Самый мощный томограф будет готов в 2015 году

Думаю, каждому из посетителей современных медицинских учреждений запомнилось устройство больших размеров, напоминающее не то батискаф из телеочерков о подводном мире Жака Ива Кусто, то ли капсулу для погружения в летаргический сон из фантастических фильмов. На самом же деле это «обычный» магнитно-резонансный томограф.

Обычным этот аппарат стал благодаря разработчикам теории магнитно-резонансного исследования Питеру Мэнсфилду и Полу Лотербуру, за которую они в свое время были удостоены Нобелевской премии.

Магнитно-резонансная томография один из современных методов диагностики состояния здоровья человека. С её помощью можно с высокой точностью определить состояние тканей всего организма, выявляя патологические изменения на ранних стадиях.

Принцип действия магнитно-резонансного томографа заключается в создании намагниченности отдельных атомов мягких и костных тканей тела человека с последующей регистрацией приобретённых изменений. Создавая по спиралевидной траектории намагниченность заданной величины, можно получить круговые проекции реакций тканей на радиочастотные поля. Результат сканирования представляет собой набор откликов сканера, представленных в виде последовательности поперечных снимков тела. Шаг сканирования настраивается перед началом исследования, а его качество зависит от мощности оборудования.

Именно в целях повышения качества диагностики, группа, состоящая из инженеров, медиков и физиков из Германии и Франции, объявила о том, что проект по созданию самого мощного в мире магнитно-резонансного томографа INUMAC достиг ключевого этапа — сборки сверхпроводящего магнита, который способен создать магнитное поле рекордной напряженности 11,5 тесла.

Более 200 километров сверхпроводящего кабеля было использовано разработчиками для создания главного магнита, являющегося основой нового мощнейшего инструмента для проведения магнитно-резонансной томографии. Его способность выдерживать ток до полутора тысяч ампер поражает. Допуск, с которым будут укладываться его витки внутри магнита, должен составлять несколько микрометров. Сам же томограф планируется построить в единственном экземпляре.

Первоначально инженерами рассматривалась возможность изготовления магнита из кабеля на основе ниобия и олова, это, по их мнению, должно было обеспечить поле с еще большей магнитной индукцией, вплоть до 20 тесла. Проведя анализ, ученые пришли к выводу, что такой сплав обладает намного большей хрупкостью, что в свою очередь помешает изготовить столь же однородную проволоку и намотать ее в правильном порядке на катушки магнита. По словам разработчиков, даже одно-единственное отклонение на несколько микрометров могло испортить всю работу.

Во избежание технологических рисков, связанных с возможными ошибками при намотке катушек, весь сверхпроводящий магнит был разделен на 170 последовательно соединенных секций. Помимо этого, зазоры между секциями должны обеспечить лучшую циркуляцию жидкого гелия, поддерживающего сверхпроводники в рабочем состоянии.

Новый магнит, по оценкам инженеров, способен создать мощнейшее магнитное поле, позволяющее оторвать от земли 60 тонн. Для компенсации этой мощи предусмотрено использование нескольких вторичных катушек, установленных поверх основных.

Пациентам и участникам экспериментов предстоит находиться в трубе диаметром около 90 сантиметров вмонтированной в основную катушку.

Увеличение размеров магнита потребовалось для получения как можно более однородного поля в максимальном объеме и с максимальной напряженностью. Чем больше величина магнитной индукции, тем больше разрешающая способность томографа; ученые рассчитывают, что INUMAC позволит достичь разрешения в 0,1 миллиметр на воксель (объемный пиксель). Это, в свою очередь, даст возможность изучать работу мозга с ранее недоступным уровнем детализации и предоставит возможность проследить за активностью групп всего из нескольких сотен нейронов. Кроме того, как сообщает Ieee spectrum, медики не исключают и возможности использовать прибор для наблюдения за нормальными и патологическими процессами в других органах.

Большинство томографов имеют магниты, создающие поле от 1,5 до 3 тесла, а рекордные на сегодня установки способны достичь отметки 9,4 тесла. Сверхпроводящие магниты, использованные на Большом адронном коллайдере, давали поле 8,4 тесла, однако в намного меньшем объеме.