Nápady a objevy

7. září 2018

Odborníci z FEKT VUT se podíleli na přístroji umožňujícím testovat reakce implantátů na magnetickou rezonanci

Zařízení na testování reakcí implantátů v magnetické rezonanci je jedno ze dvou na světě | Autor: archiv Martina Čápa
Implantáty jsou dnes již běžná součást medicíny a řada lidí může díky nejrůznějším stimulátorům v těle žít relativně normální život. Problém ovšem nastává, když mají tito lidé podstoupit vyšetření na magnetické rezonanci, takzvanou MR tomografii. Lékaři si totiž musí být jistí, že silné elektromagnetické pole vznikající při rezonanci se zařízením v těle nebude reagovat a neohrozí jeho funkčnost. Na unikátním přístroji, který umožňuje simulovat elektromagnetické pole a testovat tak implantáty, pracovali odborníci z Ústavu teoretické a experimentální elektrotechniky FEKT VUT pod vedením Martina Čápa.

Ačkoliv je magnetická rezonance oblíbený diagnostický nástroj, nemůže být využita u kohokoliv. „Kromě silného statického magnetického pole je v ní i vysoká úroveň elektromagnetických signálů. A zde nastává problém, protože ty mohou ovlivnit implantovaná zařízení jako je například kardiostimulátor. Je proto velká výhoda, když mohou lékaři pacientům dávat rovnou zařízení, která jsou navržena a vyrobena tak, aby vydržela extrémní vlivy magnetické rezonance,“ objasnil Petr Drexler, který se podílel na vývoji nového testovacího zařízení.

Odborníci z FEKT VUT se podíleli na části zařízení. Spoluvyvíjeli například i nezbytné elektrické a elektronické obvody | Autor: archiv Martina Čápa
Kromě statického magnetického pole je při magnetické rezonanci vytvářeno i vysokofrekvenční magnetické pole, kterým se stimulují tkáně, a z následné odezvy se získává potřebný obraz. Toto pole ovšem indukuje proudy i v materiálech, které jsou běžně nemagnetické, ale elektricky vodivé. „Ačkoliv jsou dnes implantáty standardně nemagnetické, může na ně rezonance působit. Když má člověk v těle například hliníkovou krabičku, na magnet nereaguje. Když na ni ale působí střídavé pole, tak na ní indukuje elektrické proudy. Může tak dojít k jejímu zahřívání, k jejímu pohybu nebo působení elektrického napětí na okolní živou tkáň, což by mohlo mít pro pacienta fatální následky,“ dodal vedoucí projektu Martin Čáp.

Právě jeho tým se podílel na přístroji, který umožňuje zařízení důkladně otestovat a ujistit se, že i v případě, že s nimi pacient podstoupí magnetickou rezonanci, nehrozí mu žádné nebezpečí. „Pro společnost MR:Comp jsme spoluvyvíjeli zařízení umožňující testování implantátů. Konkrétně jsme pracovali na vysokofrekvenčním rezonátoru, což je v podstatě velká speciální cívka. Ve spolupráci se společností IMA jsme také vyvíjeli nezbytné elektrické a elektronické obvody, které umožňují vytvářet testovací signály, zesílit je, vybudit rezonátor a také zpětně měřit jeho odezvu,“ popsal Petr Drexler s tím, že na světě jsou nyní pouze dva typy takovýchto přístrojů umožňující atestaci implantátů. Kromě jejich je to ještě přístroj vyvinutý a dodávaný komerční švýcarskou společností.

Živé tkáně při testování nahrazuje vodný roztok | Autor: archiv Martina Čápa
Tým z FEKT VUT byl také součástí konsorcia, které se zabývá vznikem nových norem pro výrobu a testování přístrojů vhodných pro implantaci. „S postupným vývojem magnetických rezonančních tomografů se jejich statické magnetické pole zvyšuje. Zlepšuje se tím rozlišení obrazu. S tímto se pak i zvyšují frekvence signálů, kterými se stimuluje zobrazovaná tkáň. I proto musí vznikat nové normy pro výrobce různých stimulátorů a přístrojů, které jsou vkládány do těla,“ dodal Drexler.

Jak ale otestovat spolehlivě zařízení mimo lidské tělo? „To je dobrá otázka. Parametry tkáně musíme nasimulovat použitím takzvaných fantomů. V podstatě se jedná o nádobu z akrylátového skla naplněnou vodným roztokem s určitými fyzikálními parametry,“ uvedl Drexler. Vědci mají k dispozici dva typy fantomů. Liší se především tvarem. „Jeden tvar je hranatý a obsahuje asi dvacet litrů solného roztoku, aby se simulovala elektrická vodivost tkání. Druhý tvar je geometricky upraven a má eliptický tvar. Ukázalo se totiž, že na hranách mohou vznikat při měření nežádoucí efekty,“ upřesnil Martin Čáp.

Otázkou ale zůstává, jak vypadá měření na zařízeních, která by v ideálním případě neměla nijak reagovat. „Upevníme takové zařízení do fantomu a po nějakou dobu ho vystavíme vysokofrekvenčnímu elektromagnetickému poli o daných hodnotách výkonu. Následně do protokolu zaznamenáme, jak bylo měření provedeno, jaké testy jsme udělali a jakým způsobem se to na zařízení projevilo. Zda se například nějak zahřálo, zda to ovlivnilo jeho funkčnost,“ objasnil Čáp s tím, že vývoj testovacího přístroje trval nakonec přes tři a půl roku.

Ačkoliv byl projekt úspěšně dokončen, už teď společnost provozující přístroj domlouvá s odborníky z FEKT VUT další spolupráci. „Chceme se posunout dál a už nyní řešíme možnosti při výrobě nového typu cívky,“ uzavřel Martin Čáp.

(zep)

TémataFakulta elektrotechniky a komunikačních technologií zaměstnanci věda a výzkum

Související články:
Lisování hroznů pomocí elektrického výboje? Proděkan FEKT umí propojit elektrotechniku a lásku k vinařství
Zařízení, které jedním stiskem změří jas, nemá zatím ve světě obdoby
Reproduktor hrající díky vysokonapěťovému výboji se hodí jen pro nadšence
Laboratoř v chytrém telefonu umožní analýzy na počkání a za zlomek ceny
Vědci vyvinuli systém, který pohlídá potrubí i hranice