Метаматериалы сделали томограф прозорливее

Результаты сканирования в течение 1020 секунд (сверху) и 120 секунд (снизу) в обычных условиях (слева) и с использованием метаматериала (справа)

Иллюстрация: A. P. Slobozhanyuk et al., Advanced Materials, 2016

Исследовательскому коллективу из России, Австралии и Нидерландов удалось повысить разрешающую способность магнитно-резонансного томографа. В этом ученым помогло использование метаматериалов, говорится в публикации в журнале Advanced Materials.

Сотрудники Университета ИТМО, Австралийского национального университета, Физико-технического института имени Иоффе, университетского медицинского центра Утрехта в Нидерландах и Института экспериментальной медицины РАМН предложили дополнить конструкцию томографа подложкой из погруженного в воду метаматериала — имеющих регулярную структуру ультратонких металлических резонаторов.

Такая подложка способна контролируемо перераспределять радиочастотное электромагнитное поле томографа на субволновом уровне. Резонансное взаимодействие сигнала томографа с электромагнитными режимами метаматериала позволило резко повысить качество сигнала без увеличения индукции поля. При этом соотношение сигнал/шум увеличилось более чем вдвое.

В практическом отношении это повышает разрешающую способность МРТ и сокращает время исследования. Кроме того, использование метаматериала позволило добиться высокого качества изображения на низкопольном сканере (1,5 Тесла) и избежать нагревания тканей пациента электромагнитным полем. Такое нагревание ограничивает применение современных высокопольных (3 Тесла) и ультравысокопольных (до 7 Тесла) томографов, в которых увеличение разрешения достигается повышением интенсивности поля.

Исследователи подчеркивают, что предложенная ими модификация не требует вмешательства в аппаратную часть прибора, а является, по сути, функциональной приставкой, совместимой с любым существующим томографом. Ее применение может улучшить характеристики низкопольных сканеров, приблизив их возможности к высокопольным устройствам. Метаматериал можно использовать не только в виде подложки, но и изготавливая из него специальную одежду для пациента.

«Наш метод получения изображений тканей пациента с лучшей детализацией при МРТ-сканировании позволит более четко локализовать и изучить, к примеру, опухолевые заболевания. По снимкам, полученным при помощи томографии, хирург определяет "рисунок опухоли", который впоследствии послужит "трафаретом" для его скальпеля во время операции», — пишет один из исследователей Юрий Кившарь в пришедшем в редакцию N+1 пресс-релизе.

Метаматериалами называются композиты, свойства которых обусловлены не только химическим составом составляющих элементов, но и их регулярной структурой. За счет этого они по-особому взаимодействуют с электромагнитными волнами, проявляя свойства, труднодостижимые другими способами.


Олег Лищук

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.