Создав первый сверхпроводящий томограф в России, специалисты из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) внедряют отработанные технологии в новом масштабном проекте по созданию уникального томографа с безгелиевой системой охлаждения. Завершено создание опытных образцов всех компонентов томографа.

Сегодня магнитно-резонансная томография совершенствуется технологически в нескольких направлениях. Одна из глобальных научных проблем в этой сфере – уменьшение использования жидкого гелия для охлаждения сверхпроводящего магнита в томографе.

Жидкий гелий – это дорогой материал, его применение усложняет обслуживание аппарата.

Одна из наиболее перспективных альтернатив жидкому гелию – охладители особого типа, так называемые криогенные рефрижераторы (криорефрижераторы). Они представляют собой модификации обычных холодильников, в которых привычный нам фреон заменяется газообразным гелием.

Если обычный холодильник может замораживать содержимое до минус 80 °С, то криорефрижераторы позволяют охладить свою «начинку» до температуры 4 К (около минус 269 °С). Такие «холодильники» подключаются к магниту – катушке из сверхпроводника – и промораживают всю конструкцию.

Успешная работа над такими системами ведётся в ФИАН и в созданной на его базе компании «МР-Томографикс». Здесь уже разработан томограф ортопедического типа (т.е. служащий для исследования состояния конечностей), в котором использование жидкого гелия сведено к минимуму: небольшого количества вещества хватает на несколько лет. Как утверждают создатели аппарата,

он стал первым сверхпроводящим томографом в России и единственным в мире томографом для ортопедии и травматологии конечностей с разрешением 0,6 мм.

Компактный томограф помог отработать основные технологии, которые легли в основу работы уже над полноразмерным томографом (т.е. позволяющим исследовать человека во весь рост). Эта установка будет работать без использования жидкого гелия. Руководитель проекта, начальник Криогенного отдела ФИАН, доктор физ.-мат. наук Евгений Демихов:

«В ортопедическом томографе была использована система охлаждения замкнутого цикла. Объём гелия там использован очень маленький. Наливаешь гелий и используешь в течение нескольких лет. Следующий шаг заключается в том, чтобы сделать томограф совсем без гелия, чтобы вообще в виде жидкости его там не было. Нужно обеспечить температуру охлаждения магнита 4К. Безгелиевые технологии позволяют это осуществить».

Сейчас работа над установкой идёт полным ходом. К уже созданному макету томографа добавились отдельные компоненты прибора в форме опытных образцов. Среди них – градиентно-корректирующий модуль, комплекс управляющей электроники, радиочастотные катушки и другие элементы, необходимые для работы томографа.

Как отмечают разработчики,

томограф будет изготовлен в соответствии с параметрами, привычными для врачей. Напряжение магнитного поля составит 1,5 Тл, диаметр туннеля для размещения пациента – 60 см (в несколько раз больше, чем у ортопедического томографа). Это создаёт новые задачи для участников проекта.

Евгений Демихов:

«Новый томограф по масштабу сильно отличается от предыдущего. Масса катушки вместе с криостатом в нём составляет около трёх тонн, а диаметр катушки – около двух метров. Получается, размеры выросли в 3–4 раза. Это усложняет задачу в целом, и в первую очередь – расчёты магнитного поля. Так что сейчас перед нами стоит задача обеспечить прочность конструкции, работу программного обеспечения и оптимальное распределение магнитного поля в томографе».