Современные виды томографии - часть 13

 53 

РЧ волн за пределы процедурной комнаты. Экранирование комнаты может 
быть полным (с 6 сторон) или частичным, если края поля нужно уменьшить 
лишь в некоторых областях.  

2.4. Классификация МР томографов 

По  типу  источника  основного  магнитного  поля,  МР  томографы  разде-

ляют на постоянные, резистивные, сверхпроводящие и гибридные системы. 

В  томографе  с  постоянным  магнитом  поле  создается  между  двумя  по-

люсами  магнита,  сделанного  из  ферромагнитных  материалов.  Такой  томо-
граф не требует дополнительной электроэнергии или охлаждения. Вес таких 
систем  накладывает  ограничения  силу  создаваемого  поля,  которое  не  пре-
вышает 0,35 Тл.  Недостатками  постоянных  томографов  являются  высокая 
стоимость непосредственно самого магнита и поддерживающих структур и 
наличие проблемы однородности магнитного поля. 

В  резистивных  магнитах  поле  создается  пропусканием  сильного  элек-

трического  тока  по  проводу,  намотанному  на  железный  сердечник,  и  на-
правлено  параллельно  продольной  оси  катушки.  Сила  поля  таких  МРТ  ог-
раничена  примерно 0,6 Тл,  т.к.  их  вес  становится  слишком  большим  для 
сильных полей. Томографы этого вида нуждаются в хорошей системе охла-
ждения  и  в  постоянном  электропитании  для  поддержания  однородности 
магнитного поля. 

В  гибридных  системах  для  создания  магнитного  поля  используются  и 

проводящие ток катушки и постоянно намагниченный материал. 

Поля  свыше 0,5 Тл  обычно  создаются  сверхпроводящими  магнитами, 

которые очень надежны  и  дают чрезвычайно однородные и  стабильные во 
времени поля. В таком магните горизонтально направленное поле создается 
током в проводе из сверхпроводящего материала, не имеющего электриче-
ского  сопротивления  при  температурах  вблизи  абсолютного  ноля (-
273,15°C). Совершенный сверхпроводник может пропускать электрический 
ток без потерь. В сверхпроводящих магнитах создающая поле катушка по-
мещается  большой  дьюар,  заполненный  криогенным  веществом,  охлаж-
дающим  провод  до  температуры  около 4,2 K. В  первых  моделях  магнита 
этот дьюар окружался дьюаром с жидким азотом (77,4K), который действо-
вал как тепловой буфер между температурой комнаты и внутренним дьюа-
ром.  

В  качестве  криогена  чаще  используется  жидкий  гелий  (греч.  Helios – 

солнце), открытый в 1868 когда P.J.C. Janssen и N. Lockyer обнаружили но-
вую линию в солнечном спектре во время солнечного затмения. Гелий при-
надлежит инертным газам, без цвета и запаха, и имеет 2 естественных изо-
топа: гелий-3 и гелий-4. K. Onnes работал много лет, чтобы сжижить гелий, 
который  оставался  газом  при  самой  низкой  температуре.  Все  криогенные 
жидкости являются газами при нормальной температуре и давлении и име-

 

54

ют  два  общих  свойства:  они  чрезвычайно  холодные,  и  малое  количество 
жидкости может расшириться до большого объема газа. Плотность пара ге-
лия в точке кипения очень высока, с быстрым расширением при нагреве до 
комнатной температуры. 

Некоторые металлы (Nb, Tc, Pb, La, V, Ta) становятся сверхпроводника-

ми при температуре абсолютном нуле. Обычно в МРТ используется провод 
из ниобий-титанового сплава длиной в несколько километров, вложенный в 
медную матрицу для защиты сверхпроводника от квинча. Квинчем называ-
ется  неожиданная  потеря  сверхпроводимости  в  сверхпроводящем  томогра-
фе,  вызванная  быстрым  повышением  удельного  сопротивления  магнита, 
создающего  высокую  температуру,  и  приводящую  к  быстрому  выкипанию 
криогена (жидкого гелия). Точки кипения криогенов обычно ниже -150°C (-
238°F). Квинч может вызвать разряжение атмосферы в процедурной комна-
те, создавая отсутствие кислорода, а также полный отказ магнита. 

В  зависимости  от  напряженности  основного  магнитного  поля  МР-

томографы классифицируются на: 

-  сверхнизкие (менее 0,1 Тл); 
-  низкопольные (0,1-0,4 Тл); 
-  среднепольные (0,5 Тл); 
-  высокопольные (1-2 Тл); 
-  сверхвысокопольные (свыше 2 Тл). 

Низкопольные МРТ обычно имеют резистивные или постоянные магни-

ты. Их преимущество в меньшем количестве противопоказаний для пациен-
тов  и  персонала.  Иногда  низкопольные  системы  имеют  специализорован-
ную область применения, например, только для исследований конечностей 
или открытые  томографы.  Недостаток таких систем – низкое соотношение 
сигнал/шум  и  большее  время  сканирования,  необходимое  для  получения 
изображения хорошего качества. 

