Russische Wissenschaftler haben einen innovativen Tomographen entwickelt

Die Neujahrsfeiertage stehen also vor der Tür und mit ihnen die Fristen für die Einreichung von Berichten über die für die Forschung zugewiesenen Zuschüsse. Zu dieser Zeit beginnt die Zeit für Wunder und unerwartete Entdeckungen. Vor ein paar Tagen erschienen im Netzwerk Artikel mit hochkarätigen Schlagzeilen: "Russische Wissenschaftler haben einen innovativen Tomographen hergestellt!", "Russische Ingenieure haben einen neuen MRT-Tomographen für übergewichtige Menschen erstellt" mit Links zur MISiS- Website. Mal sehen, ob das so ist und warum nur ausländische Geräte in russischen Krankenhäusern sind.

Es ist nicht das erste Mal, dass ich auf Artikel ähnlichen Inhalts stoße, aber bei den oben genannten Meisterwerken erreicht die Konzentration der Informationsverzerrung kritische Werte und versetzt den Monitor in gelbe Farbe. Einer der Gründe, warum Texte über solche „Innovationen“ das Recht auf Leben haben, ist eine große Informationslücke über medizinische Geräte in russischer Sprache (und insbesondere MRT). Und was am traurigsten ist, dies ist nicht der erste Fall solcher Nachrichten, sie tauchen mit beneidenswerter Regelmäßigkeit auf. Lassen Sie uns die heimischen Errungenschaften auf dem Gebiet der Tomographie vernünftig einschätzen, aber sie von der technischen und physischen Seite aus etwas detaillierter betrachten, als dies normalerweise in solch hochkarätigen Nachrichten beschrieben wird.

Und bevor wir mit der Analyse beginnen, werden wir uns zunächst mit dem gängigsten Missverständnis vertraut machen. Viele Menschen verwechseln häufig Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT):



Schauen wir uns typische MRT- und CT-Geräte an, in und ohne Fälle. Obwohl ihre Aufgaben im Bereich der medizinischen Diagnostik eng sind und diese Bagels sich optisch ähneln, ist das Prinzip ihrer Arbeit völlig unterschiedlich. Unter der Plastikabdeckung der MRT befindet sich ein dickes Stahlrohr, das mit flüssigem Helium und Supraleitern gefüllt ist. Unter der Haube befindet sich eine Reihe von elektronischen Komponenten, die sich auf einem großen Rotor befinden, der sich mit hoher Geschwindigkeit um den Patienten dreht.


Klinische MRT-Geräte verwenden riesige Magnetfelder (von 0,35 bis 7 Tesla, das Erdfeld zum Vergleich 0,00005 Tesla), die sowohl von Permanent- / Elektromagneten als auch von in flüssiges Helium getauchten Supraleitern erzeugt werden. In einem starken Magnetfeld können die Kerne von Wasserstoffatomen (Protonen) Energie in Form von Radiowellen mit einer bestimmten Resonanzfrequenz empfangen und abgeben. Das Bild in der MRT wird aufgebaut, indem diese Signale auf den Antennen des Geräts empfangen werden. Im Gegensatz dazu gibt es in einem CT-Scanner keine Magnetfelder. CT ist im Wesentlichen ein Röntgengerät, mit dem Sie vollwertige 3D-Bilder erstellen können, da es sich spiralförmig um den Patienten dreht. Die MRT "sieht" perfekt Weichgewebe, das für Röntgenstrahlen fast durchlässig ist. Im Gegenzug ist die CT gut für die Diagnose eines Skeletts geeignet und kann auch verwendet werden, wenn sich Metall im Körper des Patienten befindet.



Die Unterscheidung zwischen MRT und CT ist sehr einfach - der Körper einer typischen MRT ist lang und schwer, da das Magnetfeld in der Mitte des Kryostaten, in der sich der Patient befindet, sehr gleichmäßig sein sollte. Der Körper des CT-Geräts ist in Längsrichtung relativ flach und kann häufig von der Vertikalen abweichen. Auch bei CT-Geräten befindet sich in der Mitte des Gehäuses ein schwarzer Kunststoffring, der genau an der Stelle steht, an der der Strahl der Röntgenröhre durchgeht, bei MRT ist dies nicht der Fall. Mit diesen Informationen ausgestattet, können Sie sie jetzt leicht finden, wenn sie Fotos eines neuen, frisch gekauften Geräts für ein medizinisches Zentrum oder einen Bericht über die Produktionseröffnung zeigen und Tomographen ganz unterschiedliche Typen auf den Bildern zeigen. Nun, zum Beispiel, wie hier , in den bereits erwähnten Nachrichten über eine andere Innovation:



Das Foto der neuen „innovativen MRT“ ist natürlich geheim, und stattdessen wurde dieser CT-Scan verwendet. Vielleicht ist das nicht sehr wichtig. Nun, die Journalisten haben das erste Bild gemacht, das sie von der Suchmaschine bekommen haben. Sie machen es die ganze Zeit. Aber meiner Meinung nach ist es nützlich, den Unterschied zwischen CT und MRT zu kennen, schon allein deshalb, weil beide Arten von Tomographen völlig unterschiedliche Dinge diagnostizieren und sich nicht immer gegenseitig ersetzen können. Ein weiterer CT-Scan kostet im Durchschnitt etwa 40 Millionen Rubel, ein MRT-Scan sogar 90 Millionen Rubel. Ist es nicht eine Schande, wenn sie sagen, dass sie einen Sportwagen entwickelt haben und auf dem Foto einen Lada zeigen?

Nun schauen Sie sich endlich die Quelle der Nachrichten aus der Überschrift an und sehen Sie, was sie dort tatsächlich entwickelt haben. Alles ist bescheidener: Statt eines neuen Tomographen wurde eine Technologie zur Herstellung von weichmagnetischen Materialien entwickelt, die künftig auch für die Erstellung von MRT mit Permanentmagneten eingesetzt werden kann. Richtig, vom Magneten bis zum vollwertigen MRT-Gerät mit einer Reihe komplexer technischer Systeme, Elektronik und Software - so etwas wie ein Stück Keramik bis hin zu einem Space Shuttle. Es ist auch ärgerlich, dass genau die gleichen Nachrichten mit einer weniger einprägsamen Überschrift auf der gleichen Site waren, mit den gleichen Bildern im Jahr 2017.




Es ist unklar, warum sich die Autoren der Studie für die MRT entschieden haben, da Magnete in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden. Sie hätten einen Zug mit einer magnetischen Aufhängung entwickelt - es gibt noch mehr Magnete, die dort platziert werden können. Aber das Lustige ist, dass sie aus irgendeinem Grund speziell an das Gewicht der Patienten gebunden waren und während die meisten modernen (und nicht so modernen) MRTs bereits für ein Gewicht von bis zu 250 kg ausgelegt sind, werden wir im Text einfach über die bestehenden Einschränkungen von angeblich 120 falsch informiert -150 kg. Im Ernst, nehmen wir als Beispiel eines der kleinsten MRT-Geräte, das in russischen Kliniken sehr beliebt ist - dies ist Siemens „Magnetom C!“, Bei dem sogar ein Patiententisch ohne automatischen elektrischen Antrieb manuell vom Personal bewegt wird. Auch dieses Baby ist für einen Patienten mit einem Gewicht von bis zu 200 kg ausgelegt. Als Bonus werden wie bei vielen billigen Modellen, bei denen keine Supraleiter verwendet werden, die Magnete eines Fremdgeräts in Form von zwei „Pfannkuchen“ über und unter dem Patienten hergestellt. Dieser Tomographentwurf ist für beleibte Leute sowie Leute mit Klaustrophobie groß.



Natürlich werden keine Fotos oder Eigenschaften des Gerätes des entwickelten Tomographen angegeben (naja, bis auf Zahlen im Geiste von 100500% schneller, höher, stärker). Nehmen wir an, die experimentelle Probe befindet sich tatsächlich irgendwo im Darm des NPO MAGNETON und ist gleichzeitig sehr viel billiger als die Konkurrenz. Wie aus den Aussagen in den Artikeln hervorgeht, verbraucht sie extrem wenig Energie. Aber auch in diesem Fall gibt es ein Problem, da bereits vor neun Jahren eine inländische MRT mit genau den gleichen Beinamen ("billig", "innovativ", "energieeffizient") erstellt wurde (und den Autoren zufolge sogar früher ), genannt " Einheitentomograph . “ Hier ist dieses hübsche:



Das Gerät positionierte sich auch als supergünstiges Analogon zu ausländischen Tomographen, bei denen anstelle teurer Kilometer Supraleiter in flüssigem Helium billige Permanentmagnete verwendet wurden. Es wurde auch festgestellt, dass das Gerät so energieeffizient ist, dass es sogar mit Sonnenkollektoren arbeiten kann, im Gegensatz zu einem allgemeinen Monster von General Electric, das während des Scans "wie ein neunstöckiges Gebäude frisst".

In den Anzeigen von Unitom wurden Bilder gezeigt, die mit Magnetresonanztomographen einer völlig anderen Klasse aufgenommen wurden. Und hier kommen wir zu dem zweiten häufig ausgenutzten Irrtum über MRT in Bezug auf Bildqualität. Werfen Sie einen Blick auf die Anzeige (Kniescans), um mit ihm umzugehen:



Es scheint in der Tat, warum eine Tonne Geld für komplexe Kryosysteme und Supraleiter zu viel bezahlt wird, wenn ein Bild mit einem billigen Permanentmagnet-Tomographen nicht schlechter ist als mit teuren supraleitenden Brüdern. Aber wie immer gibt es eine Nuance. Tatsache ist, dass die Magnetresonanzsignale, aus denen das Bild aufgebaut ist, direkt von der Stärke des Magnetfelds abhängen. Je mehr Tesla sich im Tomographen befindet, desto mehr Kerne im Körper des Patienten empfangen und senden Funksignale aus, wodurch das Bild heller und die Details deutlicher werden. Seit der Antike gibt es jedoch einen Trick, mit dem jedes periodische Signal vor dem Hintergrund des allgegenwärtigen Rauschens verstärkt werden kann, und sein Name ist Zeitmittelung. Wir wiederholen den Scan mehrmals hintereinander, mitteln die Ergebnisse und erhalten ein passenderes Bild. Hier ist ein Beispiel eines Graphen, der auf einer schwarzen Kurve zeigt, wie das Magnetresonanzsignal in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfelds des Tomographen wächst. Es ist ganz einfach: mehr Tesla, besseres Signal.



Gleichzeitig zeigt die graue Kurve (Philips-Terminologie, NEX - Anzahl der Anregungen) grob, wie man die Werte der empfangenen Signale erhöht, wenn man mehrere Scans hintereinander verwendet und dann das Ergebnis mittelt. Lasst uns nun auf die Punkte achten, die in Kreisen eingekreist sind. Sie machen es buchstäblich klar: Wenn wir einen Tomographen haben und sowohl unser Signal als auch die Bildqualität verdoppeln möchten, können wir entweder einen neuen Tomographen herstellen, bei dem das Magnetfeld genau doppelt so groß ist, oder den Patienten hinlegen lassen im alten viermal länger. Das Gerätefeld des Geräts beträgt nur 0,15 Tesla, was 10-mal weniger ist als bei den beliebtesten 1,5-Tesla-MRT-Scannern. Nach diesem vereinfachten Zeitplan zu urteilen, wird es wahnsinnig lange dauern (wenn überhaupt möglich), um auf einem solchen Gerät genau dasselbe Bild zu erhalten wie im 1.5T-Feld. Die Mittelwertbildung wird bei allen Niederflur-MRTs (0,05–0,35 Tesla) verwendet. Wenn Sie eine Untersuchung mit einem solchen Gerät durchführen, sollten Sie sich darauf vorbereiten, ein Nickerchen zu machen, da dies sehr viel Zeit in Anspruch nehmen kann und Sie sich überhaupt nicht bewegen können. Beachten Sie auch, dass es in unserer Realität vorkommt, dass der Bediener Tee trinkt oder raucht, weil er auch vom Warten gelangweilt ist (fordern Sie immer einen Notfallknopf in Form einer Gummikugel, er ist in allen Tomographen enthalten). Kommerzielle medizinische Zentren mögen das natürlich nicht. Je schneller der Patient untersucht wird, desto schneller sinkt der Gewinn. Dies ist einer der Gründe, warum Scanner, die auf Supraleitern basieren, die 1-3T-Magnetfelder unterstützen, trotz ihrer enormen Preise auf dem Weltmarkt so beliebt sind. In einem hohen Feld ist das Scannen um ein Vielfaches schneller. Der Markt diktiert seine eigenen Regeln und infolgedessen ging die Einheit nie in die Massen. Der Hersteller war der Ansicht, dass es auch bei einem so niedrigen Preis wirtschaftlich machbar ist, Tomographen in Stückzahlen von mindestens 100 Stück pro Jahr herzustellen. Es gibt einfach keine solche Nachfrage für sie. Vor dem Hintergrund der Geschichte von Unitom erscheint die Entwicklung des nächsten bahnbrechenden Permanentmagnet-Tomographen nicht als vernünftige Lösung. Es sei denn, sie tun es nur, um es zu tun. Um mit dem riesigen Markt für ausländische Geräte (einschließlich billiger Gebrauchtgeräte) mithalten zu können, müssen Sie etwas Moderneres und Wettbewerbsfähigeres anbieten.

