俄罗斯科学家开发了一种创新的断层扫描仪

因此，新年假期临近，与之相关的最后期限也将提交有关研究拨款的报告。 正是在这个时候，奇迹和意外发现的时机开始了。 因此，几天前，网络上出现了备受瞩目的头条新闻：“俄罗斯科学家制造了创新的断层扫描仪！”，“俄罗斯工程师为超重人群创建了新的MRI断层扫描仪”，并提供了MISiS网站的链接。 让我们看看是否是这样，以及为什么只有外国设备才能进入俄罗斯医院。

这不是我第一次遇到类似内容的文章，但是在上述杰作的情况下，信息失真的集中程度达到了临界值，从而使显示器变成黄色。 有关此类“创新”的文本享有生命权的原因之一是俄语（特别是MRI）医疗设备信息方面的巨大差距。 最可悲的是，这不是此类新闻的第一种情况，它们以令人羡慕的规律出现。 让我们明智地评估层析成像领域的国内成就，但从技术和物理方面比在这种引人注目的新闻中通常描述的更为详细地考虑它们。

在开始分析之前，我们先开始了解最流行的误解。 许多人经常将磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）扫描混为一谈：



让我们看一下有无情况下的典型MRI和CT设备。 尽管它们在医学诊断领域的任务很接近，并且在视觉上这些百吉饼彼此相似，但其工作原理却完全不同。 在MRI的塑料盖下，您会发现一个装满液氦和超导体的厚钢桶，而在发动机罩下，CT有一堆位于大型转子上的电子设备，这些转子以很高的速度围绕患者旋转。


临床MRI设备使用巨大的磁场（从0.35到7特斯拉，用于比较的地球磁场为0.00005特斯拉），该磁场是由浸入液氦中的永磁体/电磁体和超导体产生的。 放置在强磁场中的氢原子（质子）核能够以一定的共振频率接收并以无线电波的形式提供能量。 通过在设备的天线上接收这些信号来建立MRI中的图像。 相比之下，在CT扫描仪中没有磁场。 CT本质上是一台X射线机，由于它以螺旋形路径围绕患者旋转，因此您可以构建完整的3d图像。 MRI完美地“看到”了软组织，该组织几乎对X射线透明。 反过来，CT可以很好地诊断骨骼，如果患者体内有金属，也可以使用CT。



区分MRI和CT非常简单-典型MRI的身体又长又重，因为这种设计应该在患者所在的低温恒温器中心提供非常好的磁场均匀性。 CT设备的主体在纵向方向上相对平坦，并且通常能够偏离竖直方向。 同样，在CT装置中，壳体的中心有一个黑色的塑料环，它正好位于X射线管发出的光束通过的位置，而在MRI中则不是。 有了这些信息，现在，当他们显示新购买的医疗中心设备的照片或生产开始时的报告时，您就可以轻松找到它，而X线断层扫描仪在图片中显示完全不同的类型。 好吧，例如，就像这里 ，在已经提到的有关另一项创新的新闻中：



当然，新的“创新性MRI”的照片是秘密的，而是使用了该CT扫描。 也许这不是很重要，好吧，记者们是从搜索引擎拍摄的第一张照片，他们一直在做。 但是我认为，了解CT和MRI之间的区别是很有用的，仅是因为两种类型的断层扫描仪都旨在诊断完全不同的事物，并且不能总是相互替换。 好吧，另一场CT扫描的平均费用约为4000万卢布，而MRI扫描的费用高达9000万卢布。 当他们说自己开发了跑车，并在照片中展示了拉达时，这不是丢脸吗？

现在，终于从头条新闻中查看新闻的来源 ，看看它们在这里的实际发展。 事实证明，一切都比较温和：代替新的断层扫描仪，开发了一种用于生产软磁材料的技术，该技术将来可用于包括使用永磁体创建MRI的技术。 的确，从一块磁铁到功能完善的MRI设备，其中包括一堆复杂的工程系统，电子设备和软件-就像一块陶瓷到航天飞机一样。 同样令人烦恼的是，同一网站上的新闻完全相同，但标题不太醒目，2017年的图片相同。




