Ученые из России сделали МРТ безопасным для людей с имплантатами

Физики из России и зарубежных стран создали необычный материал, который позволяет понизить мощность магнитно-резонансных томографов и делает их безопасными для людей с кардиостимуляторами, слуховыми аппаратами и прочими имплантатами, говорится в статье, опубликованной в Journal of Magnetic Resonance.

"Наша команда разработала уже несколько устройств для усовершенствования МРТ на основе новых искусственных материалов. Мы продолжаем работать над этим и сейчас. За 2-3 года комплекс таких устройств может улучшить работу значительного числа томографов в российских больницах и повысить общий уровень диагностики в нашей стране", ─ комментирует Алексей Слобожанюк, научный сотрудник Университета ИТМО.

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 применения этого оборудования и делает его эксплуатацию достаточно дорогой.

Год назад Слобожанюк и его коллеги из Университета ИТМО и Лейденского университета (Нидерланды) смогли ускорить работу МРТ-сканера, создав особый метаматериал из кусочков меди, который делает картинку более контрастной. Это позволяет медикам создавать четкое изображение за меньшее число сканирований, увеличивать разрешение снимков и получать их за гораздо меньшее время.

Работая над этим метаматериалом, Слобожанюк и его коллеги задумались о том, нельзя ли его применить для ликвидации одного из главных недостатков МРТ. Дело в том, что люди с медицинскими имплантатами не могут проходить сегодня обследование на томографах из-за того, что металлические части протезов и электронных устройств нагреваются при сканировании, что может выводить эти устройства из строя и угрожать жизни человека.

Как предположили ученые, их метаматериал можно модифицировать таким образом, что он будет перераспределять электромагнитные поля внутри томографа и усиливать их внутри себя, что еще больше повысит качество получаемой картинки и позволит снизить мощность МРТ до безвредных уровней.

"Наши эксперименты показали, что использование метаповерхности позволяет  увеличить эффективность катушки источника более чем в 3 раза. Это значит, что мы можем существенно снизить подаваемую мощность, но при этом обеспечить высокое качество изображения.

Небольшая мощность позволяет сделать процедуру абсолютно безопасной для людей с имплантатами", — объясняет Алена Щелокова, ведущий автор статьи и коллега Слобожанюка.

Как отмечает физик, идея российских ученых уже привлекла внимание зарубежных высокотехнологических компаний, в сотрудничестве с которыми физики из Университета ИТМО создали новые, более компактные и удобные версии эти материалов толщиной всего в 0,5 сантиметра, и проверили их в одной из клиник Нидерландов.

Как показали эти опыты, изобретение российских ученых справилось со своей задачей и сделало картинку более контрастной и четкой, усилив сигнал в 3,6 раза. Это оставляет надежды на то, что в будущем подобные медицинские услуги будут доступны и людям, страдающим от самых тяжелых болезней сердца, глухоты и прочих болезней, с которыми медики сегодня  сражаются, используя имплантаты и металлические протезы.