Des scientifiques russes ont développé un tomographe innovant

Les vacances du Nouvel An approchent donc, et avec elles les délais de remise des rapports sur les bourses allouées à la recherche. C'est à ce moment que commence le temps des miracles et des découvertes inattendues. Ainsi, il y a quelques jours, des articles sont apparus sur le réseau avec des titres très médiatisés: «Les scientifiques russes ont fabriqué un tomographe innovant!», «Les ingénieurs russes ont créé un nouveau tomographe IRM pour les personnes en surpoids» avec des liens vers le site Web MISiS . Voyons si c'est le cas, et pourquoi seuls les appareils étrangers sont dans les hôpitaux russes.

Ce n'est pas la première fois que je rencontre des articles de contenu similaire, mais dans le cas des chefs-d'œuvre mentionnés ci-dessus, la concentration de la distorsion des informations atteint des valeurs critiques, plongeant le moniteur dans la peinture jaune. L'une des raisons pour lesquelles les textes sur ces «innovations» ont droit à la vie est une grande lacune dans les informations sur les équipements médicaux en russe (et l'IRM en particulier). Et ce qui est le plus triste, ce n'est pas le premier cas de telles nouvelles, elles apparaissent avec une régularité enviable. Évaluons judicieusement les réalisations nationales dans le domaine de la tomographie, mais considérons-les un peu plus en détail du point de vue technique et physique que ce qui est habituellement utilisé pour décrire dans des nouvelles aussi médiatisées.

Et avant de commencer l'analyse, pour commencer, nous nous familiariserons avec l'idée fausse la plus populaire. Beaucoup de gens confondent souvent l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomodensitométrie (TDM):



Jetons un coup d'œil aux appareils d'IRM et de TDM typiques, dans et sans cas. Bien que leurs tâches dans le domaine du diagnostic médical soient proches et que ces bagels soient visuellement similaires, le principe de leur travail est complètement différent. Sous le couvercle en plastique de l'IRM, vous trouverez un baril en acier épais rempli d'hélium liquide et de supraconducteurs, et sous le capot, le CT a un tas d'électronique situé sur un grand rotor qui tourne autour du patient à grande vitesse.


Les appareils d'IRM clinique utilisent d'énormes champs magnétiques (de 0,35 à 7 Tesla, le champ terrestre à titre de comparaison est de 0,00005 Tesla) créés à la fois par des électro-aimants permanents et des supraconducteurs immergés dans l'hélium liquide. Placés dans un champ magnétique puissant, les noyaux des atomes d'hydrogène (protons) sont capables de recevoir et de fournir de l'énergie sous forme d'ondes radio à une certaine fréquence de résonance. L'image dans l'IRM est construite en recevant ces signaux sur les antennes de l'appareil. Dans un scanner CT, en revanche, il n'y a pas de champs magnétiques. La tomodensitométrie est essentiellement une machine à rayons X qui vous permet de créer des images 3D à part entière du fait qu'elle tourne autour du patient dans un chemin en spirale. L'IRM «voit» parfaitement les tissus mous, qui sont presque transparents aux rayons X. À son tour, la TDM est bonne pour diagnostiquer un squelette et peut également être utilisée s'il y a du métal dans le corps du patient.



Il est très simple de distinguer l'IRM de la TDM - le corps d'une IRM typique est long et lourd, car la conception devrait fournir une très bonne uniformité du champ magnétique au centre du cryostat où se trouve le patient. Le corps de l'appareil CT est relativement plat dans le sens longitudinal et il est souvent capable de dévier de la verticale. De plus, dans les appareils CT, au centre du boîtier, il y a un anneau en plastique noir, qui se trouve juste à l'endroit où passe le faisceau du tube à rayons X, en IRM, ce n'est pas le cas. Armés de ces informations, vous pouvez maintenant les trouver facilement lorsqu'ils montrent des photos d'un nouvel appareil fraîchement acheté pour un centre médical, ou un rapport de l'ouverture de la production, et les tomographes montrent des types complètement différents sur les images. Eh bien, par exemple, comme ici , dans les nouvelles déjà mentionnées sur une autre innovation:



Bien sûr, la photo de la nouvelle «IRM innovante» est secrète, et ce scanner a été utilisé à la place. Ce n'est peut-être pas très important, eh bien, les journalistes ont pris la première photo qu'ils ont obtenue du moteur de recherche, ils le font tout le temps. Mais à mon avis, il est utile de connaître la différence entre la TDM et l'IRM, ne serait-ce que parce que les deux types de tomographes sont conçus pour diagnostiquer des choses complètement différentes et ne peuvent pas toujours se remplacer. Eh bien, une autre tomodensitométrie coûte en moyenne environ 40 millions de roubles, mais une IRM coûte jusqu'à 90 millions de roubles. N'est-ce pas dommage quand ils disent qu'ils ont développé une voiture de sport, et sur la photo ils montrent une Lada?

Maintenant, regardez enfin la source des nouvelles du titre et voyez ce qu'elles ont réellement développé là-bas. Il s'avère que tout est plus modeste: au lieu d'un nouveau tomographe, une technologie a été développée pour la production de matériaux magnétiques doux, qui pourront à l'avenir être utilisés, y compris pour créer une IRM avec des aimants permanents. Certes, d'un morceau d'aimant à un appareil d'IRM à part entière avec un tas de systèmes d'ingénierie complexes, de l'électronique et des logiciels - quelque chose comme un morceau de céramique à une navette spatiale. Il est également ennuyeux qu'exactement les mêmes nouvelles avec un titre moins accrocheur soient sur le même site, avec les mêmes images en 2017.




On ne sait pas pourquoi les auteurs de l'étude ont décidé de se concentrer sur l'IRM, car les aimants sont utilisés dans un grand nombre de domaines. Ils auraient développé un train avec une suspension magnétique - il y a encore plus d'aimants qui peuvent y être placés. Mais le plus drôle est, en même temps, pour une raison quelconque, ils étaient liés spécifiquement au poids des patients, et bien que la plupart des IRM modernes (et pas si) soient déjà conçues pour un poids allant jusqu'à 250 kg, dans le texte, nous sommes tout simplement mal informés sur les restrictions existantes dans les allégations -150 kg. Sérieusement, prenons comme exemple l'un des plus petits appareils d'IRM, qui est très populaire dans les cliniques russes - c'est le «Magnetom C!» De Siemens, où même la table d'un patient sans entraînement électrique automatique est déplacée manuellement par le personnel. Même ce bébé est conçu pour un patient pesant jusqu'à 200 kg. En prime, comme de nombreux modèles bon marché où les supraconducteurs ne sont pas utilisés, les aimants d'un appareil étranger sont fabriqués sous la forme de deux «crêpes» au-dessus et au-dessous du patient. Cette conception de tomographie est idéale pour les personnes obèses ainsi que les personnes atteintes de claustrophobie.



Bien sûr, aucune photo ou caractéristique de l'appareil du tomographe développé n'est donnée (enfin, à l'exception des nombres dans l'esprit de 100500% plus rapides, plus élevés, plus forts). Eh bien, supposons que l'échantillon expérimental soit réellement caché quelque part dans les entrailles du NPO MAGNETON, et en même temps, il est vraiment beaucoup moins cher que ses concurrents, et comme il résulte des déclarations dans les articles, il consomme extrêmement peu d'énergie. Mais même dans ce cas, il y a un problème, car une IRM domestique avec exactement les mêmes épithètes ("bon marché", "innovante", "économe en énergie") a déjà été créée il y a neuf ans (et selon les auteurs, même plus tôt ), sous le nom " tomographe unitaire . Voici ce beau:



L'unité s'est également positionnée comme un analogue très bon marché des tomographes étrangers, où au lieu de kilomètres coûteux de supraconducteurs en hélium liquide, il y avait des aimants permanents bon marché. Il a également été déclaré que l'appareil est si économe en énergie qu'il peut fonctionner même avec des panneaux solaires, contrairement à un monstre général de General Electric, qui pendant le scan "mange comme un bâtiment de neuf étages".

Et dans les annonces Unitom, des photos prises sur des tomographes à résonance magnétique d'une classe complètement différente ont été montrées comme exemples. Et nous arrivons ici à la deuxième idée fausse couramment exploitée à propos de l'IRM concernant la qualité de l'image. Pour faire face à lui, jetez un œil à leur annonce (scintigraphies aux genoux):



Il semblerait, en effet, pourquoi payer une tonne d'argent pour des systèmes cryogéniques complexes et des supraconducteurs alors que l'image avec un tomographe à aimant permanent bon marché n'est pas pire qu'avec des frères supraconducteurs coûteux. Mais comme toujours, il y a une nuance. Le fait est que les signaux de résonance magnétique, à partir desquels l'image est construite, dépendent directement de l'amplitude du champ magnétique. Plus Tesla sera dans le tomographe - plus le corps du patient recevra et émettra de signaux radio, ce qui rendra l'image plus lumineuse et les détails deviendront plus distincts. Cependant, depuis les temps anciens, il existe une astuce en raison de laquelle tout signal périodique peut être augmenté dans le contexte du bruit omniprésent, et son nom est la moyenne temporelle. Nous répétons le scan plusieurs fois de suite, faisons la moyenne des résultats et obtenons une image plus appropriée. Voici un exemple de graphique qui montre sur une courbe noire comment le signal de résonance magnétique croît en fonction de l'amplitude du champ magnétique du tomographe. C'est simple: plus de Tesla, un meilleur signal.



Dans le même temps, la courbe grise (terminologie de Philips, NEX - nombre d'excitations) montre à peu près comment augmenter les valeurs des signaux reçus si nous utilisons plusieurs balayages consécutifs, puis faire la moyenne du résultat. Prenons maintenant attention aux points encerclés. Ils expliquent clairement: si nous avons un tomographe, et que nous voulons doubler notre signal, ainsi que la qualité de l'image, nous pouvons soit faire un nouveau tomographe, où le champ magnétique sera exactement deux fois plus, soit faire allonger le patient dans l'ancien quatre fois plus longtemps. Le champ de l'appareil de l'appareil n'est que de 0,15 Tesla, soit 10 fois moins que les scanners IRM 1,5 Tesla les plus populaires. À en juger même par ce calendrier simplifié, il faudra un temps fou (si possible) pour obtenir exactement la même image sur un tel appareil que dans le champ 1.5T. La moyenne est utilisée dans tous les examens IRM à plancher bas (0,05 à 0,35 Tesla). C’est pourquoi, si vous allez faire un examen sur un tel appareil, préparez-vous à faire une sieste dans le processus, car cela peut prendre un temps très décent et vous ne pouvez pas bouger du tout. A noter également que dans nos réalités il arrive que l'opérateur va boire du thé ou de la fumée, car il s'ennuie aussi d'attendre (toujours demander de vous donner un bouton d'urgence en forme de bulbe en caoutchouc, c'est dans tous les tomographes). Bien sûr, les centres médicaux commerciaux n'aiment pas cela. Plus le patient est examiné rapidement, plus le profit baisse rapidement. C'est l'une des raisons pour lesquelles les scanners basés sur des supraconducteurs capables de supporter des champs magnétiques 1-3T sont si populaires sur le marché mondial, malgré leurs prix énormes. Dans un champ élevé, la numérisation est plusieurs fois plus rapide. Le marché dicte ses propres règles, et en conséquence, Unit n'est jamais allé aux masses. Le fabricant a estimé que même avec un prix aussi bas, il est économiquement possible de produire des tomographes en volumes d'au moins 100 pièces par an. Il n'y a tout simplement pas une telle demande pour eux. Dans le contexte de l'histoire d'Unitom, le développement du prochain tomographe à aimant permanent révolutionnaire ne semble pas être une solution très raisonnable. À moins qu'ils ne le fassent que pour le faire. Pour concurrencer l'énorme marché des équipements étrangers (y compris ceux d'occasion bon marché), vous devez proposer quelque chose de plus moderne et compétitif.

Et une telle tentative a également été faite en 2016. Un énorme désir de se venger des fabricants étrangers détestés et de finalement produire un produit entièrement national a conduit à l'apparition du premier tomographe RTI FullScan 1.5T haut champ:



Comme indiqué, le RTI FullScan est un tomographe de «nouvelle génération» avec un champ de 1,5T et des supraconducteurs (seules les machines avec un champ de 7T sont déjà testées avec force à l'étranger). Mais malgré mes tentatives d'humour, d'un point de vue technique, cette évolution est impressionnante. La partie la plus chère et la plus secrète de tout appareil d'IRM moderne est les supraconducteurs cachés à l'intérieur d'un revêtement en acier épais, ainsi qu'une énorme quantité d'hélium, qui doit être renouvelée périodiquement. Les technologies pour travailler avec les supraconducteurs étaient à l'Institut de physique. P.N. Lebedeva (Lebedev Physical Institute) RAS, où ils ont construit un cryostat à part entière avec un champ magnétique de 1,5T. Combien ça coûte, tu ferais mieux de ne pas savoir . Cependant, le fait le plus intéressant est la déclaration sur la réussite de la fabrication d'un cryostat utilisant la technologie de ce qu'on appelle "l'aimant sec", ce qui est vraiment une tendance parmi les plus grandes sociétés mondiales de développement d'IRM. Il est crypté sous les noms Freelium pour General Electric et BlueSeal pour Philips. En bref, les supraconducteurs dans l'hélium sont une chose dangereuse, car si au moins une partie du conducteur décide pour une raison quelconque de perdre son état supraconducteur, alors un processus de libération d'énergie semblable à une avalanche qui se transforme en chaleur (et il y est stocké là 2,5 mégajoules dans le cas d'un scanner 1,5T). Ce processus est appelé Quench.

C'est pourquoi les tomographes à haut champ ont un large tuyau sur le dessus afin qu'il y ait où déverser de l'hélium en cas d'accident. Faire le plein d'un millier et demi de litres d'hélium coûte de l'argent fabuleux, et devient constamment plus cher compte tenu de son déficit croissant (pour autant que je sache, il n'y a qu'une seule usine pour sa production en Russie). La technologie de l '"aimant sec" consiste à sceller les supraconducteurs dans une chambre à vide avec des éléments de refroidissement supplémentaires. Le même hélium est utilisé, mais en quantités beaucoup plus petites, si petites que même en cas de trempe, tout le gaz restera à l'intérieur du cryostat.



Démonstration de la technologie BlueSeal de Philips. C'est certainement une technologie révolutionnaire et très cool si les ingénieurs nationaux pouvaient vraiment la maîtriser. Mais ce qui n'est pas cool, c'est que cet appareil semble être resté en une seule copie, et jusqu'à présent, personne ne va commencer la production de nouveaux. Après avoir réduit ses financements externes, le projet n'a pas volé plus loin, FullScan, bien qu'il ait été fait ici, semble fonctionner, mais n'est pas utilisé.

Par conséquent, dans le contexte de ces nouvelles sur les percées dans le domaine de la tomographie domestique, vous avez probablement une image peu brillante. Terminons-le complètement en regardant les statistiques sur l'achat d'appareils disponibles sur le réseau:



Malgré le fait que cet article se concentre sur l'imagerie par résonance magnétique et que j'ai recherché des informations principalement à leur sujet, j'ai également été désagréablement surpris par le petit nombre de tomographes à calcul domestique, qui semblait plus simple dans la conception.

Il est également important de noter qu'il s'agit uniquement de statistiques sur les achats publics. Cela n'inclut pas le miel de diagnostic privé. les centres dans lesquels il y a beaucoup plus d'équipement, et la part des appareils étrangers est probablement d'environ 100%, car pour la rentabilité il y a principalement des tomographes d'occasion d'occasion de l'étranger.

Donc, lorsque vous voyez des nouvelles comme celle avec laquelle cet article a commencé, mettez votre scepticisme à cent pour cent. Comme on peut le voir dans les histoires et les déclarations examinées, même le développement héroïque d'une technologie «révolutionnaire» ne suffit pas si personne n'en a besoin sur le marché et, par conséquent, le développement va juste à la table. Un indicateur particulièrement bon que quelque chose ne va manifestement pas est le choix de créer un équipement sophistiqué à partir de zéro sans trop se soucier des homologues existants et passés.

Merci de votre attention.