Здания и пассивное шиммирование это две разных причины: здание нужно, т.к. нужна клетка Фарадея (это не шиммирование, а экранирование) с учетом тяжести магнита (не ставить сканнер на второй этаж). Шиммирование — это дополнительные поля для корректировки, есть пассивное и активное. С ростом поля растет тяжесть пассивных шиммов, но по сравнению с материалом катушки — это мелочи.
Здание требуется что-бы поставить туда магнит. Клетка Фарадея нужна что для 3T, что для 7Т. Для пассивного шиммирование 7Т магнита нужны десятки тонн металла, и соответственно, специально спроектированное и построенное здание. В то же время 3Т магнит можно разместить практически в любом здании на площади порядка 40-50 квадратных метров.
я поищу статью с описанием, как устроен сканнер
Я вполне представляю, как устроен сверхпроводящий магнит МРТ. Проблема только в том, что наши представления почему-то не совпадают. Я опираюсь на то, что я видел на двух заводах производящих сверхпроводящие магниты для медицины. На чем основаны ваши представления о конструкции сверхпроводящих магнитов?
7Т проходит сертификацию и скоро будет доступен как клинический. В России их пока нет, но скоро, я думаю, купят в большие центры, например, Бурденко. Машины 9.4 в европе есть в Тюбингене и Маастрихте (был в Юлихе). В Сакле запускают 11.7Т, обещали в следующей году (хотя об этом говорят уже года три как). Кстати, достижения в материалах обещают удешевить процесс построения больших катушек и режим получения сверхпроводимости. см Le Bihan&Schild, Supercond Sci Techn 30 (2017) 033003.
Кстати, ЯМР уже достиг частоты 1ГГц, и движется дальше, поэтому перспективы очевидны.
У меня есть большие сомнения, что имеет смысл использовать 7Т магниты как клинические. На текущий момент это очень дорогая затея без особых преимуществ. Такие магниты требуют специально построенных зданий с десятками тонн железа для пассивного шиммирования. По-моему, повышение отношения сигнал/шум на 40% того не стоит. В клинических аппаратах резонансной частоты 1ГГц нет, и наверное не будет. Для 11Т получается всего около 500МГц.
При квенче высвобождается значительное количество энергии иссчисляемое МДж. Катчушка магнита представляет собой набор кассет, и бывает что одна из таких кассет выходит из строя, грубо говоря, рвется обмотка и происходит замыкание где то в сендвиче. Ремонт дорог из за замены такой кассеты и последующими тратами на гелий. Однако, это не является чем то ужасным, особенно исследовательские машины подвержены такому (9.4Т пока не стабилизировались квенчнулись пару раз).
Если мы говорим о клинических системах, то никакие катушки не выходят из строя при квенче. Ремонт этих катушек за пределами завода невозможен, а на заводе не имеет смысла — дешевле собрать все с «0». Что за система где «катушка представляет собой набор кассет» и что такое «сендвич» я вообще не знаю.
Люди стали строить гибридные машины типа MRI-PET, MRI-Linac. Это позволяет получать за одну сессию больше информации. Относительно PET — всегда ищут добровольцев, цена около 200 евро за измерение.
Проблема PET — кристаллы и их конфигурация для улучшения пространственного разрешения.
MRI-Linac не является диагностической машиной, ее предназначения уточнение локализации опухоли перед проведением исследования. Что касается MRI-PET, то я слышал пока только про аппарат от Siemens — Biograph MMR. Насколько я знаю в РФ есть по крайней мере одна такая система. Мне кажется, что такие системы не будут широко использоваться, я не вижу уникального преимущества для них. Возможно есть несколько типов исследований, где они действительно хороши, но и только. По-моему, гораздо проще и лучше сделать независимо ПЭТ-КТ и МРТ. Так же цена в 200 евро за такое исследование абсолютно нереальна, даже себестоимость ПЭТ исследование заметно выше. Если же говорить о проблемах систем MRI-PET, то основная проблема это невозможность использования фотоумножителей (PMT).
Сканирование в стиле провериться: граждане, во многих местах идут исследования, где требуются добровольцы (здоровые) — участвуйте, получите бесплатные проверки. Кстати, сканирование всего тела не очень долгое, но и менее точное. Надо понимать, что пока универсального диагностического метода от всего нет, проверяйтесь в координации со своими рисками: употребляете черезмерно акоголь — идете на абдоминальное сканирование, кружится голова, тошнит и плохо думается — головы, и тд. Из личного опыта: пару раз находили опухоли доброкачественные у добровольцев и один раз гидроцефала-кандидата наук.
Можете привести информацию о местах проведения исследований для добровольцев? Я думаю многим эта информация будет полезна. Я видел только исследования, которые спонсируются фармацевтическими компаниями для оценки эффективности лекарственных препаратов и, соответственно, не подходят для здоровых людей.
Гелиевый компрессор + холодная голова охлаждают экраны криостата и сжижают газообразный гелий внутри криостата. Гелиевый компрессор, градиентные усилители, градиентная катушка, РЧ усилитель и некоторые другие компоненты охлаждаются водой. Холодную воду поставляет чиллер (чиллеры). Купить чиллер вместе с МРТ или отдельно это выбор покупателя, обычно покупается все целиком.
ИБП — это опция, обычно ставится на весь аппарат МРТ т.к. резервировать отдельные части довольно сложно. Основная сложность с ИБП — это его цена. Пиковая мощность МРТ высокая, поэтому используется ИБП на 100-160кВа в зависимости от типа МРТ.
Когда МРТ находится в выключенном состоянии, работают: гелиевый компрессор, холодная голова, водяная система охлаждения и небольшое количество управляющей электроники. Все остальное выключено.
На любые устанавливаемые конструкции (стенты, ортопедические конструкции, искусственные клапана и.т.п) есть паспорт в котором указаны условия использования, в том числе и допустимая напряженность магнитного поля (обычно импланты делают из немагнитного материала). Клиники, чтобы обезопасить себя, просят заполнить анкету в которой указано, что никаких имлантов нет. Если импланты есть — то требуют направление от хирурга в котором указано, что проведение исследования с этим имлантом не противопоказано.
Я думаю 200 тысяч евро это немного не корректная оценка. Если мы говорим о заправке МРТ после квенча и подъеме поля, то она должна быть заметно меньше.
Максимальный ток для высокотемпературных сверхпроводников в магнитном поле в разы меньше, чем для используемых сейчас. Так как высокотемпературные сверхпроводники это керамика, то с ними сложно работать — например, соединить два куска это проблема. Я думаю и механическая прочность будет меньше, а для МРТ это проблема. Небольшая статью про высокотемпературные сверхпроводники тут .
К сожалению, сжиженного. Полная емкость криостата 2000-3000 литров (в зависимости от типа магнита, объем для 3Т больше, чем для 1.5Т). Не нужно так же забывать, что есть потери гелия при перевозке и переливе т.е. в магнит попадает не весь гелий, который был куплен.
Во-первых, динамик находится довольно далеко от наушников, а звук передается по пластиковой трубке.
Во-вторых, динамик может просто быть в кабине, тогда его слышно и без наушников
К сожалению, цена ПЭТ-КТ (а чистых ПЭТ, наверное, уже никто не производит) по крайней мере не меньше цены МРТ. А если к этому добавить цену изотопов, то будет понятно почему этот тип исследований не так широко используется в России.
Time of Filght может уменьшить определние зоны где произошло событие распада, на все равно не дает точного положения этой точки. Расстояние между двумя детекторами около 70см, фотоны двигаются со скоростью света т.е. мы говорим о времени в несколько пикосекунд. Я не уверен, что технически возможно создать массовую электронику, которая стабильно работает с такой точность.
За счет огромной индуктивности катушки нельзя быстро завести или вывести ток.
А с резистором все просто, нужно продолжать держать напряжение от источника пока нагретый участок не станет сверпроводящим, потом постепенно уменьшить напряжение и отключить источник.
Никаких разрушений катушки при квенче не происходит. Основная проблема — это цена жидкого гелия для заправки магнита. Цена есть вот тут. Потребуется 1500-3000 литров гелия + работы по заливке + доставка.
Если магнит потеряет весь гелий, то все очень сильно усложняется — стенки сосуда нагреются и этого объема гелия не хватит для получения уровня жидкого гелия в криостате. Обычно в таком случае, сначала заливают жидкий азот (он наметно дешевле) и потом заменяют его жидким гелием. Это процедура очень затратная по времени и цене.
