Ilmuwan Rusia telah mengembangkan tomograf inovatif

Jadi liburan Tahun Baru semakin dekat, dan dengan mereka tenggat waktu untuk mengirimkan laporan hibah yang dialokasikan untuk penelitian. Pada saat inilah saatnya mukjizat dan penemuan tak terduga dimulai. Jadi, beberapa hari yang lalu, artikel muncul di jaringan dengan tajuk utama: "Ilmuwan Rusia membuat tomograf inovatif!", "Insinyur Rusia menciptakan tomograf MRI baru untuk orang yang kelebihan berat badan" dengan tautan ke situs web MISiS . Mari kita lihat apakah ini benar, dan mengapa hanya perangkat asing di rumah sakit Rusia.

Ini bukan pertama kalinya saya menemukan artikel yang memiliki konten serupa, tetapi dalam kasus maha karya yang disebutkan di atas, konsentrasi distorsi informasi mencapai nilai kritis, membuat monitor menjadi cat kuning. Salah satu alasan mengapa teks tentang "inovasi" memiliki hak untuk hidup adalah kesenjangan besar dalam informasi tentang peralatan medis di Rusia (dan khususnya MRI). Dan yang paling menyedihkan, ini bukan kasus pertama dari berita semacam itu, mereka muncul dengan keteraturan yang patut ditiru. Mari kita secara bijaksana mengevaluasi pencapaian domestik di bidang tomografi, tetapi pertimbangkan secara lebih rinci dari sisi teknis dan fisik daripada yang biasanya digambarkan dalam berita profil tinggi semacam itu.

Dan sebelum memulai analisis, untuk permulaan kita akan berkenalan dengan kesalahpahaman yang paling populer. Banyak orang sering mengacaukan magnetic resonance imaging (MRI) dan computed tomography (CT) scan:



Mari kita lihat tipikal perangkat MRI dan CT, dalam dan tanpa kasing. Meskipun tugas mereka di bidang diagnosa medis sudah dekat, dan secara visual bagel ini mirip satu sama lain, prinsip kerja mereka sangat berbeda. Di bawah penutup plastik MRI, Anda akan menemukan tabung baja tebal yang diisi dengan helium cair dan superkonduktor, dan di bawah kap, CT memiliki banyak barang elektronik yang terletak di rotor besar yang berputar di sekitar pasien dengan kecepatan tinggi.


Perangkat MRI klinis menggunakan medan magnet yang sangat besar (dari 0,35 hingga 7 Tesla, bidang bumi untuk perbandingan adalah 0,00005 Tesla) yang diciptakan oleh permanen / elektromagnet dan superkonduktor yang direndam dalam helium cair. Dengan ditempatkan di medan magnet yang kuat, inti atom hidrogen (proton) dapat menerima dan memberi energi dalam bentuk gelombang radio pada frekuensi resonansi tertentu. Gambar dalam MRI dibangun dengan menerima sinyal-sinyal ini pada antena peralatan. Sebaliknya, dalam CT scanner, tidak ada medan magnet. CT pada dasarnya adalah mesin sinar-X yang memungkinkan Anda untuk membuat gambar 3D sepenuhnya karena fakta bahwa itu berputar di sekitar pasien dalam jalur spiral. MRI dengan sempurna "melihat" jaringan lunak, yang hampir transparan pada rontgen. Pada gilirannya, CT bagus untuk mendiagnosis kerangka, dan juga dapat digunakan jika ada logam di tubuh pasien.



Sangat mudah untuk membedakan MRI dari CT - tubuh MRI yang khas panjang dan berat, karena desain harus memberikan keseragaman medan magnet yang sangat baik di pusat cryostat tempat pasien berada. Tubuh peralatan CT relatif datar dalam arah longitudinal, dan seringkali dapat menyimpang dari vertikal. Juga, pada perangkat CT, di tengah case terdapat cincin plastik hitam, yang berdiri tepat di tempat sinar dari tabung x-ray lewat, di MRI ini tidak. Berbekal informasi ini, sekarang Anda dapat dengan mudah menemukannya ketika mereka memperlihatkan foto-foto peralatan yang baru dibeli untuk pusat medis, atau beberapa laporan dari pembukaan produksi, dan tomograf menunjukkan jenis yang sangat berbeda dalam gambar. Misalnya, seperti di sini , dalam berita yang telah disebutkan tentang inovasi lain:



