Современные виды томографии - часть 12

 49 

выпускаемых различными производителями, являются сверхпроводящими.  

Рис. 26. Схема сверхпроводящего МРТ 

Внутри  магнита  расположены  градиентные  катушки,  предназначенные 

для  создания  контролируемых  изменений  главного  магнитного  поля 

0

B

 

по 

осям 

X ,  Y  и  Z  и пространственной локализации сигнала. Градиентные ка-

тушки  благодаря  своей  конфигурации  создают  управляемое  и  однородное 
линейное  изменение  поля  в  определенном  направлении,  имеют  высокую 
эффективность, низкую индуктивность и сопротивление [34]. 

Градиентные катушки имеют различные размеры и конфигурацию и бы-

вают следующих видов: 

1. катушка в форме «8»; 
2.  катушка  Голея,  создающая  градиенты  магнитного  поля  перпендику-

лярно главному полю; 

3.  катушка  Гельмгоца - пара  катушек  с  током,  создающих  однородное 

магнитное поле в центре между ними; 

4.  катушка  Максвелла,  создающая  градиенты  поля  по  направлению 

главного магнитного поля; 

5. сдвоенная седлообразная катушка, создающая градиент в направлении 

осей  X  и Y . 

Для  пространственного  возбуждения  выбранного  объема  используются 

три  совмещенные  ортогональные  катушки,  создающие  требуемые  гради-
ентные поля, добавляемые к главному полю (

0

B ). Например, при кодирова-

нии  сигнала  для  создания  градиента  по  оси 

Z   может  использоваться  пара 

Гельмготца или катушка Максвелла, а по осям 

X  и Y  - парные седлообраз-

ные  катушки.  В  ряде  методов  быстрого  отображения  градиенты  также  ис-
пользуются для создания обратного импульса. 

Шиммирующие катушки это катушки с малым током, создающие вспо-

могательные  магнитные  поля  для  компенсации  неоднородности  главного 
магнитного поля томографа, вызванной дефектами магнита или присутстви-

вакуум 

гелий 

сверхпроводящая 
катушка 

шиммирующая 
катушка 

градиентная 
катушка

 

 

РЧ катушка 

Удалено: 

<sp>

 

50

ем внешних ферромагнитных объектов.  

РЧ катушка представляет собой одну или несколько петель проводника, 

создающих  магнитное  поле 

1

B ,  необходимое  для  поворота  спинов  на 90

° 

или 180

° во время импульсной последовательности и регистрирующих сиг-

нал поперечной намагниченности  от спинов  внутри тела. Совершенная  ка-
тушка  создает  однородное  магнитное  поле  без  существенного  излучения. 
По характеру выполняемых операций РЧ катушки можно разделить на три 
основные  категории:  приемо-передающие,  только  принимающие  и  только 
передающие РЧ сигнал. Приемо-передающие катушки служат излучателями 
поля 

1

B  и приемниками РЧ энергии от отображаемого объекта. Только пе-

редающая  катушка  используется  для  создания  поля 

1

B ;  только  принимаю-

щая катушка используется в сочетании с предыдущей для обнаружения или 
приема  МР  сигнала  от  спинов  отображаемого  объекта.  Любая  отображаю-
щая катушка должна резонировать или эффективно накапливать энергию на 
частоте Лармора. Резонансная частота РЧ катушки определяется индуктив-
ностью (L) и  емкостью (C) индуктивно-емкостной  цепи.  Некоторые  типы 
отображающих катушек должны настраиваться для каждого пациента физи-
ческим изменением емкости переменного конденсатора [33]. 

Качество МР изображений зависит от соотношения сигнал/шум регист-

рируемого сигнала и каждый МР томограф имеет несколько отображающих 
катушек  для  применения  в  разнообразных  ситуациях.  По  конструкции  РЧ-
катушки обычно разделяются на две категории: поверхностные и объемные.  

Объемной катушкой называется РЧ катушка, окружающая исследуемую 

часть тела. Такие катушки имеют лучшую РЧ однородность для отображае-
мого объёма, чем поверхностные катушки, и бывают нескольких видов: 

-  катушка «птичья клетка»; 
-  циркулярная поляризованная катушка; 
-  пересеченная катушка; 
-  парная катушка Гельмготца; 
-  сдвоенная седлообразная катушка; 
-  квадратурная катушка; 
-  соленоид с одним витком провода. 

Наиболее  часто  в  МР  томографии  используется  катушка  «птичья  клет-

ка», которая является приемо-передающей катушкой и создает высокоодно-
родное  РЧ  поле  по  большей  части  объема  катушки,  дающее  изображение 
высокой  однородности.  Другое  преимущество  в  том,  что  узлы  с  нулевым 
напряжением  возникают 90° от  управляемой  части  катушки,  т.о.  облегчая 
введение  второго сигнала в квадратуре, создающего циркулярно поляризо-
ванное РЧ поле. Катушки этого типа используются для отображения головы 
и иногда для отображения конечностей 

Циркулярная поляризованная катушка разработана для возбуждения или 

 51 

обнаружения  спинов  с  помощью  двух  ортогональных  передающих  и/или 
принимающих каналов. Потребляемая для передачи мощность в 2 раза ни-
же.  Принимающая  катушка  имеет  лучшее  соотношение  сигнал/шум,  чем 
линейно поляризованная катушка. 

Пересеченная катушка - пара РЧ катушек, чьи магнитные поля перпен-

дикулярны  друг  к  другу,  и  их  взаимное  магнитное  взаимодействие  мини-
мально. 

