Тема: Разработка радиочастотных приёмно-передающих систем для специализированного томографа

В настоящее время в медицине существуют различные методы интроскопии органов тела человека. Благодаря открытию ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), в медицине в 1973г. 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 были существенно усовершенствованы и стали более доступными. В процессе обследования пациентов методом ЯМР-томографии формируется послойные изображения внутренних органов человека.
К сожалению, у ЯМР - томографа имеется очень большой недостаток - они очень дорогие. Именно поэтому они не получили в нашей стране широкого распространения. Для устранения этого недостатка в начале 80-х годов двадцатого столетия в Казанском физико-техническом институте были начаты работы по созданию MP-томографа, который стал бы доступным по цене для районных больниц республики. Первый подобный томограф с индукцией магнитного поля 0,02 Тл был собран и установлен в больнице №7 г. Казани в 1997 году.
В лаборатории Методов медицинской физики КФТИ КазНЦ РАН разрабатывается новый специализированный малогабаритный томограф. Данный томограф может быть установлен как стационарно, а так и в качестве мобильного диагностического устройства. Кроме того, томограф может использоваться не только для медицинской диагностики. Его можно использовать в сельскохозяйственной промышленности для анализа состава продуктов.
В основе данного томографа лежит постоянный магнит. В отличие от обычного резистивного магнита, он не требует больших мощностей для подержания основного поля магнита. Нет необходимости в использования водяной системы охлаждения электронных блоков, достаточно системы с воздушным охлаждением, которая является экономически более выгодной.
Данный томограф является комплексом различного прецизионного оборудования. В частности, необходимо разработать приемные радиочастотные датчики, во многом определяющие чувствительность и соотношение сигнал- шум томографа. Также необходимо рассчитать и изготовить передающие катушки для создания однородного радиочастотного поля.
Целью данной работы является разработка и исследование датчика «Сустав» для травматологического ЯМР-томографа с полем 0,4 Тл (основная резонансная частота малогабаритного томографа 17,5 МГц). Объектом исследования данной работы является также совмещенная приемно-передающая система, предназначенная для обследования крупных суставов человека, и являющийся неотъемлемой частью томографа. В работе исследуется характеристики датчика и системы в целом, их область применения.
Основными задачами работы являются:
1. Исследование приёмно-передающих систем для специализированного томографа;
2. Исследование возможностей применения различных типов экранов и их влияние на приёмный контур;
3. Математический расчет магнитного поля для датчика;
4. Макетирование датчика «Сустав».
Купить

В ходе проделанной работы был сконструирован макет приёмного датчика цилиндрического типа, определены его параметры и радиочастотные характеристики.
Были проведены исследования влияния различных типов экранов от внешних помех на величину добротности, при включении их в контур. По результатам исследования экранов на приёмный контур для цилиндрического типа датчика, наилучшим вариантом является замкнутый экран сетка (Q=149).
По результатам исследования однородности распределения сигнала в исследуемой области датчика при параллельном включении витков наиболее оптимальным является 4 витка включенные параллельно.
В ходе исследования датчика цилиндрического типа проводились математические расчеты и моделирование контура, целью которых является получение более однородного поля в интересующей нас области. Наблюдается хорошее согласие расчетных и экспериментальных результатов.
Результаты, полученные в ходе исследования, позволят разработать оптимальный вариант датчика для данного типа томографа.
По данной теме опубликованы тезисы «Разработка радиочастотной приёмно-передающей системы для специализированного томографа на постоянном магните с полем 0,4 Тл» на Международном симпозиуме «Магнитный резонанс: от фундаментальных исследований к практическим приложениям» (КФУ Казань 21-23 апреля 2016 года).

Купить