Н.В. Анисимов – д.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, 
Факультет фундаментальной медицины, МГУ имени М.В. Ломоносова
E-mail: anisimovnv@mail.ru
А.А. Тарасова – студентка, 
Физический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова
E-mail: arina.tarasova99@mail.ru
Ю.А. Пирогов – д.ф.-м.н., профессор, 
Физический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова E-mail: yupi937@gmail.com

Постановка проблемы. Перспективным ядром для мультиядерных МРТ-исследований является изотоп натрия 23Na, который играет важную роль в организме человека. Так как 23Na дает второй по интенсивности (после 1H) ЯМР сигнал, то 23Na МРТ, включая клинические применения, развивается более активно по сравнению с другими мультиядерными приложениями.
Цель. Разработать несколько типов приемопередающих катушек для регистрации отдельных органов человека методом 23Na МРТ в поле 0,5 Тл и провести оценку пространственной чувствительности этих датчиков по МРТ изображениям от фантома.
Результаты. Изучена возможность регистрации сигналов от ядер натрия-23 (23Na) на низкопольном МР-томографе для медико-диагностических приложений. Эксперименты проведены на клиническом 0,5 Тл томографе, в состав которого введены дополнительные катушки, настроенные на частоту ЯМР 23Na. За основу взяты фирменные приемные катушки, предназначенные для регистрации протонных сигналов на частоте 21,1 МГц, модифицированные на регистрацию сигналов натрия 23Na (5,6 МГц) за счет перестройки по частоте путем изменения их индуктивностей и емкостей. Изменение индуктивностей осуществлено удалением межвитковых емкостей. К тому же катушки, относящиеся к разным квадратурным каналам, соединялись последовательно, в результате чего квадратурные (двухканальные) катушки трансформировались в одноканальные. Кроме этого, катушки из чисто приемных были преобразованы в приемно-передающие. Для этого из электронных узлов катушек были удалены низковольтные и слаботочные элементы – варикапы и др., предназначенные для электронной настройки приемного контура. Они были заменены многооборотными высоковольтными конденсаторами. Модификации подверглись катушки разных типов – соленоидальная, поверхностная, а также два варианта объемных. Кроме того, была изготовлена рамочная четырехвитковая прямоугольная катушка размерами 20×20 см. 
Сравнение чувствительности катушек производилось посредством измерения параметров фантомов в виде емкостей, заполненных 12%-ным солевым раствором. Три катушки апробированы в режиме in vivo применительно к сканированию органов трех здоровых добровольцев. Методом 2D-градиентного эхо с параметрами TR/TE = 44,7/12 мс, длительности РЧ импульса 6 мс, при времени сканирования 30 мин были получены изображения головы, печени и стопы с разрешением 6,6 мм3. Для повышения SNR перед 2D фурье-преобразованием проводилась экспоненциальная аподизация – обработка параметров Кпространства, дающая для полученных изображений значение SNR, равное 17.
Практическая значимость. Исследование показало, что для слабопольного 23Na МРТ применение катушек большого размера малопродуктивно. В нашем случае к таковым относятся объемные катушки седловидного типа. Более перспективно применение катушек, витки которых можно разместить близко к зоне интереса, а также катушек малого размера. Адаптированные к органам катушки обеспечивают более высокий фактор заполнения за счет размещения органов внутри катушек. К этим типам относятся
соленоидальная, поверхностная и рамочная катушки. Предполагается продуктивность применения 23Na ЯМР спектроскопии для оценки содержания натрия в различных органах.

Анисимов Н.В., Тарасова А.А., Пирогов Ю.А. Приемопередающие катушки для регистрации сигналов натрия на 0,5 Тл магнитнорезонансном томографе // Электромагнитные волны и электронные системы. 2020. Т. 25. № 4. С. 28−36. DOI: 10.18127/j15604128-202004-04

1. Haacke E.M., Brown R.W., Thompson M.R., Venkatesan R. Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Sequence Design / Wiley, Hoboken, 1999. Chapter 15, 27.
2. Niesporek S.C., Nagel A.M., Platt T. Multinuclear MRI at Ultrahigh Fields // Top Magn. Reson. Imaging. 2019. 28(3):173−188.
3. Madelin G., Lee J.-S., Regatte R.R., Jerschow A. Sodium MRI: methods and applications // Progr. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2014. 79, 14−47.
4. Halbach K. Design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobalt material // Nucl. Instrum. Methods. 1980. 169, 1−10.
5. Cooley C.Z., Haskell M.W., Cauley S.F., Sappo C., Lapierre C.D., C.G. Ha, Stockmann J.P., Wald L.L. Design of Sparse Halbach Magnet Arrays for Portable MRI Using a Genetic Algorithm // IEEE Trans. Magn. 2018. 54(1), 5100112.
6. Волков Д.В., Павлова О.С., Гуляев М.В. и др // Журнал радиоэлектроники. 2014. № 11. 1−16.
7. Anisimov N.V., Pavlova O.S., Agafonnikova A.G., Kosenkov A.V., Fomina D.V. Multinuclear Applications on 0,5 T Magnetic Resonance Scanner // Appl. Magn. Reson. 2019. 50(1−3), 17−27.
8. Anisimov N.V., Sadykhov E.G., Pavlova O.S. et al. Whole body sodium MRI at 0,5T using surface coil and long echo time sequence // Applied Magnetic Resonance. 2019. 50(10). 1149−1161.
9. Wetterling F., Corteville D.M., Kalayciyan R., Rennings A., Konstandin S., Nagel A.M., Stark H., Schad L.R. Whole body sodium MRI at 3T using an asymmetric birdcage resonator and short echo time sequence: first images of a male volunteer // Phys. Med. Biol. 2012. 57(14). 4555−4567.
10. Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W. NIH Image to ImageJ: 25 Years of Image Analysis // Nat. Methods. 2012. 9(7). 671−675.