Технологии МРТ развиваются так, чтобы получать все более и более детальные изображения — это определяется характеристикой «сигнал/шум». От низкопольных и высокопольных томографов переходят к сверхвысокопольным — то есть с индукцией поля в 3 Тесла. Несмотря на то, что 3-тесловые аппараты МРТ встречаются гораздо реже (в России их всего порядка 65 штук), их популярность растет.
«У сверхвысокопольных аппаратов изображение гораздо четче, — объясняет одна из участников исследования Анна Калугина, студентка 3 курса и сотрудник физико-технического мегафакультета. — Но за эту четкость приходится расплачиваться появлением диэлектрических артефактов, которые дают темные пятна на изображениях — в частности, при сканировании брюшной полости. Так происходит оттого, что длина волны радиочастотного поля томографа становится сопоставима с размерами самой брюшной полости. Как наблюдается в экспериментах, чем больше брюшная полость, тем больше эти неоднородности. А это в первую очередь касается полных людей или беременных женщин».
Для решения проблемы был разработан продукт, который перераспределяет магнитное поле так, чтобы неоднородности были скомпенсированы. Разработка представляет собой подкладку с диэлектрическим слоем из полиимидной пленки, на которую с двух сторон нанесена медная матрица, содержащая пересекающиеся под прямым углом проводники, соединенные между собой конденсаторами. В каждой ячейке матрицы под действием поля томографа образуется наведенное поле, которое позволяет распределять и выравнивать общее электромагнитное поле.
Иллюстрация из статьи ученых
Проект развивается в течение полутора лет — над ним работает научный коллектив физико-технического мегафакультета: Всеволод Воробьев, Алёна Щелокова, Анна Калугина, Виктор Пучнин, Алексей Слобожанюк и Станислав Глыбовский. До настоящего момента разработка была ориентирована на полных людей — сейчас же она переориентируется на диагностические нужды беременных женщин.
«До этого проводили испытания на полных волонтерах, а также на мужчинах с развитой мускулатурой. Я в настоящий момент занимаюсь этим проектом не только с научно-технической стороны: делаю расчеты, доказываю эффективность и оцениваю безопасность, — но и с коммерческой: развиваю проект в стартап, ищу потенциальных покупателей, пишу заявки на гранты, договариваюсь с клиниками о сотрудничестве. То есть делаю все, чтобы это вошло в жизнь», — рассказывает Анна Калугина.
Отличительной особенностью разработанной в ИТМО подкладки является ее гибкость и легкость — благодаря предложенной ультратонкой метаповерхности. Все эти характеристики становятся особенно важными, когда речь заходит о работе именно с беременными. При этом у продукта есть аналоги, но они состоят из суспензии керамических порошков (титаната бария — природного диэлектрика) и дейтерированной воды. Поэтому они тяжелые — их вес составляет около 3 килограмм. Кроме того, они довольно сильно нагреваются и их диэлектрическая проницаемость деградирует со временем. С разработанной в ИТМО подкладкой таких проблем нет.
Иллюстрация из статьи ученых
«В компьютерных вычислениях мы также наблюдаем, что использование подкладки позволяет получать необходимую амплитуду радиочастотного магнитного поля при меньшей входной мощности. Так получается уменьшить нагрев тканей пациента — это очень важно, особенно в случае беременных женщин, для которых действуют повышенные требования к радиочастотной безопасности», — дополняет Анна Калугина.
Сейчас проект рассматривается этическим комитетом в Национальном Медицинском Исследовательском Центре им. В. А. Алмазова — для осуществления испытаний с волонтерами. Также продукт отправлен на ознакомление крупной сети клиник для получения отзыва. Недавно команда выиграла конкурс «Старт-1» от Фонда Содействия Инновациям и получила грант в размере 2 000 000 рублей на развитие проекта.
