Ο αισθητήρας MR μονής όψης παρέχει ανάλυση ιστού στο κρεβάτι του ασθενούς – Physics World

Ο αισθητήρας MR μονής όψης παρέχει ανάλυση ιστού στο κρεβάτι του ασθενούς – Physics World

Χρονική σήμανση: 7 Φεβρουαρίου 2024 4:00 π.μ.

<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="Αισθητήρας MR μονής όψης α, β) Προσομοιωμένο προφίλ μαγνητικού πεδίου της διάταξης του αισθητήρα 12.7 mm3 μαγνήτες, τα κόκκινα βέλη δείχνουν τον προσανατολισμό του μαγνήτη. γ) Κατασκευασμένη συστοιχία μαγνητών με συναρμολογημένα κουφώματα αλουμινίου και σιδερένιους ζυγούς. δ) Η συναρμολογημένη συστοιχία, με πηνίο RF, ταιριαστό δίκτυο και περίβλημα Delrin, τοποθετεί άνετα τον μυ της γάμπας. (Ευγενική προσφορά: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-sided-mr-sensor- provides-tissue-analysis-at-the-patient-bedside-physics-world.jpg”>Συστοιχία αισθητήρων MR μονής όψης
Αισθητήρας MR μονής όψης α, β) Προσομοιωμένο προφίλ μαγνητικού πεδίου της διάταξης του αισθητήρα 12.7 mm3 μαγνήτες, τα κόκκινα βέλη δείχνουν τον προσανατολισμό του μαγνήτη. γ) Κατασκευασμένη συστοιχία μαγνητών με συναρμολογημένα κουφώματα αλουμινίου και σιδερένιους ζυγούς. δ) Η συναρμολογημένη συστοιχία, με πηνίο RF, ταιριαστό δίκτυο και περίβλημα Delrin, τοποθετεί άνετα τον μυ της γάμπας. (Ευγενική προσφορά: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)

Η μαγνητική τομογραφία (MRI) είναι μια κοινή ιατρική τεχνική απεικόνισης που απαντάται σε νοσοκομεία σε όλο τον κόσμο και κάτι που πολλοί από εμάς θα αντιμετωπίσουμε κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια της ζωής μας. Η μη επεμβατική τεχνική αναγνωρίζει τους ασθενείς ιστούς ανιχνεύοντας διαφορές στη μορφολογία των ιστών με βάση τους διαφορετικούς χρόνους χαλάρωσης του ιστού μετά από έκθεση σε παλμούς ραδιοσυχνοτήτων σε μαγνητικό πεδίο. Ο μαγνητικός συντονισμός μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως θεμελιώδης μηχανισμός μέτρησης για άλλους τύπους σαρωτών ιατρικής απεικόνισης.

Υπάρχει ενδιαφέρον για τη δημιουργία φορητών συσκευών point-of-care (POC) που μπορούν να απεικονίσουν τους μαλακούς ιστούς ακριβώς όπως μια σάρωση μαγνητικής τομογραφίας. Τέτοια συστήματα θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν γρήγορα ανευρύσματα ή θύλακες υγρών, για παράδειγμα, χωρίς να χρειάζεται να μεταφέρουν ασθενείς σε κεντρικές εγκαταστάσεις φροντίδας για να πραγματοποιήσουν διαδικασίες μαγνητικής τομογραφίας. Η δυνατότητα παροχής αυτών των διαγνωστικών πληροφοριών δίπλα στο κρεβάτι με μια φορητή συσκευή θα μπορούσε να βελτιώσει τα αποτελέσματα των ασθενών, να μειώσει το χρόνο θεραπείας των ασθενών και να παρουσιάσει χαμηλότερο διαγνωστικό κόστος για τις εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης.

Ωστόσο, η ίδια η μαγνητική τομογραφία είναι πολύ ογκώδης για απεικόνιση δίπλα στο κρεβάτι και δεν είναι κατάλληλη για ασθενείς που έχουν ορισμένα μεταλλικά εμφυτεύματα. Επιπλέον, οι απαιτήσεις ισχύος της μαγνητικής τομογραφίας ξεπερνούν κατά πολύ τις δυνατότητες ισχύος ενός φορητού σαρωτή, όπως και το βάρος του εξοπλισμού.

Αυτές οι προκλήσεις στη μεταφορά των δυνατοτήτων μαγνητικής τομογραφίας σε συσκευές POC οδήγησαν τους ερευνητές να αναπτύξουν νέες συσκευές αισθητήρων που βασίζονται σε μαγνητικό συντονισμό. Μια τέτοια εξέλιξη προήλθε από ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ. «Η προηγούμενη κλινική μας μελέτη αποκάλυψε ότι το διάμεσο υγρό των σκελετικών μυών είναι μια σημαντική δεξαμενή για υγρό στο σώμα», ο επικεφαλής συγγραφέας Michael Cima λέει Κόσμος Φυσικής. «Χρειαζόμασταν ένα σχέδιο μαγνήτη που θα μπορούσε να μετρήσει αυτόν τον όγκο στο κρεβάτι του ασθενούς».

Ανάλυση POC μυϊκού ιστού

Ο Cima και οι συνεργάτες του επέλεξαν να δημιουργήσουν μια συσκευή POC χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα μονής όψης μαγνητικού συντονισμού χαμηλού πεδίου (SSMR) για την εξέταση των σκελετικών μυών ίη νίνο. Σε σύγκριση με τον τυπικό εξοπλισμό MRI, το σύστημα είναι πολύ πιο φορητό με βάρος μόνο 11 kg. Οι αισθητήρες SSMR χρησιμοποιούν τη δύναμη της αντίθεσης που βασίζεται σε μαγνητικό συντονισμό για να αποκτήσουν φασματοσκοπικά (μη απεικονιστικά) δεδομένα σε περιορισμένο βάθος ιστού και να παρέχουν πληροφορίες για τη δομή διαφορετικών τύπων ιστών – επιτρέποντάς τους να διακρίνονται μεταξύ τους.

Ο φορητός αισθητήρας χρησιμοποιεί μια συστοιχία μόνιμου μαγνήτη και πηνίο RF επιφάνειας για να παρέχει χαμηλή λειτουργική ισχύ και ελάχιστες απαιτήσεις θωράκισης. Η συστοιχία μαγνητών, κατασκευασμένη από 12.7 mm3 Οι μαγνήτες νεοδυμίου που αναπτύσσονται σε κουφώματα αλουμινίου, έχουν σχεδιαστεί για να εφαρμόζουν άνετα τον μυ της γάμπας. Ο πλήρως συναρμολογημένος αισθητήρας με περίβλημα Delrin έχει διαστάσεις 22 × 17.4 x 11 cm.

Ο αισθητήρας μπορεί να καταγράψει διαγνωστικές μετρήσεις χαμηλού θορύβου μέσα σε λίγα λεπτά, συμπεριλαμβανομένων δεδομένων χαλάρωσης T2, που μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για την κατάσταση του υγρού, την αγγειακή κινητική και την οξυγόνωση του σκελετικού μυϊκού ιστού, μεταξύ άλλων εφαρμογών. Η υπερθέρμανση του ιστού αποφεύγεται με την περιτύλιξη του πηνίου σε νιτρίδιο αλουμινίου, το οποίο έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα που μπορεί να διαχέει την παραγόμενη θερμότητα. Όλες αυτές οι πτυχές συνδυάζονται για να κάνουν τον αισθητήρα SSMR κατάλληλο για χρήση ως συσκευή POC.

Οι ερευνητές δοκίμασαν τον αισθητήρα και τους δύο in vitro και ίη νίνο, συμπεριλαμβανομένης μιας κλινικής μελέτης σε υγιείς ανθρώπους για να προσδιοριστεί εάν η συσκευή θα μπορούσε να ανιχνεύσει με επιτυχία μυϊκό ιστό – κάτι που έγινε. Σε σύγκριση με προηγούμενες προσπάθειες δημιουργίας παρόμοιων αισθητήρων SSMR για εφαρμογές POC, οι συσκευές της Cima και της ομάδας του δείχνουν καλύτερη ευαισθησία και μεγαλύτερα βάθη διείσδυσης και είναι ασφαλέστερες για κλινική χρήση.

Ο νέος αισθητήρας έχει βάθος διείσδυσης μεγαλύτερο από 8 mm, υπερτερώντας των άλλων συστημάτων που περιγράφονται στη βιβλιογραφία, τα οποία περιορίστηκαν σε βάθος μικρότερο από 6 mm. Η ανάλυση σε αυτά τα επίπεδα επέτρεψε την ακριβή αξιολόγηση του μυϊκού ιστού αποφεύγοντας τα σήματα από άλλα υποδόριο στρώματα, όπως ο λιπώδης ιστός (λίπος κάτω από το δέρμα) που βρίσκεται πιο κοντά στην επιφάνεια του δέρματος.

Τα πιο σημαντικά αποτελέσματα αυτής της μελέτης, λέει ο Cima, είναι ότι «ο σχεδιασμός του μαγνήτη πληρούσε τις απαιτούμενες προδιαγραφές απόδοσης και τώρα χρησιμοποιείται σε μια δοκιμή 90 ασθενών με νεφρικούς ασθενείς τελικού σταδίου». Όταν ρωτήθηκε για τις μελλοντικές δυνατότητες αυτών των συσκευών, η Cima λέει ότι «η κλινική αξία αυτής της τεχνολογίας θα αποδειχθεί εάν μπορέσουμε να δείξουμε ότι προβλέπει το «ξηρό βάρος» [φυσιολογικό βάρος χωρίς υπερβολικό υγρό στο σώμα] του νεφρικού τελικού σταδίου ασθενείς. Δεν υπάρχει κλινικά αποδεκτός τρόπος για να γίνει αυτό προς το παρόν».

Η έρευνα δημοσιεύεται στο Nature Communications.

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Κόσμος Φυσικής