Znaczenie obrazowania rezonansem magnetycznym wciąż rośnie, a producenci stale prześcigają się w coraz to nowszych metodach skrócenia czasu skanowania i rekonstrukcji obrazów oraz na poprawie jakości i powtarzalności badań. W niniejszym artykule przybliżony zostanie nowy, unikatowy układ gradientowy XP wykorzystany w systemie MR 7700, zapewniający najwyższą precyzję i wydajność obrazowania.
Zaprezentowany na Kongresie RSNA 2021 system MR 7700 jest najnowszym i najbardziej zaawansowanym systemem 3T w katalogu Philips. MR 7700 wyróżnia się przede wszystkim zintegrowaną opcją spektroskopii multinukleinowej, co jest absolutną nowością w świecie rezonansu magnetycznego i po raz pierwszy pozwala na szerokie wykorzystanie tej techniki obrazowania w codziennej diagnostyce pacjentów. Informacje na ten temat można znaleźć we wcześniejszym wydaniu IiFM.
Warto także bliżej przyjrzeć się nowemu modelowi systemu gradientowego. Gradienty XP charakteryzują się amplitudą o wartości 65 mT/m i szybkością narastania 220 T/m/s, należy jednak pamiętać, że z punktu widzenia oczekiwań użytkowników systemów MR przeznaczonych do najbardziej zaawansowanych badań, ważne są nie tylko jego maksymalne osiągi, ale również precyzja działania. W przypadku szpitali uniwersyteckich i ośrodków prowadzących badania naukowe, często absolutnym priorytetem jest powtarzalność i najwyższa pewność diagnostyczna.
Ryc. 1 Porównanie obrazownania na różnych systemach 3T firmy Philips
Źródło: Własne.
Dokładność układu gradientowego
Zakłócenia powodujące zniekształcenia i obniżenie jakości obrazowania rezonansem magnetycznym są w dużej mierze powodowane przez prądy wirowe, indukowane w wyniku oddziaływania przewodników w zmiennym polu magnetycznym. Powstające prądy wirowe mogą być krótkotrwałe, trwające około 2 ms, lub długotrwałe, trwające nawet ponad 50 ms. Czas zależy od konfiguracji systemu rezonansu magnetycznego. Oprócz obniżenia jakości obrazowania prądy wirowe powodują również emisję energii wewnątrz kriostatu, co skutkuje odparowywaniem helu i niepożądanym wzrostem ciśnienia. Częściową odpowiedzią na te problemy jest zastosowanie ekranowanych cewek gradientowych, posiadających dwie warstwy umieszczone w ściśle określonej odległości od siebie. Zewnętrzna warstwa wykorzystywana jest w celu zminimalizowania wpływu prądów wirowych na magnes. Jest to rozwiązanie występujące w większości projektów systemu cewek gradientowych i koncentruje się ono na zmniejszeniu „wycieku” pola gradientowego poza warstwę zewnętrzną. Natomiast w nowym systemie gradientowym, zastosowanym w MR 7700, główna uwaga jest skupiona na minimalizacji oddziaływania prądów wirowych poprzez przedefiniowanie kontrolnych punktów znajdujących się w obszarze oddziaływania gradientów. W procesie optymalizacji zostały uwzględnione wszystkie właściwości elektromagnetyczne systemu, w tym shimming wyższego rzędu znajdujący się pomiędzy warstwami cewki gradientowej. Takie rozwiązanie zapewnia większą dowolność w projektowaniu konstrukcji systemu, umożliwiając osiągnięcie lepszej dokładności i wyższych wartości parametru Grms.
Liniowość otrzymanego pola gradientowego zależy nie tylko od zastosowanego rozwiązania, ale przede wszystkim od precyzji konstrukcji cewek gradientowych i ich wykonania. Tradycyjnym podejściem do wytwarzania cewek gradientowych z przewodnikiem jest metoda „nawijania drutu”. Oczywistym ograniczeniem tej metody są fizyczne możliwości wygięcia miedzianego przewodnika w odpowiedni kształt. W systemach Ingenia Elition X i MR 7700 wykorzystane są cewki wykonane z miedzianych blach obrabianych w procesie cięcia wodnego, najprecyzyjniejszej metodzie obróbki metalu, gwarantującej najwyższą dokładność i powtarzalność wykonania.
System wykorzystuje 6 warstw gradientowych i 5 warstw shimmingu wyższego rzędu. Daje to 11 warstw wycentrowanych w procesie produkcji w celu zminimalizowania wpływu prądów wirowych.
System gradientowy jest jednym z wielu modułów rezonansu magnetycznego i jego działanie jest zależne od otaczających go komponentów. W przypadku aparatów Ingenia Elition X i MR 7700 kluczowym elementem integrującym jest system akwizycji danych dSync, który można porównać do centralnego układu nerwowego rezonansu magnetycznego. Jest to rozproszony system cyfrowy, który nadzoruje i kieruje pracą poszczególnych modułów tak, aby osiągnąć efekt jak najbardziej zbliżony do działania w czasie rzeczywistym. Zbieranie informacji o czasie generowania pola gradientowego i przekazywanie ich do wzmacniacza w formacie cyfrowym przez światłowód zajmuje zaledwie 100 ns. Taka dokładność czasowa umożliwia precyzyjne sterowanie i poprawę dokładności poprzez wykorzystanie dostępnych informacji, takich jak: szczątkowe prądy wirowe i kompensacja krzyżowa. Wykorzystanie cyfrowej preemfazy wraz z precyzyjną konstrukcją pozwalają zredukować prądy wirowe praktycznie do zera. W systemach Ingenia Elition X i MR 7700 dokładność gradientów wynosi 99,97%, co gwarantuje odchylenie mniejsze niż 0,03% od zamierzonego pola gradientowego przez cały okres pomiaru gradientu.
Pełna wersja artykułu dostępna w TUTAJ .
WYDANIE 2/2022