Yksipuolinen MR-anturi mahdollistaa kudosanalyysin potilaan sängyn vieressä – Physics World

Yksipuolinen MR-anturi mahdollistaa kudosanalyysin potilaan sängyn vieressä – Physics World

Aikaleima: 7. helmikuuta 2024 4

<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="Yksipuolinen MR-anturi a, b) Anturin ryhmän simuloitu magneettikenttäprofiili 12.7 mm3 magneetit, punaiset nuolet osoittavat magneetin suunnan. c) Rakennettu magneettiryhmä kootuilla alumiinikehyksillä ja rautakehillä. d) Koottu ryhmä, jossa on RF-kela, yhteensopiva verkko ja Delrin-kotelo, istuttaa mukavasti pohkeen lihaksen. (Kohtelias: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-sided-mr-sensor- tarjoaa-kudosanalyysin-at-the-patient-bedside-physics-world.jpg”>Yksipuolinen MR-anturiryhmä
Yksipuolinen MR-anturi a, b) Anturin ryhmän simuloitu magneettikenttäprofiili 12.7 mm3 magneetit, punaiset nuolet osoittavat magneetin suunnan. c) Rakennettu magneettiryhmä kootuilla alumiinikehyksillä ja rautakehillä. d) Koottu ryhmä, jossa on RF-kela, yhteensopiva verkko ja Delrin-kotelo, istuttaa mukavasti pohkeen lihaksen. (Kohtelias: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)

Magneettiresonanssikuvaus (MRI) on yleinen lääketieteellinen kuvantamistekniikka, jota löytyy sairaaloissa ympäri maailmaa ja jota monet meistä kokevat jossain vaiheessa elämänsä aikana. Ei-invasiivinen tekniikka tunnistaa sairaat kudokset havaitsemalla erot kudoksen morfologiassa perustuen kudoksen erilaisiin rentoutumisaikoihin RF-pulsseille altistumisen jälkeen magneettikentässä. Magneettiresonanssia voidaan käyttää myös perusmittausmekanismina muun tyyppisissä lääketieteellisissä kuvantamisskannereissa.

On kiinnostusta luoda kannettavia point-of-care (POC) -laitteita, jotka voivat kuvata pehmytkudoksia aivan kuten MRI-skannaus voi. Tällaiset järjestelmät voisivat havaita nopeasti esimerkiksi aneurysmat tai nestetaskut ilman, että potilaita tarvitsee kuljettaa keskitettyihin hoitolaitoksiin MRI-toimenpiteiden suorittamiseksi. Mahdollisuus tarjota näitä diagnostisia tietoja sängyn vieressä kannettavalla laitteella voisi parantaa potilaiden tuloksia, lyhentää potilaiden hoitoon kuluvaa aikaa ja vähentää terveydenhuollon diagnostiikkakustannuksia.

Magneettikuvaus itsessään on kuitenkin liian tilaa vievä kuvantamiseen, eikä se sovellu potilaille, joilla on tiettyjä metalli-implantteja. Lisäksi MRI:n tehovaatimukset ylittävät huomattavasti kannettavan skannerin tehon, samoin kuin laitteen paino.

Nämä haasteet MRI-ominaisuuksien siirtämisessä POC-laitteisiin ovat saaneet tutkijat kehittämään uusia magneettiresonanssiin perustuvia anturilaitteita. Yksi tällainen kehitys on tullut Massachusetts Institute of Technologyn ja Harvardin yliopiston tutkijoilta. "Edellinen kliininen tutkimuksemme paljasti, että luustolihasten välineste on tärkeä nesteen säiliö kehossa", johtava kirjoittaja Michael Cima kertoo Fysiikan maailma. "Tarvitsimme magneettirakenteen, joka voisi mitata potilaan sängyn vieressä olevan tilavuuden."

Lihaskudoksen POC-analyysi

Cima ja kollegat päättivät luoda POC-laitteen käyttämällä matalakentän yksipuolista magneettiresonanssianturia (SSMR) tarkastellakseen luurankolihaksia in vivo. Tavallisiin MRI-laitteisiin verrattuna järjestelmä on paljon kannettavampi, sillä se painaa vain 11 kg. SSMR-anturit käyttävät magneettiresonanssiin perustuvan kontrastin voimaa hankkiakseen spektroskooppista (ei kuvantamista) rajoitetulla kudossyvyydellä ja tarjoavat tietoa eri kudostyyppien rakenteesta – jolloin ne voidaan erottaa toisistaan.

Kannettava anturi käyttää kestomagneettiryhmää ja pinta-RF-käämiä alhaisen käyttötehon ja minimaalisten suojausvaatimusten saavuttamiseksi. Magneettiryhmä, valmistettu 12.7 mm:stä3 Alumiinirungoissa olevat neodyymimagneetit on suunniteltu istuttamaan pohkeen lihakset mukavasti. Täysin kootun anturin Delrin-kotelolla mitat ovat 22 × 17.4 x 11 cm.

Anturi voi kaapata hiljaisia ​​diagnostisia mittauksia muutamassa minuutissa, mukaan lukien T2-relaksaatiotiedot, jotka voivat antaa tietoa muun muassa luurankolihaskudoksen nesteen tilasta, verisuonten kinetiikasta ja hapettumisesta. Kudosten ylikuumeneminen vältetään koteloimalla kela alumiininitridillä, jolla on korkea lämmönjohtavuus, joka voi haihduttaa syntyneen lämmön. Kaikki nämä näkökohdat tekevät SSMR-anturista sopivan käytettäväksi POC-laitteena.

Tutkijat testasivat anturia vitro ja in vivo, mukaan lukien kliininen tutkimus terveillä ihmisillä sen määrittämiseksi, pystyykö laite havaitsemaan lihaskudoksen – minkä se teki. Verrattuna aikaisempiin yrityksiin luoda samanlaisia ​​SSMR-antureita POC-sovelluksiin, Ciman ja hänen tiiminsä laitteet osoittavat parempaa herkkyyttä ja suuremmat tunkeutumissyvyydet ja ovat turvallisempia kliiniseen käyttöön.

Uuden anturin tunkeutumissyvyys on yli 8 mm, mikä ylittää muut kirjallisuudessa kuvatut järjestelmät, jotka rajoitettiin alle 6 mm:n syvyyteen. Analyysi näillä tasoilla mahdollisti lihaskudoksen tarkan arvioinnin samalla kun vältettiin signaaleja muista ihonalaisista kerroksista, kuten lähempänä ihon pintaa olevasta rasvakudoksesta (ihonalainen rasva).

Cima sanoo, että tämän tutkimuksen tärkeimmät tulokset ovat, että "magneettirakenne täytti vaaditut suorituskykyvaatimukset ja sitä käytetään nyt 90 potilaan tutkimuksessa loppuvaiheen munuaispotilailla". Kysyttäessä näiden laitteiden tulevaisuuden mahdollisuuksista Cima sanoo, että "tämän tekniikan kliininen arvo osoitetaan, jos voimme osoittaa, että se ennustaa loppuvaiheen munuaisten "kuivapainon" [normaali paino ilman ylimääräistä nestettä kehossa]. potilaita. Tällä hetkellä ei ole olemassa kliinisesti hyväksyttyä tapaa tehdä se."

Tutkimus julkaistaan Luonto Viestintä.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma