Zero helium boil-off technology: Công ngh không bay hi helium

Một phần của tài liệu Nghiên cứu công nghệ mới của hệ thống chụp cộng hưởng từ và hình ảnh lai hóa pet (Trang 91)

M C LC

2. 1T ng quan vc ngh ngt và hình nh lai hóa PET/MRI:

3.6 Công ngh mi trong kh it siêu dn

3.6.2 Zero helium boil-off technology: Công ngh không bay hi helium

Hình 3.42 Cơng ngh zero helium boil-off [1]

ây là công ngh làm l nh 4K, s khác bi t so v i công ngh c tr c đây 10K là đã có s c i ti n v m t công ngh đ i v i đ u làm l nh coldhead và cách thi t k khi l p đ t nó vào trong kh i t siêu d n. Khi thay th đ u làm l nh 10K ch c n thay th ph n pittông g bên trong coldhead trong đi u ki n h th ng có t tr ng cao mà v n đ m b o an tồn, cịn coldhead 4K khi thay th ph i h t tr ng v 0 vì nó thơng tr c ti p v i b n helium l ng, nguy c x y ra hi n t ng x t kh n c p n u không th c hi n đúng quy trình ramp down (h t ).

70

Ngồi ra cơng ngh 10K có h n ch là l ng helium bay h i trong su t quá trình v n hành máy, ch đ u t ph i n p b sung 500 lít helium l ng m i n m (~ 500 tri u vnđ), đi u này r t t n kém. Công ngh 4K giúp kh c ph c đ c nh c đi m này, helium s không bay h i trong su t vòng đ i c a máy n u b o qu n theo đúng khuy n cáo c a nhà s n xu t.

Hình 3.43 Coldhead 10K [1]

71 3.6.3 Công ngh c a t ng lai High-V MRI

High-V (high value) ngh a là mô t giá tr cao mà lo i hình nh MRI m i này mang l i, tên g i c a nó c ng nh m m c đích ch ng l i nh ng đ nh ki n ph bi n đ i v i các dòng máy t tr ng nh h n 1.5T trong quá kh . High-V là s k t h p c a các c i ti n s hóa trong l nh v c thu nh n và tái t o hình nh đ c áp d ng đ n h th ng t tr ng 0.55T. MRI High-V có th đ t đ c ch n đốn t ng đ ng giá tr c a MRI 1.5T trong ch n đoán th ng quy. Tuy nhiên High-V mang l i giá tr cao trong hình nh ph i và c y ghép. V i công ngh m i, High-V v t tr i h n b t k MRI t tr ng th p nào tr c đây.

Hình 3.45 Cơng ngh HIGH-V MRI [1]

S d ng công ngh TIM 4G, thi t b đ c trang b 24 kênh đ c l p, thu nh n đ ng th i tín hi u trong m t FOV. Ngoài ra các cu n thu v i cách thi t k m i: nh , linh ho t, gi ng cái ch n đ t o s th a mái cho b nh nhân, cu n thu đ u c có th nghiêng v i các góc 90 khác nhau, jack c m tr t và g n r t thu n ti n.

72  V công ngh kh i t :

Hình 3.47 Kh i t siêu d n HIGH-V [1]

Công ngh Magnet này đ c đ t tên là OR132, là magnet khơ, ngh a là khơng có hi n t ng các cu n dây siêu d n ngâm trong b n helium l ng. B n thân kh i t siêu d n đ c gi bên trong l p chân không, và đ c làm mát thông qua các c u n i nhi t đ n 1 bình helium nh 0.7L đ c thi t k bên trong kh i t .

Bình giãn áp ch u đ c áp l c 10 bar khi có hi n t ng Quench Magnet (x t ) x y ra, 0.7L helium l ng s hóa h i hồn tồn (t ng ng 490L helium khí). van an tồn x m c 10.6 bar. H th ng làm l nh coldhead ho t đ ng liên t c, s đ a nhi t đ kh i t gi m d n v nhi t đ siêu d n (4k), khi các thông s kh i t n m trong d i cho phép, h th ng s t đ ng đ a dòng đi n vào đ ramp up magnet lên t tr ng 0.55T nh ban đ u, quá trình này di n ra trong vòng 24h.

Chi u dài kh i t là 1470mm, vùng đ ng nh t t hình elip là 50x50x45 cm3 (X,Y,Z), đ ng kính tâm kh i t sau khi l p Gradient coil, system body coil là 800mm, h th ng này khơng có ng Quench vì s khơng có helium thốt ra ngồi khi hi n t ng Quench (x t ) x y ra. Magnet c ng đ c trang b đ y đ các cu n dây: Active shielding, external interference screen (EIS) coils, fixed current lead (FCL), 4K coldhead, ph i ti n hành chêm t th đ ng khi ti n hành l p máy m i đ

73

đ t đ c đ ng nh t t t i môi tr ng đ t máy, n p và h t tr ng là ch c n ng hoàn toàn t đ ng v i kh i MPSU (magnet power supply unit) tích h p s n trong h th ng.

Hình 3.48 S đ b trí cu n dây HIGH-V [1]

OR132 có đ m nh t tr ng là 0.5543T (23.6 Mhz), dòng đi n 390A, th i gian n p ho c x t là 40 phút + 90 phút làm gi m nhi t đ FCL. Kh i l ng Magnet là 1600 kg.

 Quá trình n p/x dòng đi n: (Ramp up và ramp down)

Q trình này di n ra hồn tồn t đ ng, sau khi l p đ t h th ng MRI hoàn ch nh ph n c khí, thao tác ti p theo s là:

-Truy c p vào giao di n service trên máy tính ch p: Seso/Diagnose/ Magnet&Cooling/ Magnet Ramp setup/ Enable auto ramp to up / save. Lúc này h th ng s ti n hành ki m tra các thông s kh i t và s ramp up magnet.

74

Hình 3.49 Ramp up magnet OR132 [1]

-Sau khi n p t thành cơng, tr ng thái Magnet s nh hình nh, Magnet status: “Field”

Hình 3.50 Magnet OR132 at field [1]

-Quá trình Ramp down c ng g n nh v y, truy c p vào giao di n service trên máy tính ch p: Seso/Diagnose/Magnet & Cooling/ Magnet ramp setup/ Ramp down to zero / Yes.

75

Hình 3.51 Ramp Down Magnet OR132 [1]

-Sau khi ramp down thành công, tr ng thái magnet nh hình nh, Magnet status: “No Field”

Hình 3.52 Magnet OR132 at zero field [1]

Nh v y so v i công ngh hi n t i, xu h ng c ng h ng t t ng lai mang tính t đ ng hồn tồn, ng i k thu t khơng c n ph i chu n b quá nhi u d ng c chuyên d ng, m t vài ngày đ th c hi n xong m t quy trình thay th linh ki n liên quan đ n n p/x t tr ng, c ng không hao h t helium l ng và r t an tồn, ti t ki m chi phí r t nhi u.

3.7 Công ngh MRI 7T Siemens.

3.7.1 MRI 7T: S chuy n d ch t MRI nghiên c u sang l nh v c y t

H u nh t t c th m khám c n lâm sàng MRI đ c th c hi n máy MRI 1.5T và 3T. Tuy nhiên, k t cu i nh ng n m 1990, nhi u nghiên c u ng i đã đ c th c hi n máy t tr ng cao h n 3T và đ n 2017 h th ng MRI 7T đ u tiên đ c th ng m i hóa cho hình nh th n kinh và c x ng kh p (MSK). Ngoài ra, các h

76

th ng MRI 8T, 9.4T, và MRI toàn thân 10.5T, 11.7T đ ch p trên ng i đang đ c nghiên c u v i k v ng s cung c p nh ng c h i r t h a h n trong nghiên c u MRI trong t ng lai.

T tr ng cao h n c a 7T mang l i t l tín hi u trên nhi u SNR (signal to noise ratio) cao h n, chuy n thành đ phân gi i không gian và quang ph cao h n, cho phép hình dung các chi ti t gi i ph u ch a t ng th y tr c đây. Ví d : nó gi i quy t các c u trúc não mà cho đ n nay v n ch a hình dung tr c ti p v i MRI, tín hi u cao h n đ c cung c p b i 7T t ng c ng đánh giá t i máu, khuy t tán, MRA, c ng h ng t ch c n ng nh hình nh quang ph và đa h t nhân đ đánh giá quá trình trao đ i ch t mô, t bào, c th nh sau:

+ phân gi i không gian và th i gian cao cho phép phân bi t đ c các c u trúc r t nh : S phân đ nh siêu m n gi a ch t xám và ch t tr ng; ng m ch n i s siêu m n; C u trúc vi mô và các chi ti t gi i ph u, ví d nh các t nh m ch v não.

+ T l tín hi u trên nhi u SNR cao (1.65 c a 1.5T so v i 2.1 c a 7T)

+T l t ng ph n trên nhi u CNR cao: s t o ra t ng ph n trong MRI th ng d a trên s t ng tác gi a spin h t nhân và môi tr ng bi n đ i c a chúng. T1, T2… s khác nhau khi t ng B0

+T tr ng cao h n cung c p đ nh y cao h n, h u ích cho m t s chu i xung r t nh y c m v i nh ng thay đ i nh t tr ng khu v c nh là SWI (susceptibility weighted imaging) dùng đ phân bi t calci và máu. Chu i xung SWI đ c ng d ng đ làm rõ các m ch máu nh và các t nh m ch trong não, phân bi t vùng xu t huy t và vùng calci hóa. Ngồi ra, cịn h u ích cho hình nh c ng h ng t ch c n ng fMR, l p b n đ đ nh l ng đ nh y QSM (quantitative susceptibility mapping). Tuy nhiên, trong các ng d ng khác, th c t này có th d n đ n t ng nhi u nh gi bao g m bi n d ng hình h c và nh ng tín hi u b đi trong hình nh.

+ i v i hình nh có tr ng s khuy t tán (DWI_diffusion weighted imaging) thì SNR cao UHF c ng mang l i kh n ng t ng đ phân gi i cao. Tuy nhiên vi c t ng B0, t tr ng khơng đ ng nh t c a sóng RF, th i gian h i giãn T2 ng n h n, t

77

l h p th n ng l ng sóng RF cao h n (SAR_specific absorption rate) là nh ng thách th c c n gi i quy t UHF (ultra high field).

+Trong các ng d ng quang ph , c ng đ t tr ng cao h n d n đ n s phân tách l n h n c a các t n s c ng h ng trong ph MRI.

+ H tr hình nh lên đ n 10 h t nhân nguyên t (2H, 23Na, 31P, 13C, 19F, 17O, 39K …). Nhìn chung đi m m nh c a ph ng pháp X-nuclei MRI này là có th cung c p thơng tin mà MRI Proton thông th ng khơng th có đ c (ví d : cung c p thông tin chi ti t v ch t n n n ng l ng và đ pH, cân b ng ion,..), tuy nhiên đ nh y và n ng đ th p là nh ng thách th c đ i v i c ng h ng t ph MRS (MRI Spectroscopy), d n đ n th i gian đo dài, đ phân gi i không gian th p.

Hình 3.53 T n s c ng h ng c a m t s nguyên t t i 1T [34]

Không gi ng nh MRS Proton, các ng d ng h t nhân X cho đ n nay v n ch a đ c thi t l p trên lâm sàng c ng đ t tr ng thông th ng 1.5T và 3T, cịn t tr ng 7T thì m i ch trong nghiên c u, m c tiêu h ng t i là thu đ c hình nh quang ph 31P cho tồn b c th khơng bao g m đ u và hình nh 23Na c a đ u 7T.

78

Phosphorous (31P) là m t h t nhân spin ½, MRS c a nó cho phép phát hi n các ch t n n n ng l ng nh phosphocreatine (PCr), adenosine triphosphate (ATP), adenosine diphosphate và phosphate vô c (Pi). Ngoài ra s c ng h ng c a phosphocholine, phosphoethanolamine, glycerophosphocholine và glycerophosphoethanolamine cung c p thông tin chi ti t v màng t bào và ty th . Do đó, thơng tin có giá tr v n ng l ng và chuy n hóa màng có th thu đ c t ph 31P. H n n a, giá tr PH tuy t đ i có th đ c tính tốn t kho ng cách gi a c ng h ng PCr và c ng h ng Pi trong ph 31P, cho phép l p b n đ giá tr PH.

Tóm l i các ng d ng MRI 31P t i UHF đ i di n cho m t ph ng pháp r t h a h n có th cung c p nh ng hi u bi t m i v sinh lý h c trong t ng lai.

23Na là m t h t nhân spin 3/2 th hi n tín hi u MRI cao th hai trong c th con ng i trong s các h t nhân có th phát hi n đ c MRI. Do SNR t ng tuy n tính v i B0 nên ti m n ng c a MRI 23Na t ng lên đáng k . Natri đóng m t vai trò quan tr ng trong nhi u quá trình sinh lý nh duy trì cân b ng n i mơi c a t bào, truy n đi n th ho t đ ng, đi u ch nh đ PH, th tích máu, huy t áp. các t bào kh e m nh d b kích thích, n ng đ c a ion Natri trong không gian n i bào là 5-15 mmol/L và trong không gian ngo i bào là 140-150 mmol/L, Gradient n ng đ này đ c duy trì. Do đó, s suy gi m chuy n hóa n ng l ng và phá v tính tồn v n c a màng t bào s nh h ng đ n gradient n ng đ , do v y xác đ nh n ng đ 23Na MRI có th cung c p thông tin v tr ng thái mơ.

