Корпорация Mitsubishi Electric, Киотский университет и Университет Тохоку объявили о том, что им удалось впервые в мире получить высококачественные изображение методом магнитно-резонансной томографии (МРТ) с индукцией магнитного поля 3 Тл на небольшой экспериментальной установке. МРТ-установка имеет высокотемпературную сверхпроводящую обмотку, не требующую охлаждения жидким гелием, который становится все более дефицитным. Mitsubishi Electric рассчитывает, что точность изображений, выводимых при такой силе магнитного поля, позволит распознавать заболевания на более ранних стадиях.
Mitsubishi Electric, Киотский университет и Университет Тохоку планируют к 2020 году увеличить размер системы до половины размера стандартного МРТ-сканера, а к 2021 году выпустить полноразмерную коммерческую версию. Корпорации удалось получить сильное устойчивое магнитное поле с величиной индуктивности в 3 Тесла благодаря увеличению точности намотки катушки электромагнита. В серийно производимых МРТ-установках используются низкотемпературные сверхпроводящие проводники с круглым или квадратным сечением 2 - 3 мм. В свою очередь, высокотемпературные сверхпроводящие проводники плоские, имеют толщину около 0,2 мм и ширину от 4 до 5 мм и наматываются в несколько сотен слоев, образуя плоскую катушку.
Небольшие отклонения в толщине и ширине проводника приводят к накоплению погрешности по высоте катушки, что может привести к неоднородности магнитного поля и искажениям изображения. Mitsubishi Electric решила эту проблему с помощью лазерных измерителей смещений и компенсации отклонений корректирующими полосами. Таким образом, удалось достичь точности витков катушки в 0,1 мм при внешнем диаметре около 400 мм и добиться однородности магнитного поля, необходимого для изображений коммерческого уровня качества.
Область изображения на небольшой экспериментальной установке составляет всего 25 мм в диаметре при неоднородности поля, не превышающей два к миллиону. Тот же уровень однородности требуется для цилиндра диаметром 230 мм и длиной 650 мм в серийно выпускаемой полноразмерной МРТ-установке. С помощью новой технологии Mitsubishi Electric удалось получить изображение 25-миллиметрового плода мыши в магнитном поле с индуктивностью 3 Тесла.
Теоретические основы
Сверхпроводящие катушки индуктивности подразделяются на низкотемпературные и высокотемпературные. В низкотемпературных МРТ-системах сверхпроводящие катушки и аналитические инструменты охлаждаются до минус 269 градусов Цельсия при помощи жидкого гелия. Однако последний является ограниченным и истощающимся ресурсом вследствие небольшого количества месторождений и растущего спроса со стороны развивающихся стран. В связи с этим вполне ожидаем рост использования высокотемпературных сверхпроводящих катушек индуктивности. Высокотемпературные сверхпроводники могут пропускать электрический ток большей силы, чем низкотемпературные с тем же сечением, и способны генерировать магнитное поле меньшим числом витков, что позволяет сделать электрические приборы более компактными.