Ein solcher Versuch wurde auch 2016 unternommen. Ein riesiger Wunsch, sich mit den verhaßten ausländischen Herstellern abzufinden und endlich ein voll inländisches Produkt herzustellen, führte zum Erscheinen des ersten inländischen Hochfeld- RTI-FullScan- Tomographen mit 1,5 T :



Wie bereits erwähnt, handelt es sich beim RTI FullScan um einen Tomographen der „neuen Generation“ mit einem 1,5-T-Feld und Supraleitern (nur Maschinen mit einem 7-T-Feld werden im Ausland bereits mit voller Kraft getestet). Aber trotz meiner Humorversuche ist diese Entwicklung aus technischer Sicht beeindruckend. Der teuerste und geheimste Teil aller modernen MRT-Geräte sind Supraleiter, die in einer dicken Stahlummantelung verborgen sind, sowie eine große Menge Helium, die regelmäßig nachgefüllt werden muss. Technologien für die Arbeit mit Supraleitern befanden sich am Physikalischen Institut. P.N. Lebedeva (Lebedev Physical Institute) RAS, wo sie einen vollwertigen Kryostaten mit einem Magnetfeld von 1,5 T bauten. Wie viel es gekostet hat, wissen Sie besser nicht . Die interessanteste Tatsache ist jedoch die Aussage über die erfolgreiche Herstellung eines Kryostaten unter Verwendung der Technologie des sogenannten "Trockenmagneten", was unter den größten MRT-Entwicklungsunternehmen der Welt tatsächlich ein Trend ist. Es wird unter den Namen Freelium für General Electric und BlueSeal für Philips verschlüsselt. Kurz gesagt, Supraleiter in Helium sind insofern eine unsichere Sache, als, wenn zumindest ein Teil des Leiters aus irgendeinem Grund seinen supraleitenden Zustand verliert, ein lawinenartiger Prozess der Energiefreisetzung in Wärme umgewandelt wird (und dort gespeichert wird) 2,5 Megajoule bei einem 1,5-T-Scanner). Dieser Vorgang wird Quench genannt.

Deshalb haben Hochfeldtomographen oben ein breites Rohr, damit im Falle eines Unfalls Helium entleert werden kann. Das Betanken von eineinhalb tausend Litern Helium kostet fabelhaftes Geld und wird aufgrund der zunehmenden Knappheit immer teurer (in Russland gibt es meines Wissens nur eine Produktionsanlage). Die Technologie des "Trockenmagneten" besteht darin, Supraleiter in einer Vakuumkammer mit zusätzlichen Kühlelementen abzudichten. Es wird dasselbe Helium verwendet, jedoch in viel kleineren Mengen, die so klein sind, dass selbst beim Abschrecken das gesamte Gas im Kryostaten verbleibt.



Demonstration der Philips BlueSeal-Technologie. Dies ist sicherlich eine bahnbrechende Technologie und sehr cool, wenn einheimische Ingenieure sie wirklich beherrschen könnten. Was aber nicht cool ist, ist, dass dieses Gerät anscheinend nur in einer Kopie erhalten geblieben ist und bis jetzt niemand mit der Produktion neuer Geräte beginnen wird. Nachdem die externe Finanzierung gekürzt wurde, flog das Projekt nicht weiter, obwohl FullScan hier durchgeführt wurde, scheint es zu funktionieren, wird aber nicht verwendet.

Infolgedessen haben Sie vor dem Hintergrund solcher Nachrichten über Durchbrüche auf dem Gebiet der häuslichen Tomographie wahrscheinlich ein nicht sehr helles Bild. Lassen Sie uns die Statistik zum Kauf der im Netzwerk verfügbaren Geräte vollständig abschließen:



Trotz der Tatsache, dass der Schwerpunkt dieses Artikels auf Magnetresonanztomographen liegt und ich hauptsächlich nach Informationen darüber suchte, war ich auch unangenehm überrascht über die geringe Anzahl von inländischen Computertomographen, deren Design einfacher zu sein schien.

Es ist auch wichtig anzumerken, dass dies nur Statistiken über öffentliche Einkäufe sind. Dies beinhaltet nicht den privaten diagnostischen Honig. Zentren, in denen es viel mehr Geräte gibt und der Anteil ausländischer Geräte wahrscheinlich bei etwa 100% liegt, weil aus Rentabilitätsgründen hauptsächlich gebrauchte Tomographen aus dem Ausland verwendet werden.

Wenn Sie also Nachrichten wie die sehen, mit denen dieser Artikel begann, schalten Sie Ihre Skepsis hundertprozentig ein. Wie aus den besprochenen Geschichten und Aussagen hervorgeht, reicht selbst die heldenhafte Entwicklung einer „Durchbruch“ -Technologie nicht aus, wenn niemand sie auf dem Markt benötigt, und infolgedessen geht die Entwicklung nur auf den Tisch. Ein besonders guter Indikator dafür, dass etwas offensichtlich nicht in Ordnung sein wird, ist der Umschwung, um ausgereifte Geräte von Grund auf neu zu entwickeln, ohne Rücksicht auf bestehende und frühere Kollegen.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.