目前尚不清楚为什么该研究的作者决定专注于MRI，因为磁体被广泛使用。 他们会开发出带有磁性悬架的火车-甚至可以放置更多的磁铁。 但有趣的是，由于某种原因，它们同时又与患者的体重密切相关，尽管大多数现代（并非如此）MRI已经设计成可承受250公斤的重量，但在本文中，我们只是误会了有关120公斤的现有限制-150公斤。 认真地，我们举一个最小的MRI设备为例，它在俄罗斯诊所中非常流行-这就是西门子的“ Magnetom C！”，即使是没有自动电动装置的病人工作台也可以由人员手动移动。 甚至这个婴儿都是为体重200公斤以下的患者设计的。 作为奖励，就像许多不使用超导体的廉价模型一样，异物设备的磁体以患者上方和下方两个“薄煎饼”的形式制成。 这种断层扫描仪设计非常适合肥胖人群和幽闭恐惧症患者。



当然，没有给出已开发的层析成像设备的照片或特征（很好，除了精神更快，更高，更强100500％的数字外）。 好吧，假设实验样品实际上隐藏在NPO MAGNETON的肠子中，同时它确实比竞争对手便宜得多，而且正如文章中的陈述所述，它消耗的能量极少。 但是即使在这种情况下，也存在问题，因为九年前（根据作者，甚至更早 ），已经创建了具有完全相同的表述（“便宜”，“创新”，“节能”）的家用MRI，其名称为“断层扫描仪 。 ” 这是这个帅哥：



该装置还把自己定位为国外断层扫描仪的超便宜模拟产品，那里的廉价氦气代替了昂贵的液氦超导体，而不是昂贵的公里数的超导体。 还有人指出，该设备具有很高的能源效率，甚至可以与太阳能电池板一起使用，这与通用电气（General Electric）的一些普通怪物相反，后者在扫描过程中“吃掉了九层楼的建筑物”。

在Unitom的广告中，以在完全不同类别的磁共振断层扫描仪上拍摄的照片为例。 在这里，我们来探讨关于图像质量的MRI的第二种普遍被误解。 要与他打交道，请看一下他们的广告（膝盖扫描）：



确实，当使用便宜的永磁体层摄影机拍摄的照片不比使用昂贵的超导兄弟拍摄的照片差时，为什么要为复杂的低温系统和超导体多付大量金钱。 但是和往常一样，有细微差别。 事实是，构成图像的磁共振信号直接取决于磁场的大小。 断层扫描仪中的特斯拉越多-病人体内越多的核将接收并发出无线电信号，使图像更明亮，细节也将变得更加清晰。 但是，从远古时代开始，就有一个窍门，可以在普遍噪声的背景下增加任何周期性信号，其名称是时间平均。 我们连续重复扫描几次，取平均结果，以获得更合适的图像。 这是一个曲线图示例，该曲线图在黑色曲线上显示了磁共振信号如何根据断层扫描仪的磁场强度而增长。 很简单：更多特斯拉，更好的信号。



同时，灰色曲线（来自Philips，NEX的术语-激发数）大致演示了如果我们连续使用几次扫描，然后对结果求平均，如何增加接收信号的值。 现在，让我们注意圈出的点。 他们从字面上清楚地表明：如果我们有一个断层扫描仪，并且我们希望将信号和图像质量提高一倍，那么我们可以制作一个新的断层扫描仪，其磁场将再精确两倍，或者让患者躺下在旧时长四倍。 该设备的单位区域仅为0.15 Tesla，这是最流行的1.5 Tesla MRI扫描仪的10倍。 即使以这种简化的时间表来判断，要在这种设备上获得与1.5T字段中完全相同的图片，也要花费大量的时间（如果有可能）。 所有低层（0.05-0.35 Tesla）MRI扫描均使用平均。 这就是为什么如果要在这种设备上进行检查，请准备在此过程中小睡一下，因为这可能会花费很长的时间，而您根本无法移动。 还要注意，在我们的现实中，操作员会去喝茶或抽烟，因为他也很无聊（总是要求您以橡胶灯泡的形式给您一个紧急按钮，所有断层摄影机中都有）。 当然，商业医疗中心不喜欢这样。 患者检查得越快，利润下降得越快。 这是基于能够支持1-3T磁场的超导体扫描仪尽管价格昂贵但在全球市场如此受欢迎的原因之一。 在高领域中，扫描速度要快很多倍。 市场决定了自己的规则，因此，单位从未向群众宣传。 制造商认为，即使价格如此低廉，每年生产至少100台的断层扫描仪在经济上也是可行的。 根本就没有这样的需求。 在Unitom历史的背景下，下一个突破性的永磁体层摄影机的发展看起来并不是一个非常合理的解决方案。 除非，他们只是这样做。 要与国外设备（包括廉价设备）的巨大市场竞争，您需要提供更具现代性和竞争力的产品。