Tentu saja, foto "MRI inovatif" baru adalah rahasia, dan CT scan ini digunakan sebagai gantinya. Mungkin ini tidak terlalu penting, well, para jurnalis mengambil gambar pertama yang mereka dapatkan dari mesin pencari, mereka melakukannya setiap saat. Namun menurut pendapat saya, ada baiknya untuk mengetahui perbedaan antara CT dan MRI, jika hanya karena kedua jenis tomograf dirancang untuk mendiagnosis hal yang sama sekali berbeda, dan tidak selalu dapat saling menggantikan. Ya, biaya CT scan lain rata-rata sekitar 40 juta rubel, tetapi biaya pemindaian MRI sebanyak 90 juta rubel. Bukankah memalukan ketika mereka mengatakan bahwa mereka mengembangkan mobil sport, dan di foto mereka menunjukkan Lada?

Sekarang akhirnya lihat sumber berita dari headline, dan lihat apa yang sebenarnya mereka kembangkan di sana. Ternyata, semuanya lebih sederhana: daripada tomograf baru, teknologi dikembangkan untuk produksi bahan magnetik lunak, yang di masa depan dapat digunakan, termasuk untuk pembuatan pencitraan resonansi magnetik permanen. Benar, dari sepotong magnet ke perangkat MRI lengkap dengan sekelompok sistem teknik yang rumit, elektronik dan perangkat lunak - sesuatu seperti sepotong keramik ke pesawat ruang angkasa. Juga menyebalkan bahwa berita yang persis sama dengan tajuk yang kurang menarik ada di situs yang sama, dengan gambar yang sama di tahun 2017.




Tidak jelas mengapa penulis penelitian memutuskan untuk fokus pada MRI, karena magnet digunakan di sejumlah besar daerah. Mereka akan mengembangkan kereta dengan suspensi magnetik - ada lebih banyak magnet yang dapat diletakkan di sana. Tetapi lucunya, pada saat yang sama, untuk beberapa alasan, mereka terikat secara khusus dengan berat pasien, dan sementara sebagian besar MRI modern (dan tidak begitu) sudah dirancang untuk berat hingga 250 kg, dalam teks kita hanya salah informasi tentang pembatasan yang ada pada seharusnya 120 -150 kg. Dengan serius, mari kita ambil contoh salah satu perangkat MRI terkecil, yang sangat populer di klinik Rusia - ini adalah "Magnetom C!" Dari Siemens, Di mana bahkan meja pasien tanpa penggerak elektrik otomatis digerakkan secara manual oleh personel. Bahkan bayi ini dirancang untuk pasien dengan berat hingga 200 kg. Sebagai bonus, seperti banyak model murah di mana superkonduktor tidak digunakan, magnet perangkat asing dibuat dalam bentuk dua "pancake" di atas dan di bawah pasien. Desain tomograph ini sangat bagus untuk orang gemuk serta orang dengan claustrophobia.



Tentu saja, tidak ada foto atau karakteristik perangkat tomograf yang dikembangkan diberikan (well, kecuali untuk angka dalam semangat 100500% lebih cepat, lebih tinggi, lebih kuat). Baiklah, anggaplah bahwa sampel eksperimental sebenarnya tersembunyi di suatu tempat di dalam usus NPO MAGNETON, dan pada saat yang sama itu jauh lebih murah daripada pesaing, dan karena mengikuti dari pernyataan dalam artikel, ia mengkonsumsi energi yang sangat sedikit. Tetapi bahkan dalam kasus ini, ada masalah, karena MRI domestik dengan julukan yang persis sama ("murah", "inovatif", "hemat energi") telah dibuat sembilan tahun lalu (dan menurut penulis, bahkan lebih awal ), disebut " unit tomograph . " Ini tampan ini:



Unit ini juga memposisikan dirinya sebagai analog super murah dari tomograf asing, di mana alih-alih kilometer superkonduktor mahal dalam helium cair, ada magnet permanen murah. Disebutkan pula bahwa perangkat ini sangat hemat energi sehingga dapat bekerja bahkan dengan panel surya, berbeda dengan monster umum dari General Electric, yang selama pemindaian "makan seperti gedung berlantai sembilan."

