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