Парная катушка Гельмгольтца состоит из двух параллельных кольцеоб-

разных катушек.  

Сдвоенная  седлообразная  катушка  обычно  используется  для  отображе-

ния  колена,  обеспечивает  лучшую  РЧ  однородность  в  области  интереса  и 
используется как объемная катушка. 

Квадратурная катушка

 преобразует энергию в циркулярно поляризован-

ное РЧ поле. Энергия, полученная от РЧ усилителя, дает два сигнала, отли-
чающиеся по фазе на 90°. Квадратурные катушки могут использоваться как 
принимающие  и/или  передающие  катушки.  При  использовании  в  качестве 
передатчика  энергии  линейной  катушки  сокращается  в 2 раза;  в  качестве 
приемника можно достичь увеличения соотношения сигнал/шум в 

2 . 

Одновитковый соленоид - передающая и принимающая РЧ катушка ци-

линдрической  формы  для  отображения  конечностей.  Единственный  виток 
состоит из медной ленты, ширина которой больше диаметра катушки. 

Поверхностная катушка – вид принимающей катушки, помещаемой не-

посредственно на области интереса. Они имеют хорошее соотношение сиг-
нал/шум для тканей вблизи катушки и уменьшение сигнала на расстоянии, 
которое в общем случае описывается соотношением: 

( )

(

)

2

/

3

2

1

1

~

r

x

SNR

+

   

 

 

 

 

 

 

(26) 

где  x  – расстояние  от  катушки  до  отображаемой  точки  пространства; 

r

 – 

радиус катушки. 

При  использовании  в  ходе  исследования  поверхностных  катушек,  для 

излучения РЧ энергии в виде 90

o

- и 180

o

-импульсов в томографе использу-

ется  встроенная  объёмная  катушка.  Поверхностные  катушки  широко  рас-
пространены и для различных областей тела разработаны различные конст-
рукции. 

Матричная  поверхностная  катушка  состоит  из  набора  малых  катушек, 

которые могут использоваться по отдельности или вместе. 

Гибкая  поверхностная  катушка,  оборачиваемая  вокруг  анатомической 

области, используется при исследованиях суставов. 

Линейно  поляризованная  катушка  использует  для  возбуждения  или  об-

наружения спинов один передающий и/или принимающий РЧ канал. 

Фазированные  (линейные)  катушки  обычно  используются  только  как 

 

52

принимающие. Встроенная катушка сканера используется для передачи 90° 
и 180° импульсов. Современные системы используют 4 или более катушек с 
4  отдельными  приемниками.  Использование  этих  катушек  позволяет 
уменьшить  число  усреднений  сигнала  с  большим  соотношением  сиг-
нал/шум и разрешением, т.о. уменьшая время сканирования. 

Седловидная  катушка  представляет  собой  две  петли  проводника,  обер-

нутые вокруг противоположных сторон цилиндра. Используется, когда ста-
тическое  магнитное  поле коаксиально продольной (вдоль тела) оси  катуш-
ки. 

Фазочувствительным детектором является устройство, которое отделяет 

сигналы 

x

M

′  

и 

y

M

′  

от сигнала РЧ катушки, преобразуя лабораторную сис-

тему  координат  во  вращающуюся.  Его  основой  является  преобразователь 
частоты, имеющий два входа и один выход. Если сигналами на входе явля-
ются 

)

cos(A   и 

)

cos(B ,  то  на  выходе  получаются 

)

cos(

2

1

B

A

+

  и 

)

cos(

2

1

B

A

−

. Фазочувствительный детектор обычно состоит из двух преоб-

разователей частоты, двух фильтров, двух усилителей и 90

o

 преобразователя 

фазы и имеет два входа и два выхода. На входы подаются частоты 

ν  и 

0

ν  и 

на  выходе  получают  составляющие  поперечной  намагниченности 

x

M   и 

y

M .  Аналого-цифровой  преобразователь  преобразует  МР-сигнал  в  цифро-

вой  сигнал,  который  обрабатывается  с  помощью  Фурье-преобразования  и 
отображается в виде изображения на мониторе. 

Компьютер, контролирующий все компоненты томографа, можно разде-

лить на центральный блок обработки, состоящий из блока приема и переда-
чи данных, реконструкции изображений и хранения данных и оперативной 
памяти, и периферийные устройства, к которым можно отнести блок хране-
ния  данных  и  устройства  ввода/вывода.  Компьютер  управляет  программа-
тором градиентов, определяющим вид и амплитуду каждого из трех гради-
ентных  полей  необходимых  для  получения  данных,  а  также  обработкой 
данных для отображения изображений. Градиентный усилитель увеличива-
ет мощность градиентных импульсов до уровня, достаточного для управле-
ния градиентными катушками. Источник РЧ-импульсов (генерирующий си-
нусоиду нужной частоты) и программатор импульсов (придающий им фор-
му sinc импульсов) являются РЧ компонентами, находящимися под контро-
лем компьютера. РЧ усилитель увеличивает мощность импульсов от милли-
ватт  до  киловатт.  Выбор  и  модификация  отображающей  последовательно-
сти, ввод данных в компьютер осуществляются через консоль управления.  

Пациент  располагается  на  управляемом  компьютером  столе  пациента, 

точность установки позиции которого составляет 1 мм.  

Комнату сканирования окружает клетка Фарадея - электрически прово-

дящий  экран  (медная  сетка  или  листы  алюминия),  уменьшающий  влияние 
внешних  радиоволн  на  работу  МР-томографа  и  предотвращающий  выход