Устройство МРТ томографа

Идея по формированию изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса была выдвинута в 1973 году.
В 2003 году Paul Christian Lauterbur из университета Иллинойса (США) и Peter Mansfield из университета Ноттингема (Великобритания) получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МРТ томографа.

МР томограф состоит из:

  • магнитных градиентов;
  • основного магнита;
  • систем сбора и обработки данных;
  • генератора (передатчика) радиоимпульсов;
  • приёмника радиоимпульсов;
  • систем энергоснабжения и охлаждения.

Принципиальная схема МР томографаПринципиальная схема МР томографа

Рассмотрим лишь общие принципы строения МР томографов, так как частое обновление модельного ряда лишает смысла рассматривать конструктивные особенности конкретного аппарата. Качество и скорость получения выходной картинки, определяемые сигналом в приемной катушке томографа, зависят от магнитной индукции (силы магнита).

По силе магнитного поля томографы разделяются на:

  1. ультранизкие: менее 0,1 Тл;
  2. низкопольные: в диапазоне от 0,1 до 0,5 Тл;
  3. средние: от 0,5 до 1,0 Тл;
  4. высокопольные: 1,0 - 2,0 Тл, типичный высокопольный томограф 1,5 Тл;
  5. ультравысокие: от 2,0 Тл и выше, наиболее распространены модели томографов 3,0 Тл.

Магниты в МР томографах классифицируются как:

  • постоянные;
  • резистивные электрические;
  • сверхпроводящие электрические.
Характеристики магнитов 1 класса постоянных:
  • состоят из ферромагнитных сплавов;
  • поле 0,2 - 0,3 Тл;
  • экономичны в эксплуатации, так как не требуют затрат электроэнергии и охлаждения;
  • ориентация магнитного поля - вертикальная;

Преимуществом постоянных магнитов и томографов открытого типа на их основе является возможность проведения МРТ для больных, страдающих приступами клаустрофобии.
Экономичность, простота и возможность приема пациентов с клаустрофобией и весом более 120 кг способствовали росту спроса на МР томографы открытого типа на постоянных магнитах.

Характеристики резистивных электромагнитов 2 класса:
  • конструкция резистивного электрического магнита:
    • соленоид из медной или железной проволоки;
    • используется водяное охлаждение;
  • магнитное поле от 0,2 до 0,4 Тл;
  • поле ориентировано вдоль отверстия соленоида;
  • современные модели МР томографов на основе резистивных электромагнитов - открытого типа.

Содержание МР томографов на их основе дороже, чем постоянных магнитов, что способствует падению спроса на резистивные электромагниты.

Характеристики сверхпроводящих электромагнитов 3, 4 и 5 классов:
  • конструктивные особенности:
    • соленоид из ниобий - титанового сплава;
    • охлаждается жидким гелием до - 269 гр. по Цельсию (4К) при которой переходит в сверхпроводящее состояние;
  • поле 0,35 - 4 Тл.
Достоинства сверхпроводящих магнитов:
  • высокопольность;
  • создание на их основе томографов открытого типа.
Недостатки высокопольных МР томографов:
  • высокая стоимость;
  • использование для охлаждения жидкого гелия;
  • необходимость дополнительного выравнивания магнитного поля для получения качественного изображения.

МРТ томограф - принцип действия при сканированииМРТ томограф - принцип действия при сканировании пациента

Принцип работы МРТ томографа

  • передающая катушка генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы;
  • приемная катушка, представляющая высокочувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного поля (плоскость X-Y) передает полученный сигнал на АЦП;
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отправляет данные в цифровом виде на операторский компьютер для реконструкции изображения;
  • компьютер, кроме получения изображения с томографа, позволяет:
    • централизованно управлять всей системой;
    • обрабатывать, записывать и печатать изображение;
    • выполнять быстрое Фурье-преобразование.

Идея по формированию изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса была выдвинута в 1973 году.
В 2003 году Paul Christian Lauterbur из университета Иллинойса (США) и Peter Mansfield из университета Ноттингема (Великобритания) получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МРТ томографа.


МР томограф состоит из:

  • магнитных градиентов;
  • основного магнита;
  • систем сбора и обработки данных;
  • генератора (передатчика) радиоимпульсов;
  • приёмника радиоимпульсов;
  • систем энергоснабжения и охлаждения.

Принципиальная схема МР томографаПринципиальная схема МР томографа

Рассмотрим лишь общие принципы строения МР томографов, так как частое обновление модельного ряда лишает смысла рассматривать конструктивные особенности конкретного аппарата. Качество и скорость получения выходной картинки, определяемые сигналом в приемной катушке томографа, зависят от магнитной индукции (силы магнита).

По силе магнитного поля томографы разделяются на:

  1. ультранизкие: менее 0,1 Тл;
  2. низкопольные: в диапазоне от 0,1 до 0,5 Тл;
  3. средние: от 0,5 до 1,0 Тл;
  4. высокопольные: 1,0 - 2,0 Тл, типичный высокопольный томограф 1,5 Тл;
  5. ультравысокие: от 2,0 Тл и выше, наиболее распространены модели томографов 3,0 Тл.

Магниты в МР томографах классифицируются как:

  • постоянные;
  • резистивные электрические;
  • сверхпроводящие электрические.
Характеристики магнитов 1 класса постоянных:
  • состоят из ферромагнитных сплавов;
  • поле 0,2 - 0,3 Тл;
  • экономичны в эксплуатации, так как не требуют затрат электроэнергии и охлаждения;
  • ориентация магнитного поля - вертикальная;

Преимуществом постоянных магнитов и томографов открытого типа на их основе является возможность проведения МРТ для больных, страдающих приступами клаустрофобии.
Экономичность, простота и возможность приема пациентов с клаустрофобией и весом более 120 кг способствовали росту спроса на МР томографы открытого типа на постоянных магнитах.

Характеристики резистивных электромагнитов 2 класса:
  • конструкция резистивного электрического магнита:
    • соленоид из медной или железной проволоки;
    • используется водяное охлаждение;
  • магнитное поле от 0,2 до 0,4 Тл;
  • поле ориентировано вдоль отверстия соленоида;
  • современные модели МР томографов на основе резистивных электромагнитов - открытого типа.

Содержание МР томографов на их основе дороже, чем постоянных магнитов, что способствует падению спроса на резистивные электромагниты.

Характеристики сверхпроводящих электромагнитов 3, 4 и 5 классов:
  • конструктивные особенности:
    • соленоид из ниобий - титанового сплава;
    • охлаждается жидким гелием до - 269 гр. по Цельсию (4К) при которой переходит в сверхпроводящее состояние;
  • поле 0,35 - 4 Тл.
Достоинства сверхпроводящих магнитов:
  • высокопольность;
  • создание на их основе томографов открытого типа.
Недостатки высокопольных МР томографов:
  • высокая стоимость;
  • использование для охлаждения жидкого гелия;
  • необходимость дополнительного выравнивания магнитного поля для получения качественного изображения.

МРТ томограф - принцип действия при сканированииМРТ томограф - принцип действия при сканировании пациента

Принцип работы МРТ томографа

  • передающая катушка генерирует волны резонансной частоты и модулирует их в импульсы;
  • приемная катушка, представляющая высокочувствительную антенну, расположенную перпендикулярно направлению основного поля (плоскость X-Y) передает полученный сигнал на АЦП;
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отправляет данные в цифровом виде на операторский компьютер для реконструкции изображения;
  • компьютер, кроме получения изображения с томографа, позволяет:
    • централизованно управлять всей системой;
    • обрабатывать, записывать и печатать изображение;
    • выполнять быстрое Фурье-преобразование.

 

 
www.38i.ru

Материалы по теме