Линии магнитного поля замкнуты, энергия не поглощается пациентом. Есть очень небольшое падения поля за счет потерь в сверхпроводнике (на припое к примеру), за счет наводок. Обычно падение поля за время жизни аппарата никак не влияет на работоспособность.
ПЭТ с вращающимся детектором были в самом начале развития этого метода. К сожалению с таким детектором аппарат не даст хорошего качества изображения. Основное приемущество ПЭТ (в отличии от гамма камеры) это использование изотопа, которые распадается на 2 фотона с углом разлета в 180 градусов. Если мы не можем поймать оба фотона одновременно, то мы не можем быть уверены что это событие относится к распаду именно нашего изотопа (а не является например частицей от распада чего-то другого).
Сейчас есть два типа магнитов с точки зрения охлаждения криостата:
1. 10К магниты. Охлаждается несколько экранов которые находятся в вакууме (вместе с емкостью с гелием и сверхпроводником). Охлаждения этих экранов позволяет уменьшить нагрев емкости с гелием. В таких системах гелий расходуется всегда, их требуется регулярно заправлять. Использование экранов позволяет лишь уменьшить потери — чем ниже температура экранов, тем меньше нагрев за счет излучения от них.
2. 4К магниты. Охлаждение экранов + реконденсация гелия. Первая ступень холодной головы охлаждает экраны, вторая ступень достигает температуры 3.2К, что достаточно для сжижения газообразного гелия находящегося в криостате. Таким образом испарившийся гелий снова сжижается и попадает обратно в криостат. При исправности системы охлаждения МРТ (холодной головы, компрессора и чиллера) потери гелия в такой системе отсутствуют.
В качестве хладогента для системы (холодная голова, гелиевый компрессор) используется газообразный гелий.
Обычно, квенч абсолютно не нужен. Но он есть. Это процесс при котором участок сверхпроводника теряет сверхпроводимость. Это вызывает лавинообразный нагрев сверхпроводника выше критической температуры и в результате, потерю магнитного поля и испарение жидкого гелия. Сам процесс потери магнитного поля занимает около 10-20 секунд, кипение гелия продолжается заметно дольше.
Квенч часто происходит при монтаже оборудования, во время первоначального поднятия поля и шиммирования (выравнивания магнитного поля).
//Томограф Siemens Espree, с полем 1.5. Тесла, обратите внимание на металлические ключи, которые спокойно лежат на столе — магнитного поля тут больше нет. Был закуплен для некоторых государственных клиник у компании Siemens так как более дешевый за счет «новой» укороченной емкости. Укорочение конструкции вылилось в то, что он любит часто пускать гелий на ветер сам по себе.
Я бы выставил аппараты по возрастанию цены следующий образом (видно, что Espree далеко не самая дешевая система):
1. Symphony
2. ESSENZA
3. Avanto
4. Espree
5. Aera
6. Skyra
Не думаю, что самопроизвольный квенч связан с коротким магнитом — при коротком магните сложно добиться гомогенного магнитного поля, но сама конструкция практически не отличается от других систем. Я не могу сказать, что статистка по самопроизвольным квенчам для Espree заметно различается от статистики для других типов магнитов. Вообще, самопроизвольный квенч довольно редкое событие и в большинстве случаев зависит от конкретного магнита. С чем связана ирония про «новую укороченную емкость» мне непонятно.
Касательно магнитного инструмента на столе аппарата под полем. Пожалуйста, на работайте с инженером, который так обращается с оборудованием/инструментом. Я видел довольно много случаев неосторожного использования МРТ, которые закончились не очень хорошо. Нужно понимать, что поле возрастает очень резко и если мы говорим о металлическом предмете массой более 50-100 грамм, то Вы не сможете удержать его в руках. Его просто вырвет из рук как только Вы почувствуете, что поле есть.
+1 к словам о надежности оборудования: я видел много старых систем работающих годами без существенных проблем. Проблема с RFPA, наверное, из наиболее ярких. Вероятнее всего, это обусловлено сроком его использования — он появился на Harmony/Symphony т.е. около 20 лет назад и до сих пор устанавливается на Symphony/ESSENZA/Avanto/Espree без изменений в конструкции. Это надежный усилитель со стабильными параметрами. Я могу согласиться, что ремонтопригодность этого усилителя не очень высока, но не считаю это проблемой.
Использование для новых систем ламповых усилителей не имеет большого смысла — мощные лампы стоят дорого и их ресурс заметно ниже, чем у полупроводниковых усилителей. Плюс возникает проблема с охлаждением (их сложно охладить водой, в отличии от полупроводниковых систем) и габаритами.
Если мы говорим о Toshiba, то до недавнего времени эта компании использовала магниты от Siemens.
Снятие поля происходит нагревом сверхпроводника до темп. выше критической. Никакой электрической дуги при этом не возникает, сверхпроводник одновременно нагревается в нескольких местах + установлено несколько сборок диодов для ограничения напряжения в катушке до безопасного уровня. Вообще, этот способ используется для экстренного снятия поля в ситуациях когда есть риск для жизни/здоровья людей (например, кого-нибудь придавило железякой).
Magnetom Trio — это обычный МРТ 3T, без PET
Здание требуется что-бы поставить туда магнит. Клетка Фарадея нужна что для 3T, что для 7Т. Для пассивного шиммирование 7Т магнита нужны десятки тонн металла, и соответственно, специально спроектированное и построенное здание. В то же время 3Т магнит можно разместить практически в любом здании на площади порядка 40-50 квадратных метров.
Я вполне представляю, как устроен сверхпроводящий магнит МРТ. Проблема только в том, что наши представления почему-то не совпадают. Я опираюсь на то, что я видел на двух заводах производящих сверхпроводящие магниты для медицины. На чем основаны ваши представления о конструкции сверхпроводящих магнитов?
У меня есть большие сомнения, что имеет смысл использовать 7Т магниты как клинические. На текущий момент это очень дорогая затея без особых преимуществ. Такие магниты требуют специально построенных зданий с десятками тонн железа для пассивного шиммирования. По-моему, повышение отношения сигнал/шум на 40% того не стоит. В клинических аппаратах резонансной частоты 1ГГц нет, и наверное не будет. Для 11Т получается всего около 500МГц.
Если мы говорим о клинических системах, то никакие катушки не выходят из строя при квенче. Ремонт этих катушек за пределами завода невозможен, а на заводе не имеет смысла — дешевле собрать все с «0». Что за система где «катушка представляет собой набор кассет» и что такое «сендвич» я вообще не знаю.
MRI-Linac не является диагностической машиной, ее предназначения уточнение локализации опухоли перед проведением исследования. Что касается MRI-PET, то я слышал пока только про аппарат от Siemens — Biograph MMR. Насколько я знаю в РФ есть по крайней мере одна такая система. Мне кажется, что такие системы не будут широко использоваться, я не вижу уникального преимущества для них. Возможно есть несколько типов исследований, где они действительно хороши, но и только. По-моему, гораздо проще и лучше сделать независимо ПЭТ-КТ и МРТ. Так же цена в 200 евро за такое исследование абсолютно нереальна, даже себестоимость ПЭТ исследование заметно выше. Если же говорить о проблемах систем MRI-PET, то основная проблема это невозможность использования фотоумножителей (PMT).
Можете привести информацию о местах проведения исследований для добровольцев? Я думаю многим эта информация будет полезна. Я видел только исследования, которые спонсируются фармацевтическими компаниями для оценки эффективности лекарственных препаратов и, соответственно, не подходят для здоровых людей.
ИБП — это опция, обычно ставится на весь аппарат МРТ т.к. резервировать отдельные части довольно сложно. Основная сложность с ИБП — это его цена. Пиковая мощность МРТ высокая, поэтому используется ИБП на 100-160кВа в зависимости от типа МРТ.
Когда МРТ находится в выключенном состоянии, работают: гелиевый компрессор, холодная голова, водяная система охлаждения и небольшое количество управляющей электроники. Все остальное выключено.
Максимальный ток для высокотемпературных сверхпроводников в магнитном поле в разы меньше, чем для используемых сейчас. Так как высокотемпературные сверхпроводники это керамика, то с ними сложно работать — например, соединить два куска это проблема. Я думаю и механическая прочность будет меньше, а для МРТ это проблема. Небольшая статью про высокотемпературные сверхпроводники тут .