2016年也进行了这样的尝试。 迫切希望与仇恨的外国制造商建立平衡，并最终生产出完全国产的产品，导致出现了国内第一台高场1.5T RTI FullScan层析成像仪：



如前所述，RTI FullScan是具有1.5T磁场和超导体的“新一代”断层扫描仪（只有7T磁场的机器已经在国外进行了全力测试）。 但是，尽管我尝试幽默，但从工程学角度来看，这种发展还是令人印象深刻的。 在现代MRI设备中，最昂贵，最秘密的部分是隐藏在厚钢护套内的超导体以及大量氦气，必须定期补充这些氦气。 与超导体一起工作的技术在物理研究所。 P.N. Lebedeva（列别捷夫体育学院）RAS，他们在那里建立了一个具有1.5T磁场的成熟低温恒温器。 您最好不知道要多少钱。 但是，最有趣的事实是关于使用所谓的“干磁体”技术成功制造低温恒温器的说法，这在世界上最大的MRI开发公司中确实是一种趋势。 它以通用电气的Freelium和飞利浦的BlueSeal的名称加密。 简而言之，氦中的超导体是不安全的，这意味着如果导体的至少一部分由于某种原因决定失去其超导状态，那么类似雪崩的能量释放过程会转化为热量（并将其存储在此处）如果是1.5T扫描仪，则为2.5兆焦耳。 此过程称为淬灭。

这就是为什么高场断层扫描仪顶部有一条宽管，以便在发生事故时可以放氦的地方。 加一千五千公升的氦气需要花费巨额资金，并且由于其不断增加的赤字而变得越来越昂贵（据我所知，俄罗斯只有一家工厂供其生产）。 “干磁体”的技术包括将超导体密封在带有附加冷却元件的真空室内。 使用所有相同的氦气，但数量少得多，如此之小，以至于即使发生淬火，所有气体仍将保留在低温恒温器内部。



飞利浦BlueSeal技术示范。 如果国内工程师真的可以掌握的话，这无疑是一项突破性技术，而且非常酷。 但是，很酷的一点是，该设备似乎只保留了一个副本，到目前为止，没有人会开始生产新设备。 在削减了外部融资后，该项目再也没有进行下去，尽管FullScan已与我们合作，但似乎可行，但未使用。

结果，在有关家庭断层摄影领域突破性新闻的背景下，您的情况可能并不十分乐观。 让我们通过查看网络上可用设备的购买统计信息来完全完成此操作：



尽管事实上本文的重点已转移到磁共振成像上，并且我主要是在寻找有关它们的信息，但我也对少量的家用计算机断层扫描仪感到惊讶，这些计算机断层扫描仪的设计似乎更简单。

同样重要的是要注意，这些只是政府购买的统计数据。 这不包括私人诊断蜂蜜。 中心的设备更多，国外设备的份额可能约为100％，因为为了盈利，主要使用国外的二手断层扫描仪。

因此，当您看到类似本文开头的新闻时，请百分百怀疑。 从回顾的故事和声明中可以看出，即使没有人在市场上需要“突破性”技术的英勇开发，也远远不够，因此，开发只是摆在桌面上。 一个很好的表明显然会出错的指标是，从零开始创建复杂的设备而没有过多考虑现有和过去的同类设备。

谢谢您的关注。