Dan dalam iklan Unitom, gambar yang diambil dengan tomograf resonansi magnetik dari kelas yang sama sekali berbeda ditunjukkan sebagai contoh. Dan di sini kita sampai pada kesalahpahaman umum kedua tentang MRI tentang kualitas gambar. Untuk menghadapinya, lihat iklan mereka (scan lutut):



Tampaknya, memang, mengapa membayar lebih dari satu ton uang untuk sistem kriogenik kompleks dan superkonduktor ketika gambar dengan tomograph magnet permanen murah tidak lebih buruk daripada dengan saudara superkonduktor mahal. Tapi seperti biasa, ada nuansa. Faktanya adalah bahwa sinyal resonansi magnetik, dari mana gambar itu dibangun, secara langsung tergantung pada besarnya medan magnet. Semakin banyak Tesla dalam tomograf - semakin banyak inti dalam tubuh pasien akan menerima dan mengeluarkan sinyal radio, membuat gambar lebih cerah, dan detailnya akan menjadi lebih berbeda. Namun, dari zaman kuno ada trik karena setiap sinyal periodik dapat ditingkatkan dengan latar belakang kebisingan di mana-mana, dan namanya rata-rata waktu. Kami mengulangi pemindaian beberapa kali berturut-turut, rata-rata hasilnya, dan mendapatkan gambar yang lebih cocok. Berikut adalah contoh grafik yang menunjukkan pada kurva hitam bagaimana sinyal resonansi magnetik tumbuh tergantung pada besarnya medan magnet tomograf. Sederhana: lebih banyak Tesla, sinyal lebih baik.



Pada saat yang sama, kurva abu-abu (terminologi Philips, NEX - jumlah eksitasi) secara kasar menunjukkan bagaimana meningkatkan nilai sinyal yang diterima jika kita menggunakan beberapa pemindaian secara berturut-turut, dan kemudian rata-rata hasilnya. Sekarang mari kita perhatikan poin-poin yang dilingkari dalam lingkaran. Mereka benar-benar memperjelas: jika kita memiliki tomograf, dan kita ingin menggandakan sinyal kita, serta kualitas gambar, maka kita dapat membuat tomograf baru, di mana medan magnet akan persis dua kali lebih banyak, atau membuat pasien berbaring di yang lama empat kali lebih lama. Bidang unit perangkat hanya 0,15 Tesla, yang 10 kali lebih sedikit dari pemindai MRI 1,5-Tesla yang paling populer. Menilai bahkan dengan jadwal yang disederhanakan ini, akan memakan banyak waktu (jika memungkinkan) untuk mendapatkan gambar yang persis sama pada perangkat seperti di bidang 1.5T. Rata-rata digunakan dalam semua pemindaian MRI lantai rendah (0,05-0,35 Tesla). Itulah sebabnya jika Anda akan melakukan pemeriksaan pada peralatan semacam itu, bersiaplah untuk tidur siang dalam proses tersebut, karena ini bisa memakan waktu yang sangat lama, dan Anda tidak dapat bergerak sama sekali. Perhatikan juga bahwa dalam kenyataan kami, operator pergi minum teh atau asap, karena dia juga bosan menunggu (selalu meminta Anda memberikan tombol darurat dalam bentuk bola karet, itu ada di semua tomograf). Tentu saja, pusat medis komersial tidak suka ini. Semakin cepat pasien diperiksa, semakin cepat laba turun. Ini adalah salah satu alasan mengapa pemindai berbasis superkonduktor yang mampu mendukung medan magnet 1-3T sangat populer di pasar di seluruh dunia, meskipun harganya sangat mahal. Di bidang yang tinggi, pemindaian beberapa kali lebih cepat. Pasar menentukan peraturannya sendiri, dan sebagai hasilnya, Unit tidak pernah pergi ke massa. Pabrikan menganggap bahwa walaupun dengan harga serendah itu, secara ekonomis layak untuk menghasilkan tomograf dalam volume sedikitnya 100 buah per tahun. Tidak ada permintaan seperti itu bagi mereka. Dengan latar belakang sejarah Unitom, pengembangan tomograf magnet permanen terobosan berikutnya tidak terlihat seperti solusi yang sangat masuk akal. Kecuali, mereka melakukannya hanya untuk melakukannya. Untuk bersaing dengan pasar besar untuk peralatan asing (termasuk yang murah digunakan), Anda perlu menawarkan sesuatu yang lebih modern dan kompetitif.

