Из чего состоит аппарат МРТ: магнит, градиенты, РЧ-система и катушки

Магнит

Главная и самая тяжёлая часть. Он создаёт постоянное поле, в котором выстраиваются протоны пациента. Магниты бывают трёх типов:

• Сверхпроводящие: обмотка из ниобий-титанового сплава охлаждена почти до абсолютного нуля (около 4 К, минус 269 °C) и проводит ток без сопротивления. Дают 1,5 и 3 Тл, это закрытые «тоннельные» аппараты.
• Постоянные: блоки из магнитных сплавов, поле обычно до 0,5 Тл. На них строят открытые томографы.
• Резистивные: электромагниты из обычного проводника, сегодня встречаются редко.

Ток в сверхпроводящей обмотке циркулирует постоянно, поэтому поле есть всегда, даже ночью и когда томограф выключен с пульта. Это ключевое правило безопасности кабинета: почему в кабинет МРТ нельзя с металлом.

Охлаждение магнита

Классический магнит стоит в ванне жидкого гелия, над которой работает криокулер (холодная головка) с компрессором. В безгелиевом магните ванны нет: обмотку охлаждает криокулер напрямую. Компрессор криокулера в свою очередь отдаёт тепло воде, а воду охлаждает чиллер с наружными блоками. Всё это работает круглосуточно. Разница двух подходов: Безгелиевый МРТ: что это и чем он выгоден клинике.

Шиммирование: однородность поля

Для качественного снимка поле в зоне исследования должно быть одинаковым до миллионных долей. Неоднородность выравнивают пассивными шимми (пластинами стали, расставленными при монтаже) и активными шимм-катушками, которые подстраиваются под конкретного пациента. Однородность указывают в ppm для сферы заданного диаметра: например, не хуже 0,2 ppm в сфере 40 см. От неё зависят жироподавление, спектроскопия и чёткость на краях поля обзора.

Градиентная система

Три пары катушек внутри тоннеля (оси X, Y и Z) и мощные усилители. Они на короткое время делают поле неравномерным, чтобы закодировать положение точки в сигнале. Сила градиента (мТл/м) определяет минимальную толщину среза и разрешение, скорость нарастания (мТл/м/мс, или Т/м/с) определяет, как быстро работают последовательности, особенно диффузия и быстрая визуализация. Градиенты сильно нагреваются и охлаждаются водой, они же главный источник шума.

Радиочастотная система

Передатчик с усилителем мощностью в десятки киловатт формирует импульсы на частоте резонанса (63,87 МГц для 1,5 Тл) и подаёт их через передающую катушку, встроенную в тоннель. Приёмный тракт ловит ответный сигнал, который в миллионы раз слабее. В современных аппаратах сигнал оцифровывается рядом с катушкой и идёт в компьютер по оптоволокну, так меньше помех.

Приёмные катушки

Антенны, которые кладут прямо на исследуемую область: на голову, колено, плечо, живот. Чем ближе катушка и чем больше в ней элементов, тем выше сигнал и тем сильнее можно ускорить исследование. От набора катушек зависит, какие исследования клиника сможет делать: Катушки МРТ: какие бывают и какой набор нужен клинике.

Стол пациента

Двигается по высоте и вдоль тоннеля с точностью до миллиметра, укладку помогает делать лазерный центратор. Важные цифры: допустимый вес пациента (у современных аппаратов 200-250 кг) и ход стола, от которого зависит, можно ли снять весь позвоночник без перекладывания.

Электроника, пульт и рабочие станции

Шкафы градиентных и РЧ-усилителей, спектрометр и блоки питания стоят в технической комнате. В пультовой работает оператор: регистрирует пациента, выбирает протокол, следит через окно и переговорное устройство. Отдельная рабочая станция врача нужна для описания и постобработки, снимки уходят в архив и PACS по DICOM.

Инженерная часть кабинета

• РЧ-кабина экранирует процедурную от внешних радиопомех: как она устроена.
• Чиллер охлаждает компрессор криокулера и градиенты.
• Электропитание: выделенная линия, изолирующий трансформатор, а для безгелиевого магнита ещё и резервный генератор.
• Кондиционирование процедурной и технической комнаты: электроника и магнит чувствительны к температуре и влажности.
• Квенч-труба нужна только магнитам с жидким гелием: через неё гелий уходит наружу при аварийном сбросе поля.

Требования к помещению, нагрузке на перекрытие и маршруту заноса проверяют до покупки: Монтаж МРТ: этапы и сроки от проекта кабинета до первого пациента.