Científicos rusos han desarrollado un tomógrafo innovador

Por lo tanto, se acercan las vacaciones de Año Nuevo y, con ellas, los plazos para presentar informes sobre las subvenciones asignadas para investigación. Es en este momento que comienza el momento de los milagros y los descubrimientos inesperados. Entonces, hace un par de días aparecieron artículos en la red con titulares de alto perfil: "¡Los científicos rusos hicieron un tomógrafo innovador!", "Los ingenieros rusos crearon un nuevo tomógrafo de resonancia magnética para personas con sobrepeso" con enlaces al sitio web MISiS . Veamos si esto es así y por qué solo hay dispositivos extranjeros en los hospitales rusos.

Esta no es la primera vez que me encuentro con artículos de contenido similar, pero en el caso de las obras maestras mencionadas anteriormente, la concentración de distorsión de la información alcanza valores críticos, llevando el monitor a una pintura amarilla. Una de las razones por las cuales los textos sobre tales "innovaciones" tienen derecho a la vida es una gran brecha en la información sobre equipos médicos en ruso (y en particular en MRI). Y lo que es más triste, este no es el primer caso de tales noticias, aparecen con envidiable regularidad. Permítanos evaluar con sensatez los logros domésticos en el campo de la tomografía, pero considérelos con un poco más de detalles desde el punto de vista técnico y físico de lo que generalmente se describe en noticias de tan alto perfil.

Y antes de comenzar el análisis, para comenzar nos familiarizaremos con el concepto erróneo más popular. Muchas personas a menudo confunden la resonancia magnética (MRI) y la tomografía computarizada (CT):



Echemos un vistazo a los dispositivos típicos de resonancia magnética y tomografía computarizada, en y sin casos. Aunque sus tareas en el campo del diagnóstico médico son cercanas, y visualmente estos panecillos son similares entre sí, el principio de su trabajo es completamente diferente. Debajo de la cubierta plástica de la resonancia magnética, encontrará un barril de acero grueso lleno de helio líquido y superconductores, y debajo del capó, el CT tiene un montón de componentes electrónicos ubicados en un rotor grande que gira alrededor del paciente con gran velocidad.


Los dispositivos de resonancia magnética clínica utilizan enormes campos magnéticos (de 0,35 a 7 Tesla, el campo de la Tierra para la comparación es 0,00005 Tesla) creado tanto por electroimanes permanentes como por superconductores sumergidos en helio líquido. Al estar ubicados en un campo magnético fuerte, los núcleos de los átomos de hidrógeno (protones) pueden recibir y dar energía en forma de ondas de radio a una determinada frecuencia de resonancia. La imagen en la resonancia magnética se construye al recibir estas señales en las antenas del aparato. En contraste, en un escáner CT no hay campos magnéticos. La tomografía computarizada es esencialmente una máquina de rayos X que le permite construir imágenes 3D completas debido al hecho de que gira alrededor del paciente en una trayectoria en espiral. La resonancia magnética "ve" perfectamente el tejido blando, que es casi transparente a los rayos X. A su vez, la TC es buena para diagnosticar un esqueleto y también se puede usar si hay metal en el cuerpo del paciente.



Es muy simple distinguir la resonancia magnética de la tomografía computarizada: el cuerpo de una resonancia magnética típica es largo y pesado, porque el diseño debe proporcionar una muy buena uniformidad del campo magnético en el centro del criostato donde se encuentra el paciente. El cuerpo del aparato CT es relativamente plano en la dirección longitudinal, y a menudo es capaz de desviarse de la vertical. Además, en los dispositivos de CT, en el centro de la caja hay un anillo de plástico negro, que se encuentra justo en el lugar donde pasa el haz del tubo de rayos X, en MRI esto no es así. Armado con esta información, ahora puede encontrarla fácilmente cuando muestran fotos de un nuevo aparato recién comprado para un centro médico, o algún informe de la apertura de producción, y los tomógrafos muestran tipos completamente diferentes en las imágenes. Bueno, por ejemplo, como aquí , en las noticias ya mencionadas sobre otra innovación:



Por supuesto, la foto de la nueva "MRI innovadora" es secreta, y en su lugar se utilizó esta tomografía computarizada. Quizás esto no sea muy importante, bueno, los periodistas tomaron la primera foto que obtuvieron del buscador, lo hacen todo el tiempo. Pero en mi opinión, es útil saber la diferencia entre la TC y la RM, aunque solo sea porque ambos tipos de tomógrafos están diseñados para diagnosticar cosas completamente diferentes y no siempre pueden reemplazarse entre sí. Bueno, otra tomografía computarizada cuesta en promedio unos 40 millones de rublos, pero una resonancia magnética cuesta tanto como 90 millones de rublos. ¿No es una pena cuando dicen que desarrollaron un auto deportivo y en la foto muestran un Lada?

Ahora finalmente mire la fuente de las noticias del titular y vea lo que realmente desarrollaron allí. Resulta que todo es más modesto: en lugar de un nuevo tomógrafo, se desarrolló una tecnología para la producción de materiales magnéticos blandos, que en el futuro se pueden usar, incluso para crear MRI con imanes permanentes. Es cierto, desde una pieza de imán hasta un dispositivo de resonancia magnética completo con un montón de complejos sistemas de ingeniería, electrónica y software, algo así como una pieza de cerámica a un transbordador espacial. También es molesto que exactamente las mismas noticias con un titular menos pegadizo estuvieran en el mismo sitio, con las mismas imágenes en 2017.




No está claro por qué los autores del estudio decidieron centrarse en la resonancia magnética, porque los imanes se utilizan en una gran cantidad de áreas. Habrían desarrollado un tren con una suspensión magnética: hay incluso más imanes que se pueden colocar allí. Pero lo curioso es que, al mismo tiempo, por alguna razón, están vinculados específicamente al peso de los pacientes, y aunque la mayoría de las resonancias magnéticas modernas (y no tan) ya están diseñadas para un peso de hasta 250 kg, en el texto simplemente estamos mal informados sobre las restricciones existentes en supuestamente 120 -150 kg. En serio, tomemos como ejemplo uno de los dispositivos de resonancia magnética más pequeños, que es muy popular en las clínicas rusas: este es el "Magnetom C!" De Siemens, donde incluso la mesa de un paciente sin accionamiento eléctrico automático es movida manualmente por el personal. Incluso este bebé está diseñado para un paciente que pesa hasta 200 kg. Como beneficio adicional, como muchos modelos baratos donde no se usan superconductores, los imanes de un dispositivo extraño se hacen en forma de dos "panqueques" encima y debajo del paciente. Este diseño de tomógrafo es ideal para personas obesas y personas con claustrofobia.



Por supuesto, no se dan fotos o características del dispositivo del tomógrafo desarrollado (bueno, excepto por números en el espíritu de 100500% más rápido, más alto, más fuerte). Bueno, está bien, supongamos que la muestra experimental está realmente oculta en algún lugar de las entrañas del NPO MAGNETON, y al mismo tiempo es realmente mucho más barata que la competencia, y como se desprende de las declaraciones en los artículos, consume muy poca energía. Pero incluso en este caso, hay un problema, ya que una resonancia magnética doméstica con exactamente los mismos epítetos ("barata", "innovadora", "eficiente en energía") ya se creó hace nueve años (y según los autores, incluso antes ), bajo el nombre " tomógrafo unitario " . Aquí está este guapo:



La unidad también se posicionó como un análogo súper barato de tomógrafos extranjeros, donde en lugar de costosos kilómetros de superconductores en helio líquido, había imanes permanentes baratos. También se afirmó que el dispositivo es tan eficiente energéticamente que puede funcionar incluso con paneles solares, a diferencia de algún monstruo general de General Electric, que durante el escaneo "se come como un edificio de nueve pisos".

Y en los anuncios de Unitom, las imágenes tomadas en tomógrafos de resonancia magnética de una clase completamente diferente se muestran como ejemplos. Y aquí llegamos a la segunda idea errónea comúnmente explotada sobre MRI con respecto a la calidad de imagen. Para tratar con él, eche un vistazo a su anuncio (escaneos de rodilla):



Parecería, de hecho, por qué pagar una tonelada de dinero por sistemas criogénicos complejos y superconductores cuando la imagen con un tomógrafo de imán permanente barato no es peor que con los costosos hermanos superconductores. Pero como siempre, hay un matiz. El hecho es que las señales de resonancia magnética, a partir de las cuales se construye la imagen, dependen directamente de la magnitud del campo magnético. Cuanto más Tesla esté en el tomógrafo, más núcleos en el cuerpo del paciente recibirán y emitirán señales de radio, haciendo que la imagen sea más brillante, y los detalles serán más claros. Sin embargo, desde la antigüedad hay un truco debido al cual cualquier señal periódica se puede aumentar en el contexto del ruido ubicuo, y su nombre es el tiempo promedio. Repetimos el escaneo varias veces seguidas, promediamos los resultados y obtenemos una imagen más adecuada. Aquí hay un ejemplo de un gráfico que muestra en una curva negra cómo crece la señal de resonancia magnética dependiendo de la magnitud del campo magnético del tomógrafo. Es simple: más Tesla, mejor señal.



Al mismo tiempo, la curva gris (terminología de Philips, NEX - número de excitaciones) muestra aproximadamente cómo aumentar los valores de las señales recibidas si usamos varios escaneos seguidos, y luego promediamos el resultado. Ahora prestemos atención a los puntos marcados en círculos. Literalmente lo dejan claro: si tenemos un tomógrafo y queremos duplicar nuestra señal, así como la calidad de la imagen, entonces podemos hacer un nuevo tomógrafo, donde el campo magnético será exactamente dos veces más, o hacer que el paciente se acueste en el viejo cuatro veces más. El campo de la unidad del dispositivo es de solo 0,15 Tesla, que es 10 veces menos que los escáneres MRI de 1,5 Tesla más populares. A juzgar incluso por este horario simplificado, tomará una cantidad de tiempo increíble (si es posible) obtener exactamente la misma imagen en un dispositivo como en el campo 1.5T. El promedio se usa en todas las imágenes de resonancia magnética de piso bajo (0.05–0.35 Tesla). Es por eso que si va a hacer un examen en un aparato de este tipo, prepárese para tomar una siesta en el proceso, ya que esto puede llevar una cantidad de tiempo muy decente y no puede moverse en absoluto. También tenga en cuenta que en nuestras realidades sucede que el operador va a tomar té o fumar, porque también está aburrido de esperar (siempre exige darle un botón de emergencia en forma de bulbo de goma, está en todos los tomógrafos). Por supuesto, a los centros médicos comerciales no les gusta esto. Cuanto más rápido se examina al paciente, más rápido cae la ganancia. Esta es una de las razones por las cuales los escáneres basados ​​en superconductores capaces de soportar campos magnéticos 1-3T son tan populares en el mercado en todo el mundo, a pesar de sus enormes precios. En un campo alto, el escaneo es muchas veces más rápido. El mercado dicta sus propias reglas y, como resultado, Unit nunca fue a las masas. El fabricante consideró que incluso con un precio tan bajo es económicamente factible producir tomógrafos en volúmenes de al menos 100 piezas por año. Simplemente no existe tal demanda para ellos. En el contexto de la historia de Unitom, el desarrollo del próximo tomógrafo magnético permanente no parece una solución muy razonable. A menos que lo hagan solo para hacerlo. Para competir con el enorme mercado de equipos extranjeros (incluidos los de bajo costo), debe ofrecer algo más moderno y competitivo.

Y tal intento también se hizo en 2016. Un gran deseo de desquitarse con los odiados fabricantes extranjeros y, finalmente, hacer un producto completamente nacional llevó a la aparición del primer tomógrafo doméstico de alto campo 1.5T RTI FullScan :



Como se dijo, el RTI FullScan es un tomógrafo de "nueva generación" con un campo de 1.5T y superconductores (solo las máquinas con un campo de 7T ya se están probando con toda su fuerza en el extranjero). Pero incluso a pesar de mis intentos de humor, desde el punto de vista de la ingeniería, este desarrollo es impresionante. La parte más cara y secreta de cualquier aparato de resonancia magnética moderna son los superconductores ocultos dentro de un revestimiento de acero grueso, así como una gran cantidad de helio, que debe reponerse periódicamente. Las tecnologías para trabajar con superconductores estaban en el Instituto de Física. P.N. Lebedeva (Lebedev Physical Institute) RAS, donde construyeron un criostato de pleno derecho con un campo magnético de 1.5T. Cuánto cuesta, es mejor que no lo sepas . Sin embargo, el hecho más interesante es la declaración sobre la fabricación exitosa de un criostato utilizando la tecnología del llamado "imán seco", que es realmente una tendencia entre las compañías de desarrollo de IRM más grandes del mundo. Está encriptado bajo los nombres Freelium para General Electric y BlueSeal para Philips. En resumen, los superconductores en helio no son seguros, en el sentido de que si al menos una parte del conductor decide perder su estado superconductor por alguna razón, entonces un proceso de liberación de energía similar a una avalancha que se convierte en calor (y se almacena allí 2.5 megajulios en el caso de un escáner de 1.5T). Este proceso se llama Quench.

Es por eso que los tomógrafos de alto campo tienen una tubería ancha en la parte superior para que haya dónde descargar el helio en caso de accidente. Repostar mil quinientos litros de helio cuesta un dinero fabuloso, y cada vez es más caro dado su creciente déficit (hasta donde yo sé, solo hay una planta para su producción en Rusia). La tecnología del "imán seco" implica el sellado de superconductores en una cámara de vacío con elementos de enfriamiento adicionales. Se usa el mismo helio, pero en cantidades mucho más pequeñas, tan pequeñas que incluso si se produce enfriamiento, todo el gas permanecerá dentro del criostato.



Demostración de la tecnología Philips BlueSeal. Esta es sin duda una tecnología innovadora y muy interesante si los ingenieros nacionales realmente pudieran dominarla. Pero lo que no es genial es que este dispositivo parece haberse quedado en una sola copia, y hasta ahora nadie comenzará a producir nuevos. Después de recortar el financiamiento externo, el proyecto no voló más, FullScan, aunque se hizo con nosotros, parece funcionar, pero no se utiliza.

Como resultado, en el contexto de tales noticias sobre los avances en el campo de la tomografía doméstica, es probable que tenga una imagen no muy brillante. Terminemos completamente mirando las estadísticas sobre la compra de dispositivos disponibles en la red:



A pesar del hecho de que el enfoque de este artículo se desplazó hacia la resonancia magnética, y busqué información principalmente sobre ellos, también me sorprendió desagradablemente la pequeña cantidad de tomógrafos computarizados domésticos, que parecían tener un diseño más simple.

También es importante tener en cuenta que estas son solo estadísticas sobre compras del gobierno. Esto no incluye miel de diagnóstico privado. centros en los que hay mucho más equipo, y la proporción de dispositivos extranjeros es probablemente del 100%, porque para la rentabilidad se utilizan principalmente tomógrafos de segunda mano del extranjero.

Entonces, cuando vea noticias como la que comenzó este artículo, encienda su escepticismo al cien por cien. Como se puede ver en las historias y declaraciones revisadas, incluso el desarrollo heroico de una tecnología "innovadora" no es suficiente si nadie la necesita en el mercado y, como resultado, el desarrollo simplemente pasa a la mesa. Un indicador particularmente bueno de que algo obviamente va a estar mal es la posibilidad de crear equipos sofisticados desde cero sin tener en cuenta a las contrapartes existentes y pasadas.

Gracias por su atencion