Российские физики испытали "МРТ-сканер будущего" на человеке

Физики из России и Нидерландов заявляют об успешной проверке нового типа МРТ-сканера на добровольцах, в работе которого используется специальный метаматериал на базе меди, делающий изображение более четким, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports. "Чтобы различить полезный сигнал на фоне случайного шума, врачи повторяют сканирование много раз. Но с метаповерхностью необходимость в этом отпадает. Если сейчас обследование, условно, занимает двадцать минут, то в будущем врачам хватит десяти. Если сегодня клиника обслуживает десять пациентов в день, то с данной разработкой примет двадцать", — объясняет Алексей Слобожанюк, физик из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге. Как объясняют ученые, магнитно-резонансный томограф основан на эффекте так называемого ядерно-магнитного резонанса. Во время сеанса томографии мозг или другие органы человека облучаются радиоволнами в присутствии мощного постоянного магнита, в результате чего ядра водорода и других атомов в тканях тела начинают "вибрировать", излучая или поглощая волны определенной частоты. Наблюдая за этими волнами, ученые могут вычислить положение таких атомов, температуру тканей и другие свойства исследуемого органа, в том числе и то, как микроволновое излучение влияет на работу клеток. Для работы МРТ-сканеров используются мощные магниты на базе сверхпроводников, что ограничивает сферу их применения и делает их эксплуатацию достаточно дорогим удовольствием. Год назад Слобожанюк и его коллеги из ИТМО и Лейденского университета (Нидерланды) смогли ускорить работу МРТ-сканера, создав особый метаматериал из кусочков меди, который делает получаемую картинку более контрастной. Это позволяет медикам получать четкое изображение за меньшее число сканирований, увеличивать разрешение снимков и получать их за гораздо меньшее время. Гибкие пластинки из этого материала, как рассказывают ученые, нужно поместить рядом с сверхпроводящими магнитами МРТ-сканера в той точке, где будет находиться тело пациента во время обследования. Это снизит уровень помех и уменьшит размеры индивидуальных трехмерных "пикселей" на изображении, которое получает томограф. Работу этих метаматериалов и сканеров ученые проверили на добровольце, согласившемся пройти несколько процедур сканирования мозга с применением и без применения материала. Эти опыты завершились успешно – ученым удалось получить четкие снимки мозга участника опытов и реконструировать трехмерную форму его лица, используя данные с томографа. Российские и зарубежные физики собираются продолжать исследования как в Лейдене, так и в Санкт-Петербурге. Они надеются превратить лабораторию прикладной радиофизики в Университете ИТМО в центр передовых разработок в данной сфере, закупить современное оборудование и привлечь молодых специалистов, чтобы создавать прототипы устройств и внедрять их в клиническую практику. Для этого сотрудники лаборатории прикладной радиофизики и Эндрю Вебб уже отправили заявку на грант РНФ.