Ядерный магнитный резонанс и ЯМР-томография (110

длительность короче 10 мксек и амплитуду до сотен вольт (при «жестком» импульсе) или типичную длительность в несколько миллисекунд (при час- тично-селективном импульсе). Усилитель мощности должен обеспечивать большую мощность ВЧ-сигнала, и в настоящее время используются мощности до 17 кВт. В некоторых системах максимальная мощность ВЧусилителя ослабляется с помощью аттенюатора, чтобы предотвратить подачу слишком большой мощности на маленькие катушки.

Высокочастотная катушка в ЯМР-томографах является одним из наиболее существенных элементов. Ранее одна и та же катушка использовалась как для возбуждения образца, так и для приема сигнала. Но, поскольку мощность передающегося сигнала много больше мощности принимаемого, всегда существовала опасность вывести из строя приемный тракт – даже несмотря на применяемые методы электрической развязки катушек. Сейчас в большинстве систем используются отдельные приемные и передающие катушки. Геометрия катушек довольно широка, но общее распространение получили катушки соленоидального, седловидного и поверхностного типов. В томографе «Magnetom Open» в качестве передающих катушек используются поверхностные, а в качестве приемных – соленоидальные (при исследованиях шеи и суставов) и седловидные (при исследованиях головы и туловища).

Схема приема обеспечивает преобразование ВЧ-сигнала (частотой обычно 20–80 МГц) в сигнал звуковой частоты (2–3 кГц) с помощью фазового детектора. Далее сигнал оцифровывается с помощью АЦП.

7.4.Система обработки данных

Вкачестве центрального процессора современных ЯМР-томографов используется мощный компьютер, обеспечивающий канал связи с оператором и контроль функций вышеописанных узлов. Компьютер также обеспечивает запоминание и архивирование информации и сопрягается, во многих случаях, с устройством быстрой обработки, таким как матричный процессор. Оцифрованный сигнал регистрируется и перед Фурье-преобразованием записывается в запоминающем устройстве. Само преобразование Фурье выполняется с помощью векторного процессора. Архивирование результатов обработки производится на оптический диск либо на магнитную ленту. Компьютер «Sun Spark», используемый в томографе «Magnetom Open», имеет оперативную память 64 Мб и емкость жесткого диска 1,2 Гб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

История внедрения методов ЯМР в реальную практику – от результатов экспериментальных и теоретических исследований Блоха и Парселла,

31

которые получили за них Нобелевскую премию, через создание первых медицинских томографов до современных ЯМР-систем – представляет собой прекрасную иллюстрацию возможностей человека по использованию достижений фундаментальной науки в повседневной деятельности.

В настоящее время развитие методов ЯМР интенсивно продолжается во многих сферах: для интроскопии в медицине и биологии, в различных технических направлениях, а также для широкого круга исследований внутренних характеристик разнообразных конденсированных сред. Существенно улучшаются как параметры компьютеров, так и программных средств, используемых для обработки ЯМР-сигналов. Поэтому специалистам, работающим в этой области, необходимо непрерывное освоение новых методов и подходов.

32

ЛИТЕРАТУРА

1.Rabi I. I. The Molecular Beam Resonance Method for Measuring Nuclear Magnetic Moments The Magnetic Moments of 3Li6, 3Li7 and 9F19 / I. I. Rabi, S. Millman, and P. Kusch // Phys. Rev. – 1939. – V. 55. – P. 526–535.

2.Bloch F. Nuclear Induction / F. Bloch // Phys. Rev. – 1946. – V. 70. – P. 460–474.

3.Purcell E. M. Resonance Absorption by Nuclear Magnetic Moments in a Solid / E. M. Purcell, H. C. Torrey, and R. V. Pound // Phys. Rev. – 1946. – V. 69. – P. 37–38.

4.Широков Ю. М. Ядерная физика / Ю. М. Широков, Н. П. Юдин. –

М. : Наука, 1972. – 671 с.

5.Тамм И. Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм. – М. : Физ-

матлит, 2003. – 615 с.

6. Ландау Л. Д. Квантовая механика. Нерелятивистская теория / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. – М. : Наука, 1974. – 752 с.

7.Матвеев А. Н. Механика и теория относительности : учебник для студентов вузов / А. Н. Матвеев. – М. : ОНИКС 21 век : Мир и Образование, 2003. – 432 с.

8.Давыдов А. С. Теория атомного ядра / А. С. Давыдов. – М. : Физ-

матгиз, 1958. – 611 с.

9.Ахиезер А.И. Квантовая электродинамика / А. И. Ахиезер, В. Б. Берестецкий. – М. : Наука. 1981. – 428 с.

10.Абрагам А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. – М. : ИЛ, 1963. –

552 с.

11.Меринг М. ЯМР высокого разрешения в твердых телах / У. Хеберлен, М. Меринг. – М. : Мир, 1980. – 504 с.

12.Сликтер Ч. Основы теории магнитного резонанса / Ч. Сликтер. –

М. : Мир, 1981. – 323 с.

13.Эрнст Р. ЯМР в одном и двух измерениях / Р. Эрнст [и др.]. – М.:

Мир, 1990. – 709 с.

14.Шатов А. В. Магнитно-резонансная томография в клинической медицине / А. В. Шатов. – Воронеж : Изд-во ВГТУ, 1995. – 68 с.

15.Чижик В. И. Ядерная магнитная релаксация / В. И. Чижик. – СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. – 384 с.

33

34

Учебное издание

ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС И ЯМР-ТОМОГРАФИЯ

Учебное пособие для вузов

Составитель Кадменский Станислав Георгиевич

Корректор В. П. Бахметьев

Подп. в печ. 21.03.2012. Формат 60×84/16.

Усл. печ. л. 2,0. Тираж 50 экз. Заказ 48.

Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета.

394000, г. Воронеж, пл. им. Ленина, 10. Тел. (факс): +7 (473) 259-80-26 http://www.ppc.vsu.ru; e-mail: pp_center@ppc.vsu.ru

Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета.

394000, г. Воронеж, ул. Пушкинская, 3. Тел. +7 (473) 220-41-33

35