Оценка нагрева металлоконструкций при проведении магнитно-резонансной томографии

В работе представлено описание природы тепловых процессов и способ оценки величины нагрева металлоконструкций в МРТ, а также результаты серии экспериментальных исследований: во время сканирования пассивные импланты и другие металлические объекты размещались в изоцентре магнита и на периферии, находясь при этом на воздухе, в воде, геле или под теплоизоляционным материалом. Для исследования нагрева применяли импульсную последовательность Т2 FASE, а регистрация температуры образцов осуществлялась при помощи оптоволоконных датчиков. Показано, что нагрев металлоконструкций определяется как свойствами объекта и характеристиками МР-томографа, так и условиями сканирования, окружающими объект материалами и его положением в гентри МРТ. Для периферического расположения фантома и удлиненного импланта из нержавеющей стали был зафиксирован максимальный нагрев 2,5 °C за 15 мин. При расположении в изоцентре температура образцов повышалась не более чем на 0,5 °С за 15 мин, что говорит о возможности проведения МР-исследования без превышения ограничений, связанных с величиной нагрева тканей. Результаты работы говорят о необходимости учета величины возможного нагрева металлического объекта при принятии решения о возможности проведения МР-исследования.

магнитно-резонансная томография, нагрев металлоконструкций, имплантируемые медицинские изделия, безопасность пациента, протезы и импланты

1. Лучаков Ю. И., Шабанов П. Д. Перенос тепла в коже // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2017. Т. 15. № 1. С. 68-71.

2. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. М.: Высшая школа, 1983. 464 с.

3. Ненарокомов А. В., Семенов Д. С., Домбровский Л. А. Идентификация математических моделей теплообмена с использованием бесконтактных измерений // Тепловые процессы в технике. 2018. Т. 10. № 7-8. C. 354-360.

4. Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1999. 616 с.

5. Feng D. X. et al. Evaluation of 39 medical implants at 7,0 T // Br. J. Radiol. 2015. №. 88. P. 1056.

6. Gilbert K. M., Scholl T. J., Chronik B. A. RF coil loading measurements between 1 and 50 MHz to guide field-cycled MRI system design // Concepts Magn. Reson. Part B Magn. Reson. Eng. 2010. V. 37. № 3. P. 75-85.

7. Kanal E. et al. ACR guidance document on MR safe practices: 2013 // J. Magn. Reson. Imag. 2013. V. 37. № 3. P. 501-530.

8. Keevil S. Safety in magnetic resonance imaging // Med. Phys. Int. J. 2016. V. 4. № 1. P. 26-34.

9. Mattei E. et al. Complexity of MRI induced heating on metallic leads: Experimental measurements of 374 configurations // Biomed. Eng. Online. 2008. V. 7. P. 1-16.

10. Panych L. P., Madore B. The physics of MRI safety // J. Magn. Reson. Imag. 2018. V. 47. № 1. P. 28-43.

11. Sammet S. Magnetic resonance safety // Abdominal Radiol. 2016. V. 41. № 3. P. 444-451.

12. Tsitovich P. B. et al. Six-coordinate iron (II) and сobalt (II) paraSHIFT agents for measuring temperature by magnetic resonance spectroscopy // Inorganic Chem. 2016. V. 55. № 2. P. 700-716.

13. Yeo D. T. B. et al. Local specific absorption rate in high-pass birdcage and transverse electromagnetic body coils for multiple human body models in clinical landmark positions at 3 T // J. Magn. Reson. Imaging. 2011. V. 33. № 5. P. 1209- 1217.

14. ASTM F2182-11a Standard test method for measurement of radio frequency induced heating on or near passive implants during magnetic resonance imaging. [Электронный ресурс]. URL: https://www.astm.org/Standards/F2182.htm (accessed: 24.04.2018).

15. ГОСТ Р МЭК 60601-2-33-2013. Изделия медицинские электрические. Ч. 2-

16. Частные требования безопасности с учетом основных функциональных характеристик к медицинскому диагностическому оборудованию, работающему на основе магнитного резонанса.