Во-вторых, динамик может просто быть в кабине, тогда его слышно и без наушников
Time of Filght может уменьшить определние зоны где произошло событие распада, на все равно не дает точного положения этой точки. Расстояние между двумя детекторами около 70см, фотоны двигаются со скоростью света т.е. мы говорим о времени в несколько пикосекунд. Я не уверен, что технически возможно создать массовую электронику, которая стабильно работает с такой точность.
А с резистором все просто, нужно продолжать держать напряжение от источника пока нагретый участок не станет сверпроводящим, потом постепенно уменьшить напряжение и отключить источник.
Если магнит потеряет весь гелий, то все очень сильно усложняется — стенки сосуда нагреются и этого объема гелия не хватит для получения уровня жидкого гелия в криостате. Обычно в таком случае, сначала заливают жидкий азот (он наметно дешевле) и потом заменяют его жидким гелием. Это процедура очень затратная по времени и цене.
1. 10К магниты. Охлаждается несколько экранов которые находятся в вакууме (вместе с емкостью с гелием и сверхпроводником). Охлаждения этих экранов позволяет уменьшить нагрев емкости с гелием. В таких системах гелий расходуется всегда, их требуется регулярно заправлять. Использование экранов позволяет лишь уменьшить потери — чем ниже температура экранов, тем меньше нагрев за счет излучения от них.
2. 4К магниты. Охлаждение экранов + реконденсация гелия. Первая ступень холодной головы охлаждает экраны, вторая ступень достигает температуры 3.2К, что достаточно для сжижения газообразного гелия находящегося в криостате. Таким образом испарившийся гелий снова сжижается и попадает обратно в криостат. При исправности системы охлаждения МРТ (холодной головы, компрессора и чиллера) потери гелия в такой системе отсутствуют.
В качестве хладогента для системы (холодная голова, гелиевый компрессор) используется газообразный гелий.
Квенч часто происходит при монтаже оборудования, во время первоначального поднятия поля и шиммирования (выравнивания магнитного поля).
Я бы выставил аппараты по возрастанию цены следующий образом (видно, что Espree далеко не самая дешевая система):
1. Symphony
2. ESSENZA
3. Avanto
4. Espree
5. Aera
6. Skyra
Не думаю, что самопроизвольный квенч связан с коротким магнитом — при коротком магните сложно добиться гомогенного магнитного поля, но сама конструкция практически не отличается от других систем. Я не могу сказать, что статистка по самопроизвольным квенчам для Espree заметно различается от статистики для других типов магнитов. Вообще, самопроизвольный квенч довольно редкое событие и в большинстве случаев зависит от конкретного магнита. С чем связана ирония про «новую укороченную емкость» мне непонятно.
Касательно магнитного инструмента на столе аппарата под полем. Пожалуйста, на работайте с инженером, который так обращается с оборудованием/инструментом. Я видел довольно много случаев неосторожного использования МРТ, которые закончились не очень хорошо. Нужно понимать, что поле возрастает очень резко и если мы говорим о металлическом предмете массой более 50-100 грамм, то Вы не сможете удержать его в руках. Его просто вырвет из рук как только Вы почувствуете, что поле есть.
+1 к словам о надежности оборудования: я видел много старых систем работающих годами без существенных проблем. Проблема с RFPA, наверное, из наиболее ярких. Вероятнее всего, это обусловлено сроком его использования — он появился на Harmony/Symphony т.е. около 20 лет назад и до сих пор устанавливается на Symphony/ESSENZA/Avanto/Espree без изменений в конструкции. Это надежный усилитель со стабильными параметрами. Я могу согласиться, что ремонтопригодность этого усилителя не очень высока, но не считаю это проблемой.
Использование для новых систем ламповых усилителей не имеет большого смысла — мощные лампы стоят дорого и их ресурс заметно ниже, чем у полупроводниковых усилителей. Плюс возникает проблема с охлаждением (их сложно охладить водой, в отличии от полупроводниковых систем) и габаритами.
Если мы говорим о Toshiba, то до недавнего времени эта компании использовала магниты от Siemens.