Enkeltsidet MR-sensor giver vævsanalyse ved patientens seng – Physics World

Enkeltsidet MR-sensor giver vævsanalyse ved patientens seng – Physics World

Tidsstempel: 7. februar 2024 kl. 4:00

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-sided-mr-sensor-provides-tissue-analysis-at-the-patient-bedside-physics-world.jpg" data-caption="Enkeltsidet MR-sensor a, b) Simuleret magnetfeltprofil af sensorens array på 12.7 mm3 magneter, røde pile angiver magnetorientering. c) Konstrueret magnetarray med monterede aluminiumsrammer og jernåg. d) Det samlede array med RF-spole, matchende netværk og Delrin-beklædning giver en behagelig plads til lægmusklen. (Med høflighed: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-sided-mr-sensor-provides-tissue-analysis-at-the-patient-bedside-physics-world.jpg”>Enkeltsidet MR-sensorarray
Enkeltsidet MR-sensor a, b) Simuleret magnetfeltprofil af sensorens array på 12.7 mm3 magneter, røde pile angiver magnetorientering. c) Konstrueret magnetarray med monterede aluminiumsrammer og jernåg. d) Det samlede array med RF-spole, matchende netværk og Delrin-beklædning giver en behagelig plads til lægmusklen. (Med høflighed: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)

Magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) er en almindelig medicinsk billeddannelsesteknik, der findes på hospitaler rundt om i verden, og noget som mange af os vil opleve på et tidspunkt i løbet af vores levetid. Den ikke-invasive teknik identificerer sygt væv ved at detektere forskelle i vævsmorfologi baseret på vævets forskellige afslapningstider efter eksponering for RF-impulser i et magnetfelt. Magnetisk resonans kan også bruges som en grundlæggende målemekanisme for andre typer medicinske billedscannere.

Der er en interesse i at skabe bærbare point-of-care (POC) enheder, der kan afbilde blødt væv ligesom en MR-scanning kan. Sådanne systemer kunne for eksempel hurtigt opdage aneurismer eller væskelommer uden at skulle transportere patienter til centraliserede plejefaciliteter for at udføre MRI-procedurer. Evnen til at give denne diagnostiske information ved sengekanten med en bærbar enhed kan forbedre patientresultater, reducere behandlingstiden for patienter og give lavere diagnostiske omkostninger for sundhedsfaciliteter.

MR i sig selv er dog for omfangsrig til billeddannelse ved sengekanten og er ikke egnet til patienter, der har visse metalimplantater. Ydermere overgår strømkravene til MRI langt en bærbar scanners strømkapacitet, og det samme gør vægten af ​​udstyret.

Disse udfordringer med at overføre MRI-funktioner til POC-enheder har fået forskere til at udvikle nye magnetisk resonans-baserede sensorenheder. En sådan udvikling er kommet fra forskere ved Massachusetts Institute of Technology og Harvard University. "Vores tidligere kliniske undersøgelse afslørede, at skeletmuskulatur interstitiel væske er et vigtigt reservoir for væske i kroppen," hovedforfatter Michael Cima fortæller Fysik verden. "Vi havde brug for et magnetdesign, der kunne måle volumen ved en patients seng."

POC-analyse af muskelvæv

Cima og kolleger valgte at skabe en POC-enhed ved hjælp af en lavfelts enkeltsidet magnetisk resonans (SSMR) sensor til at se på skeletmuskulaturen in vivo. Sammenlignet med standard MR-udstyr er systemet meget mere bærbart med en vægt på kun 11 kg. SSMR-sensorer bruger kraften fra magnetisk resonansbaseret kontrast til at indhente spektroskopiske (ikke-billeddannende) data over en begrænset vævsdybde og give information om strukturen af ​​forskellige vævstyper – hvilket gør det muligt at skelne dem fra hinanden.

Den bærbare sensor bruger en permanent magnet-array og overflade RF-spole for at give lav driftseffekt og minimale afskærmningskrav. Magnet-arrayet, konstrueret af 12.7 mm3 neodymmagneter indsat i aluminiumsrammer er designet til at sidde komfortabelt på lægmusklen. Den færdigmonterede sensor med Delrin-hus måler 22 × 17.4 x 11 cm.

Sensoren kan opfange støjsvage diagnostiske målinger inden for få minutter, inklusive T2-relaksationsdata, som blandt andet kan give indsigt i væskestatus, vaskulær kinetik og iltning af skeletmuskelvæv. Vævsoverophedning undgås ved at indkapsle spolen i aluminiumnitrid, som har en høj varmeledningsevne, der kan sprede genereret varme. Alle disse aspekter kombineres for at gøre SSMR-sensoren velegnet til brug som en POC-enhed.

Forskerne testede sensoren begge dele vitro , in vivo, herunder et klinisk studie på raske mennesker for at afgøre, om enheden med succes kunne detektere muskelvæv - hvilket den gjorde. Sammenlignet med tidligere forsøg på at skabe lignende SSMR-sensorer til POC-applikationer, viser enhederne fra Cima og hans team bedre følsomhed og større penetrationsdybder og er mere sikre til klinisk brug.

Den nye sensor har en indtrængningsdybde på mere end 8 mm, hvilket overgår andre systemer beskrevet i litteraturen, som var begrænset til mindre end 6 mm dybde. Analyse på disse niveauer muliggjorde en nøjagtig evaluering af muskelvævet, mens man undgik signaler fra andre subkutane lag, såsom fedtvævet (fedt under huden), der ligger tættere på hudens overflade.

De vigtigste resultater af denne undersøgelse, siger Cima, er, at "magnetdesignet opfyldte de krævede præstationsspecifikationer og bliver nu brugt i et forsøg med 90 patienter med nyrepatienter i slutstadiet". På spørgsmålet om det fremtidige potentiale for disse anordninger siger Cima, at "den kliniske værdi af denne teknologi vil blive demonstreret, hvis vi kan vise, at den forudsiger 'tørvægten' [normalvægt uden overskydende væske i kroppen] af nyre i slutstadiet patienter. Der findes i øjeblikket ingen klinisk accepteret måde at gøre det på."

Forskningen er offentliggjort i Nature Communications.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden