Введение
Глава 1. Теоретическая часть 5
1.1 Ядерный магнитный резонанс 5
1.2 Условие резонанса 8
1.3 Сигнал магнитного резонанса 10
1.4 Принцип действия МРТ 13
1.5 Обзор конструкций магнитных систем 15
1.6 Построение и показатели качества изображения 21
1.7 Улучшение однородности магнитного поля
шиммирующими магнитами 23
Глава 2. Экспериментальная часть 25
2.1 Материал и методы исследования 25
2.1.1 Магнитная система специализированного томографа с индукцией
магнитного поля 0,4 Тл 25
2.1.2 Измеритель магнитной индукции Ш1 -9 27
2.1.3 Оригинальный датчик на основе ЯМР 30
2.2 Зависимость индукции магнитного поля от температуры магнита 31
2.3 Индукция поля при отключениях контроллера температуры 34
2.4 Объемная карта магнитного поля 38
Выводы 46
Список использованных источников 47
Приложение
В настоящее время в медицине существуют различные методы интроскопии органов тела человека. Благодаря открытию ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) в медицине в 1973 г. появился новый метод исследования: магнитно - резонансная томография (МРТ), который развивается и в настоящее время. За последнее 40 лет, как метод МРТ, так и аппарат МРТ, опираясь на последние достижения электроники, криогенной техники и новейших информационных технологий, существенно усовершенствованы. В процессе обследования пациентов методом ЯМР-томографии формируется послойные изображения внутренних органов человека, сравнимые по качеству с гистологическими срезами.
К сожалению, ЯМР- томографы на сегодняшний день имеют очень большой недостаток - они очень дорогие по сравнению с другими методами интроскопии. Именно поэтому они не получили сильного распространения в нашей стране. Для решения данной проблемы в Лаборатории методов медицинской физики Казанского физико-технического института ФИЦ КазНЦ РАН были начаты разработки нового специализированного медицинского МРТ с постоянным магнитом, который стал бы доступен по цене для городских и районных больниц страны.
Интерес к постоянным магнитам в настоящее время связан с тем, что они легко конфигурируются в аппаратах открытого типа, что является важным для прохождения обследования пациентами, страдающими клаустрофобией или имеющим большие размеры тела. Кроме этого, достоинством является то, что они имеют небольшое поле рассеяния, не требуют энергии для поддержания магнитного поля, и не требуют системы охлаждения до сверхнизких температур. В связи с этим, эксплуатационные и экономические затраты на такие магниты невелики. Но имеет ряд недостатков, к ним можно отнести большой вес, относительно небольшую напряженность создаваемого магнитного поля, чувствительность к изменениям температуры и сложность получения однородного магнитного поля в рабочей области.
Целью данной работы является получение объемной карты магнитного поля в рабочей области и изучение температурной стабильности поля МРТ, разрабатываемого в КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН. В работе исследуется основные характеристики магнитного поля томографа, так как они определяет качество получаемого изображения.
Основными задачами работы является:
1. Измерить зависимость индукции магнитного поля от температуры магнита.
2. Измерить объемную карту магнитного поля с помощью разных систем.
3. Установить поведение индукции поля при возможных неисправностях контроллера температуры.
4. Обработать полученные данные и занести в составленную раннее базу данных.
В ходе проделанной работы исследованы однородность и стабильность магнитного поля, разрабатываемого в ФИЦ КазНЦ РАН специализированного медицинского магнитно-резонансного томографа с индукцией магнитного поля 0.4 Тл.
В результате проведенных экспериментов была измерена зависимость индукции магнитного поля от температуры магнита. Установлено время нагрева магнита, достаточное для достижения определённого постоянного значения индукции, после которого отклонение составляет не больше ± 10 ppm.
Построены объемные карты магнитного поля, измеренные разными системами. На основе этих измерений выявлены области неоднородности, требующие корректировки.
Установлено поведение индукции поля при возможных отключениях контроллера температуры, чтобы исключить влияние влияния его помех на томограф. Данные показали, что в момент выключения питания нагревателей, контроллер меняет показываемую температуру от раннее измеренной. При кратковременном выключении питания контроллера появляется разница температур полюсов магнита в показаниях контроллера. При отключении термодатчика контроллер начинает интенсивно нагревать магнит из этого следует большой уход индукции поля от плато начальных значений. На основе этих измерений было принято решение о замене контроллера.
По данной теме отправлены тезисы «Однородность и стабильность магнитного поля магнитно-резонансного томографа с индукцией 0.4 Тл» на участие в третьей международной конференция "Физика - наукам о жизни".