Dan upaya semacam itu juga dilakukan pada tahun 2016. Keinginan besar untuk membalas dendam dengan produsen asing yang dibenci dan akhirnya membuat produk domestik sepenuhnya memunculkan tomografi 1.5T RTI FullScan lapangan tinggi domestik pertama:



Seperti yang dinyatakan, RTI FullScan adalah tomograf “generasi baru” dengan bidang 1.5T dan superkonduktor (hanya mesin dengan bidang 7T yang sedang diuji dengan kekuatan penuh di luar negeri). Tetapi meskipun saya sudah berusaha untuk humor, dari sudut pandang teknik, perkembangan ini sangat mengesankan. Bagian paling mahal dan rahasia dari setiap peralatan MRI modern adalah superkonduktor yang tersembunyi di dalam selubung baja tebal, serta sejumlah besar helium, yang harus diisi ulang secara berkala. Teknologi untuk bekerja dengan superkonduktor berada di Institut Fisika. P.N. Lebedeva (Lebedev Physical Institute) RAS, di mana mereka membangun cryostat penuh dengan medan magnet 1,5T. Berapa biayanya, lebih baik Anda tidak tahu . Namun, fakta yang paling menarik adalah pernyataan tentang keberhasilan pembuatan cryostat menggunakan teknologi yang disebut "magnet kering", yang sebenarnya merupakan tren di antara perusahaan pengembangan MRI dunia terbesar. Itu dienkripsi dengan nama Freelium untuk General Electric dan BlueSeal untuk Philips. Singkatnya, maka superkonduktor dalam helium adalah hal yang tidak aman, dalam hal jika setidaknya sebagian dari konduktor karena suatu alasan memutuskan untuk kehilangan kondisi superkonduktornya, maka proses pelepasan energi seperti longsoran salju yang berubah menjadi panas (dan disimpan di sana 2,5 megajoule dalam hal pemindai 1.5T). Proses ini disebut Quench.

Itulah sebabnya tomograf lapangan tinggi memiliki pipa lebar di atasnya sehingga ada tempat untuk membuang helium jika terjadi kecelakaan. Pengisian ulang satu setengah ribu liter helium membutuhkan biaya yang luar biasa, dan terus-menerus menjadi lebih mahal mengingat defisitnya yang semakin besar (sejauh yang saya tahu, hanya ada satu pabrik untuk produksinya di Rusia). Teknologi "magnet kering" melibatkan penyegelan superkonduktor di ruang vakum dengan elemen pendingin tambahan. Semua helium yang sama digunakan, tetapi dalam jumlah yang jauh lebih kecil, sangat kecil sehingga meskipun terjadi pendinginan, semua gas akan tetap berada di dalam cryostat.



Demonstrasi Teknologi Philips BlueSeal. Ini tentu merupakan teknologi terobosan dan sangat keren jika insinyur domestik benar-benar bisa menguasainya. Tetapi yang tidak keren adalah bahwa perangkat ini tampaknya tetap hanya dalam satu salinan, dan sejauh ini tidak ada yang akan memulai produksi yang baru. Setelah mengurangi pembiayaan eksternal, proyek tidak terbang lebih jauh, FullScan, meskipun sudah selesai dengan kami, tampaknya berhasil, tetapi tidak digunakan.

Akibatnya, dengan latar belakang berita seperti itu tentang terobosan di bidang tomografi domestik, Anda mungkin memiliki gambaran yang tidak terlalu cerah. Mari kita selesaikan sepenuhnya dengan melihat statistik pembelian perangkat yang tersedia di jaringan:



Terlepas dari kenyataan bahwa fokus artikel ini bergeser ke arah tomografi resonansi magnetik, dan saya terutama mencari informasi tentang mereka, saya juga terkejut dengan sejumlah kecil tomograf terkomputasi dalam negeri, yang tampaknya lebih sederhana dalam desain.

Penting juga untuk dicatat bahwa ini hanya statistik pembelian pemerintah. Ini tidak termasuk madu diagnostik pribadi. pusat di mana ada lebih banyak peralatan, dan pangsa perangkat asing mungkin sekitar 100%, karena untuk keuntungan ada terutama digunakan tomografi bekas dari luar negeri.

Jadi, ketika Anda melihat berita seperti artikel ini dimulai, nyalakan skeptisme Anda seratus persen. Seperti dapat dilihat dari cerita dan pernyataan yang ditinjau, bahkan pengembangan heroik dari teknologi "terobosan" tidak cukup jika tidak ada yang membutuhkannya di pasar dan akibatnya pengembangan hanya berjalan ke meja. Indikator yang sangat baik bahwa sesuatu pasti akan salah adalah ayunan untuk membuat peralatan canggih dari awal tanpa memperhatikan rekan-rekan yang ada dan masa lalu.

Terima kasih atas perhatian anda