Магнит открытого типа для ортопедического магнитно-резонансного томографа

Предполагаемое техническое решение относится к медицинской техники и предназначено для использования в медицине, а именно в ортопедической, травматологической и хирургической практике, и позволяет, в составе магнитно-резонансного томографа (МРТ), получать изображения суставов, мягких тканей и костей конечностей на основе ядерно-магнитного резонанса. Целью настоящей работы является увеличение зоны однородного магнитного поля МРТ при сохранении удобного доступа к зоне обследования. Технический результат заявляемой полезной модели выражается в расширении арсенала постоянных магнитов открытого типа для ортопедических магнитно-резонансных томографов. Он достигается тем, что в магните открытого типа для ортопедического магнитно-резонансного томографа, содержащем открытое сверху U-образное ярмо с симметрично установленными на его боковых плоскостях магнитными полюсами, набранными из секторов магнитного материала и магнитопласта, магнитные полюса выполнены удлиненными в вертикальном направлении; в частности, магнитные полюса могут имеют форму эллиптического цилиндра, торцевая часть которого характеризуется уравнением эллипса , где a - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его вертикальной оси, а b - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его горизонтальной оси.

Предполагаемое техническое решение относится к медицинской технике и предназначено для использования в медицине, а именно в ортопедической, травматологической и хирургической практике, и позволяет, в составе магнитно-резонансного томографа (MPT), получать изображения суставов, мягких тканей и костей конечностей на основе ядерно-магнитного резонанса.

Известен магнит открытого типа для обследования конечностей, входящий в MPT MAGNETOM С фирмы "SIEMENS", содержащий постоянный магнит, радиочастотную катушку, блок электроники, стол для пациента и пульт управления (www.medical.siemens.com) [1].

Основным недостатком известного MPT [1] является очень большая масса постоянного магнита 16 тонн, что затрудняет установку аппарата в клинике и существенно удорожает изделие.

Известен также МРТ для обследования конечностей, содержащий постоянный магнит, ложе для обследуемой ноги в форме сапога из магнито- и электроизоляционного материала, на котором навита радиочастотная катушка, блок электроники и пульт управления (патент RU 2192165, 19.10.2000 г., кл. A61B 5/055) [2]. Известный MPT [2] предназначен для исследования голеностопного сустава и пятки ноги пациента; на нем невозможно получать изображения коленного и локтевого суставов, что ограничивает сферу применения аппарата [2].

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является магнит открытого типа для ортопедического магнитно-резонансного томографа, содержащий открытое сверху U-образное ярмо с симметрично установленными на его боковых плоскостях магнитными полюсами, набранными из секторов магнитного материала и магнитопласта (патент RU 2400135, 04.06.2009 г. кл. A61B 5/055 [3]), который был выбран нами в качестве прототипа.

Основным недостатком прототипа [3] является относительно малый размер зоны однородного магнитного поля, необходимого для получения изображения конечностей, что создает ограничения по возможности обследования пациентов, особенно с увеличенными, вследствие патологии или других причин, размерами суставов. Этот недостаток связан с невозможностью увеличить размер зоны однородного магнитного поля за счет увеличения радиуса цилиндрических полюсов, так как дистанция доступа до центра магнита (центра зоны обследования) ограничена за счет анатомических причин, например длины бедра пациента. Прямой путь увеличения всех геометрических размеров магнитной системы МРТ неприемлем, т.к. приводит к увеличению массы и стоимости, а также к ограничению доступа к центру зоны обследования. Так, увеличение межполюсного расстояния, например, на 10%, ведет к увеличению массы на 30%. Увеличение размера в горизонтальном направлении вдоль плоскостей полюсов на 10% ведет к увеличению массы на 10%. При этом, оба варианта приводят к удлинению на 10% пути доступа к центру зоны обследования, что приводит к неудобству или к невозможности проведения врачебных манипуляций.

Целью настоящей работы является увеличение зоны однородного магнитного поля MPT при сохранении удобного доступа к зоне обследования.

Технический результат заявляемой полезной модели выражается в расширении арсенала постоянных магнитов открытого типа для ортопедических магнитно-резонансных томографов. Он достигается тем, что в магните открытого типа для ортопедического магнитно-резонансного томографа, содержащем открытое сверху U-образное ярмо с симметрично установленными на его боковых плоскостях магнитными полюсами, набранными из секторов магнитного материала и магнитопласта, магнитные полюса выполнены удлиненными в вертикальном направлении; в частности, магнитные полюса могут имеют форму эллиптического цилиндра, торцевая часть которого характеризуется уравнением эллипса , где a - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его вертикальной оси, а b - расстояние от центра точка "o" фиг. 2 эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его горизонтальной оси.

В дальнейшем описание сопровождается чертежами и пояснением к ним. На фиг. 1, 2 схематически представлен общий вид магнита: фиг. 1) вид сбоку, фиг. 2) - вид в разрезе А-А фиг 1.

Предлагаемый магнит открытого типа для ортопедического магнитно-резонансного томографа является существенной составной частью медицинского диагностического аппарата, предназначенного для получения изображений суставов конечностей в плоскопараллельных срезах в трех основных сечениях (аксиальном, саггитальном и коронарном), и в наклонных сечениях с углом наклона до 45 градусов. Магнит имеет открытое сверху U-образное ярмо 1 с симметрично установленными на его боковых плоскостях магнитными полюсами 2, набранными из секторов магнитного материала и магнитопласта. В отличие от прототипа и других аналогов магнитные полюса 2 выполнены удлиненными в вертикальном направлении, например, в форме эллиптического цилиндра, торцевая часть которого характеризуется уравнением эллипса , где a - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его вертикальной оси, а b - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его горизонтальной оси. В опытном образце предлагаемого магнита MPT a= 100 мм, b=60 мм.

Расчеты, с помощью пакетов магнитостатического моделирования, например http://www.esrf.eu/Accelerators/Groups/InsertionDevices/Software/Radia [4], показали, что в предложенном нами варианте область однородного поля расширяется в вертикальном направлении на 40 мм, что при последующей "тонкой" настройке магнита, например, путем шиммирования, позволяет увеличить зону обследования в вертикальном направлении приблизительно на 20 мм.

1. Магнит открытого типа для ортопедического магнитно-резонансного томографа, содержащий открытое сверху U-образное ярмо с симметрично установленными на его боковых плоскостях магнитными полюсами, набранными из секторов магнитного материала и магнитопласта, отличающийся тем, что магнитные полюса выполнены в форме эллиптических цилиндров, торцевая часть которых удлинена в вертикальном направлении.

2. Магнит по п.1, отличающийся тем, что торцевая часть характеризуется уравнением эллипса, где a - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его вертикальной оси, а b - расстояние от центра эллиптического цилиндра до границы полюса магнита вдоль его горизонтальной оси.