+7 (499) 519-31-45
Звоните! Запись с 8.00 до 21.00

Специализированный МР-томограф

Создание и практическое использование малогабаритного магнитно-резонансного томографа (МРТ) для исследования конечностей

Ортопедический магнитно-резонансный томограф (МРТ) РЕНЕКС является полностью отечественной разработкой, выполненной СП ГЕЛПИК за 3 года с 2003 по 2006 г.

Магнитно-резонансный томограф «Ренекс»

Магнитно-резонансный томограф «Ренекс»

При анализе рынка в 2003 году и закладке основных конструктивных, технических и эксплуатационных параметров будущего томографа в качестве прототипа рассматривался МРТ для исследования конечностей ARTOSCAN-С, производимый итальянской фирмой ESAOTE SPA и к тому времени успешно эксплуатирующийся в ряде зарубежных клиник. В процессе разработки ставилась цель создания аппарата с лучшими характеристиками по отношению к прототипу, прежде всего в части эргономичности конструкции и повышения индукции магнитного поля.

Первый рабочий экземпляр томографа РЕНЕКС появился в начале 2006 года. Томограф был выполнен на базе открытого U-образного постоянного магнита. Магнит представляет собой U-образное стальное ярмо, на вертикальных щеках которого закреплены цилиндрические магнитные полюса, набранные из магнитных блоков, выполненных из композитного соединения NdFeB. На полюсах были установлены стальные полюсные наконечники, обеспечивающие исходную равномерность магнитного поля в воздушном зазоре между полюсами.

Испытания первого образца показали, что достигнута расчетная индукция магнитного поля 0.23 Т внутри сферической зоны исследования диаметром 180 мм, расположенной между полюсными наконечниками. Такой размер зоны исследования обеспечивает размещение коленного сустава для подавляющего числа пациентов. Оригинальная система пассивного шимирования позволила настроить однородность магнитного поля в зоне исследования с разбросом не более 30 ppm, что оказалось достаточным для работоспособности основных режимов сканирования, применяемых при исследовании суставов конечностей.

В ходе испытаний также был выявлен и количественно оценен основной недостаток первого образца магнита — недопустимо большие вихревые токи, развивающиеся в стальных наконечниках при работе томографа, которые не удалось в достаточной мере скомпенсировать программными средствами.

После замены стальных наконечников на наконечники из специального композитного материала с высоким электрическим сопротивлением и устранения выявленных в процессе испытаний первого образца конструктивных недостатков, к концу 2006 года был выпущен доработанный экземпляр томографа, который серийно выпускается по настоящее время.

Продажа и установка томографов РЕНЕКС в лечебных учреждениях началась в мае 2006 года. К настоящему времени функционируют 14 аппаратов со сроком эксплуатации от 1 месяца до 3-х лет. За это время прошли обследование более 10 тысяч пациентов, что позволило собрать достаточный статистический материал для выявления особенностей работы томографа как в медицинском так и в техническом аспекте.

Область исследований

Томограф позволяет получать изображения суставов конечностей:

  • коленного
  • голеностопного
  • стопы
  • локтевого
  • лучезапястного
  • кисти

Анализ проведенных за время эксплуатации исследований показал, что в большинстве случаев аппарат используется для диагностики повреждений коленного сустава (более 80% обращений пациентов). На втором месте по количеству исследований — голеностопный сустав. Локтевой сустав, кисть и лучезапястный сустав занимают менее 10 % от общего количества исследований.

При исследовании коленного сустава неоднократно встречались крупногабаритные пациенты и пациенты с распухшими коленями, которые не помещались в приемную катушку. Для возможности обследования таких пациентов была разработана и изготовлена дополнительная укороченная радиочастотная катушка с увеличенным внутренним диаметром, которая не входила в базовую поставку томографа. Партия таких катушек была поставлена заинтересованным медицинским учреждениям.

Подавляющее большинство из этих патологий не определяется при стандартном рентгеновском обследовании, но с высокой достоверностью может быть диагностировано при МРТ-исследовании на томографе РЕНЕКС.

Выполненные в различных клиниках артроскопические операции выявили полное совпадение реальной картины с полученными до операции томограммами. Это позволило в дальнейшем во многих случаях обойтись без диагностических артроскопических операций.

Режимы сканирования

Программное обеспечение томографа РЕНЕКС содержит библиотеку импульсных последовательностей в составе:

  • спин-эхо T1
  • градиентное эхо Т1
  • градиентное эхо Т2*
  • турбо-спин эхо
  • мульти-эхо
  • 3D Фурье T1
  • 3D Фурье T2*
  • градиентное эхо с подавлением жира (GE STIR)
  • спин-эхо с подавлением жира (SE STIR)

Как показал анализ статистики, при исследовании голеностопного и коленного суставов врачи наиболее часто пользуются режимом спин-эхо T1 в сагиттальной и корональной проекциях при толщине слоя 4-5 мм. В этом режиме хорошо визуализируются мениски, надколенник, крестообразные и боковые связки, хрящевые и мышечные ткани.

Режим турбо спин-эхо, позволяющий получать T2-взвешенные изображения, в основном используется в тех случаях, когда необходимо установить наличие и объем жидкости в суставах и окружающих тканях.

Интенсивно используется при диагностике всех суставов последовательность с подавлением сигнала от жира SE STIR, на которой отчетливо видны яркие области с содержанием жидкости и внутрикостные изменения, выглядящие как более светлые участки на фоне темной области костной ткани.

При исследовании более мелких суставов (лучезапястный, фаланги пальцев рук) пользователи предпочитают последовательности 3D-Фурье, которые позволяют получать сверхтонкие срезы толщиной 1-2 мм, необходимые для диагностики тонких структур.

Более редко используется режим мультиэхо или «двойной контраст», позволяющий за одно сканирование получить в каждом слое 2 изображения — одно с T2 контрастом, второе — с контрастом, соответствующим протонной плотности.

Технические особенности эксплуатации

При установке и эксплуатации томографов РЕНЕКС в различных помещениях особое внимание обращалось на наличие в данном помещении электромагнитных помех, влияющих на качество получаемых изображений.

Высокочастотные помехи достаточно ослабляются за счет экранирования пространства, в котором находится магнит, и ввода всех проводов в помещение томографа через систему проходных фильтров.

В то же время медленно меняющиеся магнитные поля, создаваемые лифтами, трансформаторами, линиями электропередач, троллейбусными и трамвайными линиями проникают сквозь электромагнитный экран, создавая паразитные магнитные поля в рабочем зазоре магнита, что приводит к зашумленности и размыванию изображений.

К счастью, большинство встречающихся паразитных магнитных полей достаточно стабильны, имеют промышленную частоту 50 Гц и компенсируются специальной системой, состоящей из резонансного электромагнитного датчика, блока управления и исполнительной катушки, смонтированной в зазоре магнита и создающей компенсирующее магнитное поле.

Движущиеся электромеханические транспортные средства и их линии питания постоянного тока, расположенные в непосредственной близости от помещения процедурной МРТ, создают помеху более низкой частоты и нерегулярного характера, что затрудняет компенсацию такого рода помех. В некоторых случаях вопрос удавалось решить, развернув магнит таким образом, чтобы поле в зазоре было перпендикулярно паразитным полям. В других случаях потребовалась разработка дополнительной системы компенсации с датчиками полей инфранизких частот. Так, например, в одном из медицинских учреждений, под которым проходит линия метрополитена, удалось с помощью дополнительной системы компенсации полностью исключить воздействие нерегулярной помехи от проходящих поездов. Изображения фантома, полученные специально в ночное время, когда метро не работает, сравнивались с аналогичными изображениями в штатных условиях при интенсивной работе метрополитена. Результаты сравнения показали, что качество изображений при включенной дополнительной системе компенсации совершенно не ухудшается.

Особый вид помех — от работающей аппаратуры в физиотерапевтических кабинетах, например УВЧ и от мощных систем бесперебойного питания операционных. В таких случаях простейшим способом решения проблемы является выбор помещения для томографа, которое расположено на достаточном удалении от указанной аппаратуры.

Эргономика и комфорт пациента

По отзывам врачей, практикующих на томографе РЕНЕКС, при исследовании коленного сустава пациент чувствует себя довольно комфортно. Здоровая нога располагается на верхней части кожуха магнита и не испытывает напряжений в течение всего исследования. Открытая конструкция магнита обеспечивает удобный доступ врача к пациенту при укладке и фиксации положения исследуемого сустава в приемной катушке.

Однако при сканировании голеностопа и стопы некоторые пациенты в процессе сканирования «съезжали» вниз и томограммы получались нечеткими.

Для решения этой проблемы была изготовлена дополнительная фиксирующая подушка клинообразной формы, подкладываемая под спину пациента.

Кроме того, для обеспечения строгой неподвижности стопы в процессе всего исследования желательно иметь дополнительные проставки нескольких типоразмеров, надежно фиксирующих стопу в приемной катушке. То же относится к суставам верхних конечностей — необходимы фиксирующие проставки для локтевого сустава и кисти нескольких типоразмеров. В настоящее время СП ГЕЛПИК проводит работы по изготовлению перечисленных аксессуаров и будет поставлять их как в организации, где уже установлен томограф РЕНЕКС, так и новым заказчикам.

Другим аспектом улучшения комфортности пациента является внедрение системы релаксации. Учитывая, что полный цикл сканирования длится в среднем 20-30 минут, некоторые врачи обратились с просьбой занять чем-то пациента на это время, чтобы сделать исследование менее обременительным. Идя навстречу пожеланиям заказчиков, на некоторых площадках была установлена система релаксации пациента, включающая DVD проигрыватель и LCD-монитор, на котором во время сканирования демонстрируются видовые фильмы. Помехи, создаваемые монитором, установленным внутри экранированного помещения томографа, удалось практически исключить за счет экранирования монитора. В настоящее время система релаксации поставляется в базовой комплектации томографа.

Перспективы развития

Актуальной остается задача повышения качества изображений, которая в значительной степени может быть решена за счет увеличения индукции магнитного поля. За последний год был разработан и изготовлен рабочий экземпляр магнита с повышенной индукцией поля 0.3Т. Полученные на этом магните изображения показали увеличение соотношения сигнал/шум на 20-30% по сравнению с ранее выпущенными магнитами 0.23 Т.

Постоянно производится модернизация программного обеспечения, направленная на улучшение диагностических возможностей за счет новых импульсных последовательностей, сокращения времени исследований, повышения удобства работы оператора.

Параллельно ведется работа по улучшению конструкции кожухов магнита и стола пациента, разработана и изготавливается новая версия градиентных усилителей с лучшими характеристиками, разрабатываются и изготавливаются дополнительные аксессуары.