Оптимальная  сила  поля  для  клинического  отображения  лежит  в  преде-

лах  от 0,5 до 2,0 Тл,  т.к.  высокие  поля  дают  лучшее  соотношение  сиг-
нал/шум.  В  клинической  практике  верхний  предел  напряженности  магнит-
ного поля составляет 2 Тл.  Свыше этого предела поля предполагаются по-
тенциально опасными и могут допускаться для использования только в ис-
следовательских лабораториях. Вопрос об оптимальной напряженности по-
ля - предмет постоянной дискуссии специалистов.  

Более 90% парка  МР-томографов  составляют  модели  со  сверхпроводя-

щими магнитами. В середине 80-х гг. фирмы-производители делали упор на 
выпуск  моделей с  полем 1,5 Тл  и выше, но уже через  несколько  лет  стало 
ясно, что в большинстве областей применения они не имеют существенных 
преимуществ  перед  моделями  со  средней  силой  поля.  Поэтому  сейчас  ос-
новные  производители  МР-томографов  уделяют  особое  внимание  выпуску 
моделей со средним и низким полем, отличающихся компактностью и эко-

 55 

номичностью  при  удовлетворительном  качестве  изображений  и  меньшей 
стоимости.  Высокопольные  системы  используются  преимущественно  в  на-
учно-исследовательских центрах. 

По  виду  конструкции  МР-томографы  бывают  открытые  и  закрытые. 

Первые  МРТ-сканеры  были  сконструированы  как  длинные  узкие  туннели. 
Затем магниты укорачивались и расширялись, а потом появились и откры-
тые  системы.  МРТ  открытой  конструкции  имеют  обычно  горизонтальные 
или  вертикальные  противостоящие  магниты  и  дают  больше  пространства 
вокруг  пациента.  Кроме  того,  некоторые  системы  предлагают  различные 
положения и последовательности движения. 

Открытые низкопольные МРТ часто имеют широкий открытый дизайн, 

например  открытый C-сканер  формирует  поле  двумя  большими  дискам, 
разделенными  большой  опорой.  Продвинутые  открытые  МРТ  объединяют 
преимущества  сильного  поля,  новых  технологий  градиента  и  широкой  от-
крытой конструкции. Возможны даже исследования пациентов в вертикаль-
ных  положениях (Upright™). Полуоткрытые  высокопольные  МРТ  сканеры 
имеют короткий туннель и расширяющиеся концы. 

В 1998 Комитет по продовольствию и лекарствам США произвел марке-

тинговые расчеты для сканеров свыше 4Tл, и в 2002 агентство одобрило не-
которых 3Tл  сканеры  для  мозга  или  всего  тела.  Развитие  высокопольных 
МР  систем  дает  новые  возможности  для  совершенствования  качества  изо-
бражения,  времени  сканирования,  разрешения,  проведения  функциональ-
ных исследований.  

Сегодня  промышленность  выпускает  свыше 2000 МР-сканеров  ежегод-

но, причём около 40% мирового рынка их сбыта и производства приходится 
на  США.  Сейчас  МР  томографы  уже  широко  используются  в  маленьких 
клиниках и больницах. 

 

56

2.5. Построение изображения 

МР  изображение  по  сути  является  рассчитанной  картой  или  изображе-

нием РЧ сигналов, испускаемых телом человека. Сигнал представляет собой 
одновременное получение компонент намагничивания 

x

M  и 

y

M  как функ-

ции времени и регистрируется с помощью двух отдельных каналов датчика, 
дающих информацию о компонентах сигнала (амплитуде, фазе, частоте). В 
этом  фазочувствительном  методе  комплексный  демодулированный  сигнал 
разделен  на 2 компонента:  действительный  и  мнимый,  смещенный  на 90° 
относительного  первого.  Сигналы  обоих  каналов  объединяются  в  один  на-
бор квадратурных действительных и мнимых спектров и затем обрабатыва-
ются с помощью преобразования Фурье. 

Каждая точка матрицы сырых данных  (k-пространство) содержит часть 

информации  об  изображении  и  не  соответствует  точке  матрицы  изображе-
ния. K-пространство эквивалентно пространству, определенному направле-
ниями  кодирования  фазы  и  частоты,  каждая  линия  данных  которого  соот-
ветствует оцифрованному МР-сигналу с уникальным уровнем кодирования 
фазы. Комплексные данные в правой половине k-пространства комплексно 
сопряжены  с  данными  левой  половины  k-пространства.  При  этом  внешние 
ряды  матрицы  сырых  данных  дают  информацию  о  границах  и  контурах 
изображения  или  отдельных  структур,  определяют  разрешение  мелких  де-
талей. 

Траектория k-пространства - дорожка, прослеживаемая в пространствен-

но  частотной  области  при  сборе  данных,  и  определяемая  приложенными 
градиентами. K-пространство может заполняться по строкам или по спира-
ли, в зависимости от прикладываемых градиентов и выбранных алгоритмов 
сбора данных. 

Интенсивность  каждого  элемента  МР  изображения  (пиксела)  пропор-

циональна  интенсивности  сигнала  от  соответствующего  элемента  объема 
3D пространства (воксела)  для  данной толщины среза.  Размер пиксела мо-
жет быть меньше фактического пространственного разрешения и определя-
ется  размером  выбранной  области  пространства  и  матрицей  изображения. 
Пикселы  часто  используются  для  измерения  разрешения  (или  точности) 
изображений.