— слабопольная ЯМР-томография с гиперполяризованным гелием — позволяет проводить диагностику заболеваний легких (они обычно считаются недоступными для магнитных томографов), изучить характер вентиляции легких у астматиков, оптимизировать выполнение сложных хирургических операций, а также контролировать дыхание критически больных пациентов.
Томография с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на том, что атомные ядра во внешнем магнитном поле прецессируют. Частота прецессии зависит от сорта ядра и от величины магнитного поля. Если создать импульс радиоволн на частоте этой прецессии, то из-за резонанса он быстро поглотится ядрами. Можно создать такое распределение магнитного поля, чтобы резонанс лишь в определенной точке. Тогда по величине затухания радиоимпульса можно получить ЯМР-отклик от этой точки, а сканируя таким образом тело — и цельное его ЯМР-изображение.
Чем сильнее поле, тем сильнее поляризация вещества, и тем сильнее ЯМР-отклик. Для повышения контрастности изображения нужны как можно более сильные поля.
Стандартная методика магнитно-резонансной томографии позволяет сканировать плотные ткани, но не приспособлена для изучения заполненных воздухом легких. Это возможно, если перестроить метод на детектирование гелия-3 и дать пациенту вдохнуть этого безвредного газа. Гиперполяризованный гелий-3 очень хорошо детектируется магнитно-резонансными томографами, что резко увеличивает контрастность изображений. Но самое главное — нет нужды использовать очень сильное магнитное поле, потому что гелий заранее поляризован. А это значит, что можно сконструировать слабопольный томограф, подешевле и попросторнее. Его уже можно будет перемещать с места на место, а пациент в нем может менять позы.
Целый ряд исследовательских групп приступили к созданию и испытанию таких томографов. Среди них и группа из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра. Установка представляет собой два электромагнита, создающих поле 0,0065 Тесла (в сотни раз слабее стандартных томографов). Между электромагнитами почти метр; в этом пространстве размещается койка с пациентом, которая может поворачиваться в вертикальной плоскости. Система наблюдения позволяет получать изображения ЯМР-отклика гелия-3 в области размером примерно 40 см в виде картинки 256 на 256 пикселей. Для получения картинки достаточно одного вдоха смеси гелия с кислородом и задержки дыхания на 30 секунд.
А для поляризации/гиперполяризации гелия-3 разработан лазерный способ. Например, американская фирма Xemed использует установку из четырех диодных лазеров с длиной волны 795 нм. Поляризованный гелий может храниться в сосуде с внутренним покрытием из цезия при давлении 10 атмосфер в течение 100 часов.