Hình nh c ng h ng t c a 39K và 35Cl cung c p cái nhìn sâu s c v s cân b ng ion ng i, hai h t nhân này có cùng đi m chung v i 23Na là có spin h t nhân 3/2 và tr i qua t ng tác t c c nên th i gian h i giãn và đ nh y còn th p h n c 23Na. MRI UHF đi tiên phong v i các ng d ng đ u tiên trong não và c đ c ti n hành trên nh ng ng i tình nguy n (đi n sinh lý tim, ….)

17O, 13C, 19F có th đ c s d ng làm ch t đánh d u đ theo dõi các con đ ng trao đ i ch t vì s phong phú t nhiên và n ng đ c a chúng th p. Khi d li u MRI 17O thu đ c trong khi hít khí 17O đ c làm giàu, nh ng d li u đ ng này cho phép hi u rõ h n v s luân chuy n oxy trong não, t c đ tiêu th oxy c a quá trình trao

79

đ i ch t não có th đ c xác đ nh trong các mô khác nhau nh ch t xám, ch t tr ng, mô kh i u. Do đó, MRI 17O là m t k thu t nghiên c u đ y h a h n đ kh o sát tr c ti p q trình chuy n hóa Oxy não.

13C là thành ph n c a h u h t t t c các phân t có liên quan đ n hóa sinh, và do l ng t nhiên th p nên nó có th đ c s d ng đ theo dõi các con đ ng trao đ i ch t. Nhìn chung quá trình tách h t nhân là m t thách th c vì nó u c u truy n t n s 1H trong khi nh n tín hi u NMR r t th p t n s 13C đòi h i ph n c ng đ c t i u hóa và thích ng cao, tuy nhiên tính kh thi c a v n đ này đã đ c th nghi m thành công trên ng i MRI 7T (MRS 13C khơng xâm l n có th h tr ch n đoán b nh d tr glycogen ho c theo dõi li u pháp).

19F có các đ c tính NMR có th so sánh v i proton, nên đ nh y t ng đ i là 83% so v i 1H, tuy nhiên l ng 19F trong ng i là r t th p, nên các h p ch t ngo i sinh đ c flo hóa có th đ c s d ng nh m t ch t đánh d u mang l i đ đ c hi u cao. Và b i vì flo có t n s c ng h ng cao t ng t nh 1H nên ph n c ng và k thu t thu nh n cho MRI 19F ng i c n đ c đi u ch nh đ v t qua nh ng thách th c nh không đ ng nh t trong đ ng truy n.

Nói chung MRS 1H và MRSI đ c h ng l i t SNR t ng, đ phân tán t n s l n h n và gi m kh n ng ghép n i trong h th ng spin liên k t m nh. Do đó, các ch t chuy n hóa khác nhau có th đ c phát hi n, phân bi t và đ nh l ng chính xác h n. Tuy nhiên, tính khơng đ ng nh t B0, B1+, B1-, SAR t i UHF đ a ra nh ng thách th c và đòi h i các k thu t thu nh n và ph n c ng m i.

+ L p b n đ ho t đ ng c a t bào th n kinh trong não ng i có th đ c th c hi n thông qua fMR. Theo tiêu chu n, hi u ng BOLD (ph thu c vào m c oxy trong máu) đ c s d ng cho m c đích này, khai thác th c t r ng Oxyhemoglobin (heloglobin đ c oxy hóa) là ngh ch t , trong khi deoxyhemoglobin (hemoglobin đ c kh oxy) là thu n t . T ng tiêu th oxy đ c bù đ p quá m c do t ng l u l ng máu não, k t qu là nhi u oxyhemoglobin hi n di n h n trong q trình kích ho t, đi u này gây ra ít nhi u lo n tr ng c m ng trong t tr ng c c b h n, d n đ n gi m s kh spin. Do đó, tín hi u trong các vùng não đ c kích ho t cao h n

Một phần của tài liệu Nghiên cứu công nghệ mới của hệ thống chụp cộng hưởng từ và hình ảnh lai hóa pet (Trang 91)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(168 trang)