Головка сканера остановилась в крайнем положении и не возвращается в исходное положение при включении

Обновлено: 22.11.2024

Исследователи обращаются к сканерам с магнитами мощностью 10,5 тесла и выше для получения беспрецедентных подробностей о мозге.

Анна Новогродски — независимый журналист из Бостона, штат Массачусетс.

Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Кровеносные сосуды головного мозга светятся оранжевым цветом на этом снимке, полученном с помощью магнитно-резонансного томографа мощностью 7 тесла в Университете Квинсленда в Австралии. Предоставлено: Центр передовой визуализации, Университет Квинсленда.

Сначала он переоделся в больничный халат, и исследователи убедились, что на его теле нет металла: никаких пирсингов, колец, металлических имплантатов или кардиостимуляторов. Любой металл может быть вырван чрезвычайно мощным магнитом в 10,5 тесла, который весит почти в 3 раза больше, чем самолет Boeing 737, и на целых 50% мощнее, чем самые сильные магниты, одобренные для клинического использования. За несколько дней до этого он прошел обследование, которое включало базовый тест его чувства равновесия, чтобы убедиться, что любое головокружение от воздействия магнитов можно правильно оценить. В кабинете МРТ в Центре магнитно-резонансных исследований Университета Миннесоты он лег в 4-метровую трубу, окруженную 110 тоннами магнита и 600 тоннами железной защиты, для часовой визуализации его бедер. чей тонкий хрящ проверит пределы разрешения машины.

Директор центра Камиль Угурбиль годами ждал этого дня. Магнит столкнулся с длительными задержками из-за нехватки жидкого гелия, необходимого для его заполнения. После того, как машина была наконец доставлена в минусовой день в 2013 году, потребовалось четыре года испытаний на животных и наращивания силы поля, прежде чем Угурбил и его коллеги смогли отправить первого человека. Даже тогда они не совсем знали, что увидят. Но ожидание того стоило: когда изображение появилось на экране, в высоком разрешении были видны сложные детали тончайшего хряща, защищающего тазобедренный сустав. "Это было очень увлекательно и очень полезно", – говорит Угурбил.

Сканер стоимостью 14 миллионов долларов США является одним из немногих в мире, которые выводят МРТ на новые пределы силы магнитного поля. Сегодня в больницах обычно используются аппараты с напряженностью поля 1,5 Тл или 3 Тл. Но сканеры сверхвысокого поля набирают популярность. В исследовательских лабораториях по всему миру уже есть десятки машин 7-T, а в прошлом году первая модель 7-T была одобрена для клинического использования как в США, так и в Европе. В крайнем конце находятся три сканера, предназначенные для людей, которые достигают более 10 Тл. В дополнение к машине Миннесотского университета исследователи готовят два устройства 11,7-Тл для своих первых испытаний на людях: гигантский сканер для сканирования всего тела в Центр NeuroSpin в CEA Saclay под Парижем и меньший центр для сканирования головы в Национальном институте здравоохранения США (NIH) в Бетесде, штат Мэриленд. Германия, Китай и Южная Корея рассматривают возможность создания 14-T сканеров человека.

Привлекательность сканеров сверхвысокого поля очевидна. Чем сильнее магнитное поле, тем больше отношение сигнал/шум, а значит, изображение тела может быть получено либо с большим разрешением, либо с тем же разрешением, но быстрее. При 3 Тл аппараты МРТ могут различать детали головного мозга размером до 1 миллиметра. Это разрешение может составлять всего 0,5 миллиметра в машине 7-Т — достаточно, чтобы различить функциональные единицы внутри коры головного мозга человека и, возможно, впервые увидеть, как информация течет между группами нейронов в живом человеческом мозгу. Ожидается, что сканеры с еще более высокой напряженностью поля будут иметь разрешающую способность как минимум в два раза выше, чем у устройств 7-T.

В этой серии покадровых съемок магнит силой 10,5 Тл Миннесотского университета доставлен и перемещен в Центр магнитно-резонансных исследований этого учреждения. Предоставлено: Миннесотский университет.

Стремление к достижению более высокой напряженности поля сопряжено с целым рядом проблем. Сканеры больше, дороже и технически требовательнее. Они также требуют большего внимания к безопасности. Но работа при 7 Тл уже привела к успеху, как говорят исследователи, как для нейробиологии, так и для клинических приложений: клиницисты могут более точно направлять электроды для лечения глубокой стимуляции мозга, а также могут быть в состоянии обнаружить остеоартрит на более ранней стадии, чем это было возможно. раньше.

Сканеры обеспечивают детализацию, которую когда-то можно было увидеть только в тонко срезанных посмертных образцах, полученных с помощью мощных микроскопов. «Это окно, которого у нас никогда не было в неповрежденном человеческом мозгу, — говорит Рави Менон, специалист по нейровизуализации из Исследовательского института Робартса при Западном университете в Лондоне, Канада.

Если вы его построите

Основы технологии МРТ не сильно изменились с тех пор, как в середине 1970-х годов был разработан первый человеческий сканер.Сердцем МРТ по-прежнему является трубчатый сверхпроводящий магнит, который генерирует статическое электромагнитное поле, которое перестраивает небольшую часть протонов водорода внутри молекул воды. Как только эти протоны выстраиваются в линию, катушки в сканере испускают короткие всплески радиочастотных волн, которые вызывают колебание магнитных полей протонов. Когда радиовсплеск заканчивается, протоны выделяют энергию, посылая слабое эхо радиоволн, которое улавливается приемными катушками и дает представление об анатомии мозга и других тканей.

Чем сильнее магнитное поле, тем больше доля протонов, которые становятся выровненными, и тем больше разница в энергии между ними и теми, которые остаются невыровненными. Это создает сигнал, который может быть лучше обнаружен по сравнению с фоновым шумом. Но каждый скачок напряженности поля сопряжен с некоторой неопределенностью. «В начале эры МРТ многие ученые думали, что 0,5 Тл будет максимальной силой магнита для МРТ», потому что они думали, что ионная проводимость живой ткани не позволит радиоволнам проникнуть достаточно глубоко внутрь тела, — говорит Виктор Щепкин из Национальная лаборатория сильного магнитного поля США в Таллахасси, Флорида. Затем, в 1980-х годах, появились 1,5-Тл томографы для клинического использования. А в 2002 году одобрение получили 3-Т сканеры. Еще до этого исследователи стремились к более высокой напряженности поля; первые исследовательские сканеры 7-Т начали появляться в 1999 году.

Переход с 3Т на 7Т сопряжен с некоторыми трудностями. Биологические побочные эффекты, хотя и временные, более выражены: люди могут испытывать головокружение и головокружение, когда они входят и выходят из сканера, говорят исследователи. Когда люди перемещаются внутри машины, они иногда могут ощущать вкус металла, видеть белые вспышки или испытывать непроизвольные движения глаз, называемые нистагмом.

Ткань также может перегреваться. Поскольку ядра водорода резонируют на более высоких частотах по мере увеличения напряженности поля, МРТ сверхвысокого поля должны использовать радиоимпульсы с более короткой длиной волны и, следовательно, с более высокой энергией, чтобы заставить протоны колебаться. Человеческая ткань поглощает больше энергии этих волн. Таким образом, чтобы избежать создания горячих точек — и сделать пригодные для использования изображения — эта энергия должна быть максимально сглажена внутри трубки. Исследователи разработали различные способы достижения этой цели. Одна из тактик, по словам Грегори Чанга, рентгенолога опорно-двигательного аппарата из Медицинской школы Нью-Йоркского университета, заключается в том, чтобы генерировать импульсы с помощью кольца индивидуально настраиваемых передатчиков, расположенных вокруг пациента.

Высокое разрешение также вызывает смешанные чувства, поскольку оно делает сканеры очень чувствительными к малейшим движениям. Некоторые повторяющиеся движения тела, вызванные дыханием или сердцебиением, можно моделировать и удалять. Но Менон говорит, что самая большая проблема при 7 Тл и выше — та, которой нет в сканерах с более низким разрешением — это непроизвольные движения мозга внутри черепа. «Если я вытяну пальцы ног, пока нахожусь в сканере, мой мозг начнет двигаться, потому что мои пальцы ног через спинной мозг соединены с головным мозгом», — говорит Менон. И благодаря сердцебиению, добавляет он, мозг пульсирует «в масштабе от полмиллиметра до миллиметра». По его словам, работа с этими артефактами является постоянной областью исследований.

Тем не менее, по словам ученых, 7 T уже открыл новое окно в живой мозг, обнаружив структуры размером менее 1 миллиметра. Этот режим, названный нейробиологами мезоскопическим масштабом, раньше был доступен только хирургам, говорит Клаус Шеффлер, глава центра магнитного резонанса в Институте биологической кибернетики Макса Планка в Тюбингене, Германия. Шеффлер говорит, что с 7T "вы видите все детали, не открывая мозг".

Среди обнаруженных структур — шесть слоев коры головного мозга, внешняя область мозга толщиной 3 миллиметра, отвечающая за высокий уровень когнитивных функций человека. Каждый слой имеет специализацию: один обрабатывает входные данные из других областей мозга, некоторые обрабатывают информацию, а третьи передают результаты этой обработки в другие части мозга. Переход к машинам 7-Т позволил исследователям измерить относительную активность в разных слоях, что может показать, как эта информация распространяется. «Это огромный шаг вперед по сравнению с визуализацией при 3 Тл или 1,5 Тл», — говорит Менон. «Обычно мы просто говорим, что А связано с Б, и мы не можем сказать, каким образом информация передается».

Мозг добровольца визуализируется с помощью аппарата магнитно-резонансной томографии 3-T (слева) и 9,4-T (справа). Авторы и права: Рольф Поманн/Институт биологической кибернетики им. Макса Планка

Исследователи также надеются узнать больше о столбчатой организации мозга. Считается, что столбцы коры головного мозга выполняют вычисления и преимущественно реагируют на определенные раздражители, такие как ориентация объектов, хотя ведутся ожесточенные споры об их точной роли в этом контексте.Имея примерно 500 микрометров в поперечнике, столбцы проходят перпендикулярно слоям коры и сообщаются друг с другом через соединения в одном из средних слоев. Если бы МРТ могла измерять активность мозга на столбцовом уровне, ученые могли бы использовать это, чтобы делать выводы о вычислениях в отдельных нейронах. Это было бы интересно, потому что одно из ограничений МРТ заключается в том, что она не может напрямую измерять активность нейронов.

МРТ-сканирование при 7 Тл также позволяет лучше оценить связь мозга, – говорит Угурбил, участник проекта Human Connectome Project. Исследовательская работа, направленная на полное картирование связей между нейронами в мозге, провела сканирование 184 человек как при 3 Тл, так и при 7 Тл. При 7 Тл они обнаружили гораздо больше нейронных сетей и связей между нейронами, чем при 3 Тл». С точки зрения того, во что это выливается, в предсказание или изучение болезней человека, это еще впереди», — говорит Угурбил.

Но Угурбил говорит, что машины уже обещают клиническую диагностику и лечение. Глубокая стимуляция мозга, которая использовалась для лечения многих людей с болезнью Паркинсона, часто проводится путем введения электрода в субталамическое ядро, часть базальных ганглиев глубоко внутри мозга. МРТ используется, чтобы помочь хирургам расположить электрод, и как только он окажется на месте, электрод активируется, чтобы увидеть, попал ли он в правильную цель. Но использование 1,5- или 3-тонных машин «это что-то вроде рыболовной экспедиции», — говорит Угурбил. «Если вы находитесь не в том месте, вы должны вытащить электрод и снова вставить его немного по-другому». Каждый раз, говорит он, есть шанс задеть кровеносный сосуд и вызвать кровотечение. Изображения, сделанные с помощью 7-Т сканеров, исключают все эти возни. «Вы видите свою цель, а затем просто идете: одно проникновение — и у вас есть результат», — говорит он.

Сканирование, выполненное с помощью аппарата 7-T, также позволило больше узнать о симптомах и прогрессировании рассеянного склероза. Новые лекарства для лечения этого заболевания помогли замедлить развитие моторного дефицита, а последующее увеличение продолжительности и качества жизни пациентов означало, что когнитивные проблемы были замечены впервые. «У многих из этих людей есть то, что они могут описать как симптомы, подобные [синдрому дефицита внимания и гиперактивности], — говорит Менон. «Мы никогда не понимали, как это могло быть до сих пор». Используя 7-T-сканер, группа Менона смогла обнаружить поражения в областях, где они ранее не наблюдались, включая дорсолатеральную префронтальную кору, область, отвечающую за исполнительную функцию и внимание. «Исторически это было довольно сложно увидеть», — говорит он. Эти поражения могут объяснить, почему у пациентов развиваются когнитивные симптомы. По его словам, Менон участвует в крупном проекте, «изучающем взаимосвязь между когнитивной функцией и локализацией очагов поражения».

Если более высокое разрешение не требуется, клиницисты также могут использовать более высокое отношение сигнал/шум в МРТ со сверхвысоким полем, чтобы просто сканировать быстрее, создавая изображения за секунды, которые в противном случае заняли бы минуты, и изображения за минуты. в противном случае это заняло бы часы. Для пациентов это может иметь большое значение в комфорте.

Исследователи также могут заглянуть за пределы воды. При напряженности поля 7 Тл и выше МРТ может обнаруживать не только ядра водорода, но и ядра более тяжелых элементов, таких как натрий, калий, фосфор и фтор, которые обладают гораздо меньшей собственной чувствительностью к магнитному резонансу, чем ядра водорода.

Чанг использовал сканер 7-T Нью-Йоркского университета, чтобы изучить биохимические изменения натрия, которые могут предвещать остеоартрит. Данные свидетельствуют о том, что у людей с ранними стадиями заболевания, говорит он, «концентрация натрия в их хрящах снижается без каких-либо изменений в структуре хряща». Несколько других групп воспроизвели результаты в небольших исследованиях. Чанг надеется, что если они выдержат испытание, этот подход можно будет использовать для выявления остеоартрита на достаточно ранней стадии, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение путем изменения образа жизни и позволить исследователям быстрее проводить клинические испытания, поскольку они получают ранние признаки заболевания.

Более 7

Самый мощный в мире МРТ-сканер находится в Национальной лаборатории сильного магнитного поля США. При диаметре внутреннего пространства всего 10,5 см машина 21.1-T слишком мала, чтобы ее можно было использовать на людях. Вместо этого Щепкин и его коллеги сканируют мелких животных. Они использовали сканер для изучения, например, концентрации натрия в опухолях головного мозга крыс, и их результаты позволяют предположить, что количество натрия, присутствующего в опухоли, может указывать на ее устойчивость к химиотерапии (В. Д. Щепкин и соавт. Magn. Reson. Med. 67, 1159–1166; 2012).

Поначалу, по словам Щепкина, использование тепловизора вызывало некоторые сомнения. «У нас было правило, что никто не может работать рядом с магнитом в одиночку», — объясняет он.Это правило больше не действует, но группа по-прежнему соблюдает строгую политику отказа от металла.

Потребовались годы, чтобы подготовить сканер, который не был полностью коммерческим устройством, к испытаниям на животных. Этот процесс был таким же медленным для многих новых сканеров для исследований человека, превышающих 10 Тл. Например, Национальный институт здоровья в настоящее время ожидает возвращения своего магнита 11,7 Тл. После того, как сканер был доставлен в 2011 году, команда слишком быстро включала и выключала некоторые компоненты сканера, что привело к перегреву магнита и повреждению некоторых проводов, говорит исследователь агентства. Магнит нуждался в заводской перестройке; он ожидается еще в 2019 году. Магнит диаметром 5 метров для 11,7-Тл МРТ в центр «Нейроспин» во Франции был доставлен в мае прошлого года. Планируется, что в 2022 году сканер проведет первые сканы живого человеческого мозга.

В августе 2017 года Угурбил получил разрешение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США на сканирование 20 человек с помощью магнитно-резонансной томографии 10,5 Тл (первым был мужчина в декабре). Он рассчитывает просканировать первый человеческий мозг через несколько месяцев. Сканирование при такой силе поля находится на том этапе, когда исследователи не ищут ответов на какие-либо биомедицинские вопросы, а просто проверяют, есть ли у процесса какие-либо побочные эффекты. Тем не менее, по его словам, «даже исходные изображения выглядят довольно эффектно». Он входит в группу, обсуждающую усилия по достижению 20 T у людей.

Количество тепла, выделяемого такими машинами, может быть еще более проблематичным. Некоторые исследователи предполагают, что сканеры, работающие при температуре выше 14 Тл, могут также вызывать замедление нервной проводимости, стимулировать периферические нервы или повреждать ДНК, хотя Щепкин говорит, что до сих пор не наблюдал ни одного из этих эффектов у животных, даже при 21,1 Тл. Тем не менее, Шеффлер считает, что в какой-то момент будет предел напряженности поля, за который мы не сможем выйти, не повредив тело: «Я не думаю, что мы можем подниматься все выше и выше вечно».

Доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение (ДППГ) – это заболевание вестибулярной системы внутреннего уха. Когда вы меняете положение головы, это вызывает головокружение. Головокружение — это ощущение, что комната крутится вокруг вас.

Ваш вестибулярный аппарат помогает ощущать движение и изменения в пространстве. Это добавляет к вашему чувству баланса. Вестибулярные органы находятся внутри самой внутренней части вашего уха. Они включают маточку, мешочек и 3 полукружных канала. Когда ваша голова двигается, эти маленькие органы отправляют эту информацию в мозг.

Путик содержит мелкие кристаллы кальция. Они помогут вам почувствовать движение. Иногда эти кристаллы отделяются от маточки и попадают в один из полукружных каналов. Тогда каналы могут посылать в мозг неправильные сигналы, особенно когда кристаллы двигаются. Это сбивает мозг с толку и приводит к симптомам ДППГ.

Состояние называется доброкачественным, поскольку оно не опасно для жизни. Со временем не становится хуже. Пароксизмальное означает, что головокружение приходит и уходит. Позиционное просто означает, что симптомы возникают из-за изменения положения головы.

ДППГ встречается довольно часто, особенно у женщин. У пожилых людей она встречается чаще. Но получить его могут люди любого возраста. Это одно из наиболее распространенных вестибулярных расстройств.

Что вызывает доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение?

Все, что выбивает кристаллы из маточки, может вызвать ДППГ. Серьезной причиной является перенесенная в прошлом травма головы. В других случаях ДППГ может быть результатом других проблем с вестибулярной системой. Они могут включать болезнь Меньера или вестибулярный неврит. Операция на ухе является менее распространенной причиной. В большинстве случаев никто точно не знает, что вызывает ДППГ.

Кто подвержен риску доброкачественного пароксизмального позиционного головокружения?

Люди с определенными заболеваниями могут иметь более высокий риск развития ДППГ. Но во многих случаях причина неизвестна. У вас может быть более высокий риск развития ДППГ, если у вас есть что-либо из перечисленного ниже:

Мигрень
Гигантскоклеточный артериит
Высокое кровяное давление
Высокий уровень холестерина или других липидов в крови.
Инсульт в анамнезе
Травма головы

Неясно, может ли лечение этих состояний снизить риск развития ДППГ.

Каковы симптомы доброкачественного пароксизмального позиционного головокружения?

Наиболее распространенные симптомы ДППГ включают:

Ощущение вращения (головокружение)
Легкомыслие
Проблема с балансом
Тошнота и рвота

Некоторые виды движений могут вызывать симптомы. Затем симптомы часто длятся минуту или меньше. Распространенными триггерами являются переворачивание в постели или поднятие взгляда стоя. Эти симптомы могут варьироваться в зависимости от того, как часто они возникают и насколько они серьезны. У некоторых людей эти симптомы настолько серьезны, что нарушают личную и рабочую жизнь.

Очень часто симптомы исчезают, а затем возвращаются через несколько недель или месяцев. Без лечения симптомы могут сохраняться в течение нескольких недель, прежде чем исчезнут. У небольшого числа людей симптомы никогда не возвращаются после первого раза.

В отличие от некоторых других причин головокружения, ДППГ не вызывает симптомов со стороны нервной системы, таких как сильная головная боль, проблемы с речью или потеря подвижности конечностей. Это также не вызывает проблем со слухом.

Симптомы ДППГ могут показаться симптомами других заболеваний. Всегда обращайтесь к врачу для постановки диагноза.

Как диагностируется доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение?

ДППГ может быть диагностирован и вылечен вашим лечащим врачом. Или оториноларингологом (отоларингологом). Или его может диагностировать и лечить невролог. Медицинский работник спросит о вашей истории болезни. Вы также можете пройти медицинский осмотр. Это может включать тесты на слух и равновесие. Он также будет включать в себя обследование нервной и сердечно-сосудистой систем. Проблемы с этими системами также могут вызывать головокружение.

В рамках обследования ваш врач может попросить вас выполнить определенные движения. Они будут включать определенные движения головой и телом. Если у вас ДППГ, этот тест может вызвать головокружение. Это также может вызвать быстрые непроизвольные движения глаз (нистагм). Ваш врач также может использовать этот тест, чтобы определить, какой полукружный канал наиболее вероятно поражен.

Если ваш лечащий врач все еще не уверен в диагнозе, вам могут потребоваться другие анализы, такие как:

ЭНГ (электронистагмография). В этом тесте используются электроды для проверки движений глаз в ответ на раздражители, которые могут вызвать головокружение.
ВНГ (видеонистагмография). Этот тест похож на ENG, но вместо него используются камеры. Ваши глаза являются частью вашего чувства равновесия. Таким образом, тесты ENG и VNG могут помочь найти причину вашего головокружения.
Визуальные тесты. Такие тесты, как МРТ, могут помочь исключить проблемы с нервной системой как причину.

Как лечить доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение?

Лечение будет зависеть от ваших симптомов, возраста и общего состояния здоровья. Это также будет зависеть от того, насколько серьезно состояние.

Сначала ваш лечащий врач может попытаться удалить кристаллы кальция из ваших полукружных каналов. Это можно сделать серией определенных движений головы и шеи. Часто это занимает около 15 минут. Ваш врач может порекомендовать вам выполнять определенные движения дома. Это лечение часто работает. У некоторых людей может сохраняться головокружение в течение нескольких недель.

Специальная физиотерапия также может быть частью вашего лечения.

Лекарства от ДППГ назначаются нечасто. Это потому, что большинство из них не помогают. В некоторых случаях тошноту может облегчить кратковременное применение лекарств от укачивания.

Если другие методы лечения не помогают, в редких случаях лечащий врач может порекомендовать операцию. Один из вариантов называется закупоркой заднего канала. Блокирует движение кристаллов кальция в заднем полукружном канале. Хирургия может работать хорошо. Но в редких случаях это может привести к некоторой потере слуха.

Ваш лечащий врач может также порекомендовать выжидательную тактику при ДППГ, прежде чем приступать к хирургическому вмешательству. ДППГ часто проходит сам по себе с течением времени. Но во многих случаях он возвращается. Если у вас все еще есть симптомы ДППГ, ваш лечащий врач может рассказать вам, как предотвратить симптомы. Например:

Используйте 2 подушки в постели, чтобы поднять голову.
Не спать на пораженной стороне.
Медленно вставая с кровати
Не смотрит вверх
Не наклоняться, чтобы что-то поднять.
Не выполнять упражнения, в которых используется вращение головы, например плавание по кругу.

Даже если у вас исчезнут симптомы, ваш лечащий врач может предложить вам следовать аналогичным инструкциям, по крайней мере, в течение нескольких недель. Это может помочь предотвратить возвращение ваших симптомов.

Ключевые моменты о доброкачественном пароксизмальном позиционном головокружении

ДППГ — это заболевание, поражающее вестибулярный аппарат внутреннего уха. При изменении положения головы вызывает внезапное головокружение и сопутствующие симптомы.
Травма головы и перенесенные вестибулярные расстройства могут вызывать ДППГ. Но часто причина неизвестна.
Симптомы обычно возникают при движении головы. Головокружение длится недолго, но может возвращаться много раз.
ДППГ часто отвечает на лечение физическими движениями. Но в редких случаях некоторым людям с тяжелой формой ДППГ может потребоваться операция.
Поскольку вы выздоравливаете от ДППГ, вам может потребоваться воздержаться от определенных движений головой, чтобы предотвратить возвращение симптомов.

Дальнейшие шаги

Советы, которые помогут вам получить максимальную отдачу от визита к врачу:

Знайте причину вашего визита и то, что вы хотите, чтобы произошло.
Перед посещением запишите вопросы, на которые вы хотите получить ответы.
Возьмите с собой кого-нибудь, кто поможет вам задавать вопросы и помнить, что говорит вам врач.
При посещении запишите название нового диагноза и любые новые лекарства, методы лечения или тесты. Также записывайте все новые инструкции, которые дает вам ваш провайдер.
Знайте, почему назначают новое лекарство или лечение и как оно вам поможет. Также узнайте, каковы побочные эффекты.
Спросите, можно ли лечить ваше заболевание другими способами.
Знайте, почему рекомендуется тест или процедура и что могут означать результаты.
Знайте, чего ожидать, если вы не примете лекарство, не пройдете анализ или процедуру.
Если у вас запланирована повторная встреча, запишите дату, время и цель визита.
Узнайте, как вы можете связаться со своим поставщиком услуг, если у вас возникнут вопросы.

Встроенный в систему управления двигателем автомобиля клапан рециркуляции отработавших газов, или, сокращенно, клапан рециркуляции отработавших газов (EGR), рециркулирует точно дозированные количества выхлопных газов в систему впуска двигателя для повышения эффективности двигателя, снижения расхода топлива и снижения выбросов NOx.

В связи с растущим стремлением сократить выбросы клапан рециркуляции отработавших газов будет играть все более важную роль в будущем. Важно знать, что он делает, почему он дает сбой и как его заменить в случае сбоя.

Как работает клапан EGR?

Почти 80 процентов воздуха, которым мы дышим, состоит из азота. Однако, когда он подвергается воздействию чрезвычайно высоких температур в камере сгорания, плюс 1370°C, обычно инертный газ становится реактивным, создавая вредные оксиды азота или NOx, которые затем выбрасываются через выхлопную систему в атмосферу.

Чтобы свести к минимуму это, клапан рециркуляции отработавших газов позволяет определенному количеству выхлопных газов повторно поступать во впускную систему, эффективно изменяя химический состав воздуха, поступающего в двигатель. С меньшим количеством кислорода теперь разбавленная смесь сгорает медленнее, снижая температуру в камере сгорания почти на 150 °C и уменьшая образование NOx, что обеспечивает более чистый и эффективный выхлоп.

Клапан рециркуляции ОГ имеет два основных положения: открытое и закрытое, хотя положение может варьироваться в любом промежуточном положении. Клапан EGR закрыт, когда двигатель запускается. На холостом ходу и на низких оборотах требуется лишь небольшая мощность, а значит, и небольшое количество кислорода, поэтому клапан открывается постепенно — на холостом ходу он может быть открыт до 90%. Однако если требуется больший крутящий момент и мощность, например, при полном разгоне, клапан рециркуляции отработавших газов закрывается, чтобы обеспечить поступление в цилиндр как можно большего количества кислорода.

Кроме того, что клапаны системы рециркуляции отработавших газов сокращают выбросы NOx, их можно использовать в двигателях GDi уменьшенных размеров, чтобы уменьшить насосные потери и улучшить эффективность сгорания и устойчивость к детонации. В дизельном топливе это также может помочь уменьшить детонацию дизельного двигателя на холостом ходу.

Типы клапана EGR

Хотя существует несколько типов клапана рециркуляции отработавших газов — в более ранних системах используется вакуумный клапан, а в более новых автомобилях используется электронное управление — основные типы можно в общих чертах свести к следующим:

Дизельные клапаны системы рециркуляции отработавших газов высокого давления отводят выхлопные газы с высоким расходом и высоким содержанием сажи до того, как они попадут в сажевый фильтр, поскольку сажа может смешиваться с парами масла, образуя шлам. Затем газ возвращается во впускной коллектор либо через трубу, либо через внутренние отверстия в головке блока цилиндров. Вторичный клапан также используется для создания вакуума во впускном коллекторе, поскольку в дизельных двигателях он отсутствует естественным образом.

Дизель Клапаны рециркуляции отработавших газов низкого давления отводят выхлопные газы после того, как они прошли через дизельный сажевый фильтр. Этот газ имеет меньший поток, но почти полностью очищен от сажи. Затем газ возвращается во впускной коллектор по трубе.

Бензиновые клапаны системы рециркуляции отработавших газов отводят выхлопные газы так же, как и дизельные двигатели высокого давления. Вакуум, создаваемый разрежением цилиндра, втягивает выхлопные газы внутрь, а поток регулируется открытием и закрытием самого клапана рециркуляции отработавших газов.

Вакуумные клапаны системы рециркуляции отработавших газов используют вакуумный соленоид, чтобы изменять разрежение на диафрагме и, в свою очередь, открывать и закрывать систему рециркуляции отработавших газов. Некоторые клапаны также оснащены датчиком обратной связи для информирования ЭБУ о положении клапанов.

Цифровые клапаны EGR оснащены электромагнитным или шаговым двигателем и, в большинстве случаев, датчиком обратной связи. Эти клапаны получают от ЭБУ сигнал с широтно-импульсной модуляцией для регулирования потока отработавших газов.

Почему клапаны EGR выходят из строя?

Клапаны системы рециркуляции отработавших газов работают в неблагоприятных условиях, поэтому со временем изнашиваются. Тем не менее, самой большой причиной отказа является накопление частиц углерода из выхлопных газов вдоль каналов EGR и системы впуска.Со временем это засорит трубки, каналы для выхлопных газов и, в конечном итоге, плунжерный механизм клапана, в результате чего он либо заклинит в открытом, либо в закрытом состоянии. Неисправности также могут быть вызваны разрывом или протечкой мембраны клапана.

На что обращать внимание при неисправности клапана EGR?

Симптомы, связанные с отказом клапана EGR, аналогичны симптомам многих других компонентов системы управления двигателем, и из-за этого неисправности EGR продолжают вызывать головную боль у многих техников. Однако есть несколько признаков, на которые следует обратить внимание:

Проверьте индикатор двигателя: как и в случае с большинством компонентов управления двигателем, проблема с клапаном рециркуляции отработавших газов может привести к срабатыванию индикатора "Проверьте двигатель".
Проблемы с работой двигателя: если клапан застрял в открытом положении, соотношение воздух-топливо автомобиля будет нарушено, что приведет к проблемам с работой двигателя, таким как снижение мощности, плохое ускорение и неровный холостой ход. Это также может привести к утечке давления турбонаддува, из-за чего турбонагнетатель будет работать с большей нагрузкой.
Увеличение выбросов NOx: когда клапан рециркуляции отработавших газов остается закрытым, возникающие в результате высокие температуры в камере сгорания оставляют много несгоревшего топлива в выхлопных газах, что приводит к увеличению выбросов NOx и снижению эффективности использования топлива.
Стук в двигателе: более высокие температуры и NOx также могут привести к усилению детонации или детонации, которые слышны как стук в двигателе.

Устранение неполадок клапана рециркуляции отработавших газов

Учитывая различные типы клапанов EGR, всегда лучше следовать процедурам устранения неполадок, подробно описанным в руководстве по обслуживанию, однако есть несколько общих шагов, которые могут помочь в точной диагностике:

Читайте также: