Dlaczego magnesy Phillipsa?
Autor: Piotr Wawrzyńczyk
Kategoria: Diagnostyka obrazowa Artykuł opublikowano w CX News nr 4/34/2010
Tagi:Każdy widzi rezonans jako stół, na którym wjeżdża się w „dziurę”. Ale czym tak naprawdę jest ta pospolita „dziura”, fachowo nazywana gantry ? Z zewnątrz aparatu MRi nie zdradza swojej skomplikowanej konstrukcji, ponieważ żaden elementy czynny nie jest widoczny przez pacjenta. Główna część urządzenia jest cylindrem, wewnątrz którego na specjalnym łóżku umieszcza się pacjenta. Cylinder ten znajdujący się pod zewnętrzną obudową, podzielony jest na kilka segmentów, z których najważniejsze to zwoje magnesu, cewki poprawiające jednorodność pola, cewki gradientowe oraz nadawczo-odbiorcze. Pomiędzy tymi wszystkimi elementami przepływa chłodzący kriostat. Wszystkie te elementy tworzą część analogową odpowiedzialną za powstawanie sygnału. Za przetworzenie sygnału na obraz struktur anatomicznych odpowiada część cyfrowa, która tworzona jest m.in. poprzez konsole technika i lekarską, które obecnie wyposażone są w dużej mocy układy obliczeniowe.
Najniższa waga, najlepsza wartość homogeniczności pola, największy FoV
W starszych generacjach magnesów 3.0 T obudowa była wykonana z aluminium, jednak materiał ten w żaden sposób nie był w stanie ograniczyć pola magnetycznego. Natomiast zastosowanie grubszego materiału ograniczyło przestrzeń, w której mógł znajdować się magnes, co z kolei bezpośrednio wpływało na zmniejszenie jednorodności pola. Niestety takie rozwiązanie jednocześnie zwiększało wagę magnesu, jak i zmniejszało przestrzeń dla izolacji termicznej.
W obecnie produkowanych tomografachrezonansu magnetycznego (MRi) frma Philips wykorzystuje innowacyjną technologię budowy gantry – zamiast z aluminium obudowa wykonana jest ze stali nierdzewnej, co pozwala na uzyskanie takiego samego natężenia pola magnetycznego przy cieńszej warstwie stali. Zatem zwiększyła się ilość miejsca przeznaczonego dla kriostatu, zaś samo uzwojenie magnesu wykonane z materiałów supernadprzewodzących zostało usytuowane bliżej wewnętrznej części obudowy. Poprzez te zabiegi uzyskano najlepszą homogeniczność pola – odchylenie nie przekracza 0,5 dla kuli o średnicy 40 cm (mierzone metodą V-RMS pod 24 kątami w 24 płaszczyznach). Ponadto wykonanie cieńszej warstwy stali zapewniło magnesom, produkowanym przez frmę Philips, najniższą
wagę ze wszystkich oferowanych na rynku MRi., a równocześnie gwarantuje również najlepszą efektywność termiczną bez żadnych dodatkowych systemów.
Zero Boil-Of
Podczas skanowania działający system gradientów powoduje przeniesienie energii do kriostatu poprzez mechaniczne wibracje, które indukowane są zarówno elektromagnetycznie, jak i elektromechanicznie. Wszystkie te zjawiska powodują, iż podczas skanowania wzrasta zużycie helu. Firma Philips w celu zwiększenia jego oszczędności (a przez to i kosztów) wprowadziła technologie „Zero Boil-Of”. Nie jest to żadna nowość na rynku – posiadają go praktycznie wszystkie aparaty frm konkurencyjnych. Technologia ta stosowana w MRi frmy Philips jest jednak inna niż u pozostałych – pozwala na odzyskiwanie helu zarówno w trybie „Stand By”, jak i w trakcie skanowania.
Największa wydajność gradientów
Zastosowanie podwójnego systemu gradientów w znacznym stopniu poprawiło jakość obrazowania MRi. Po raz pierwszy system taki został wykorzystany przez frmę Elscint. Pierwszego na rynku system, wykorzystywał inne nastawienie gradientów. W takim trybie można uzyskać amplitudę gradientów 23 mT/m oraz wartości Slew Rate 80 mT/m/msec przy zachowaniu maksymalnej wartości FoV. Jednak w przypadku wielu procedur – szczególnie wymagających bardzo małych czasów relaksacji - takie wartości były niewystarczające. Wówczas przełączano na tryb 2, w którym można było uzyskać odpowiednio 50 mT/m oraz 150 mT/m/msec. Zwiększenie wartości obu parametrów odbywało się jednak kosztem pola obrazowania, które ulegało znacznemu zmniejszeniu.
Philips w przypadku aparatów 3.0 T X-series Quasar Dual wykorzystał podwójne gradienty, które nie prowadzą do zmniejszenia pola obrazowania. System ten posiada dwa tryby – każdy z nich pozwala na różną kombinację wykorzystania mocy gradientów, przy czym w każdej z nich jeden jest wykorzystywany w 50%. W trybie 1 – idealnym dla technik fast imaging, takich jak np. gradient echo z krótkimi czasami TR/TE – amplituda osiąga wartość 40 mT/m, zaś wartość Slew Rate wynosi 200 mT/m/msec.
W przypadku sekwencji wykorzystujących wysokorozdzielcze techniki możemy uzyskać lepszą rozdzielczość w krótszym czasie. Tryb 2 w systemie Qusar Dual pozwala na osiągnięcie amplitudy 80 mT/m przy maksymalnej wartości Slew Rate 100 mT/m/msec oraz zachowaniu maksymalnego FoV, co pozwoliło na 15% skrócenie czasu skanu, przy zachowaniu jakości obrazu części anatomicznej.
Reasumując, gantry frmy Philips posiadają cieńszą obudowę, uzwojenia magnesu wykonane są z materiałów supernadprzewodzących oraz system „Zero Boil-Of” odzyskujący hel również podczas skanowania, co pozwoliło na osiągnięcie najniższej wagi, uzyskanie najniższej wartość jednorodności pola oraz zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych.
[1] Paul R. Harvey, PhD. ; Romhild M. Hoogeveen, PhD. “New X-series technology drives 3.0T intothe clinical domain”