с помощью томографа можно будет увидеть детали человеческого организма размером до 0,2 мм.

Подготовлено по материалам: science.compulenta.ru