Sensor MR satu sisi memberikan analisis jaringan di samping tempat tidur pasien – Dunia Fisika

Sensor MR satu sisi memberikan analisis jaringan di samping tempat tidur pasien – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 7 Februari 2024 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="Sensor MR satu sisi a, b) Simulasi profil medan magnet susunan sensor sebesar 12.7 mm3 magnet, panah merah menunjukkan orientasi magnet. c) Susunan magnet yang dibuat dengan rangka aluminium rakitan dan kuk besi. d) Susunan rakitan, dengan koil RF, jaringan yang serasi, dan casing Delrin, dapat menempatkan otot betis dengan nyaman. (Sumber: CC BY 4.0/Nat. Komunal. 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-side-mr-sensor- menyediakan-analisis-jaringan-di-dunia-fisika-samping-pasien-pasien.jpg”>Rangkaian sensor MR satu sisi
Sensor MR satu sisi a, b) Simulasi profil medan magnet susunan sensor sebesar 12.7 mm3 magnet, panah merah menunjukkan orientasi magnet. c) Susunan magnet yang dibuat dengan rangka aluminium rakitan dan kuk besi. d) Susunan rakitan, dengan koil RF, jaringan yang serasi, dan casing Delrin, dapat menempatkan otot betis dengan nyaman. (Sumber: CC BY 4.0/Nat. Komunal. 10.1038/s41467-023-44561-9)

Pencitraan resonansi magnetik (MRI) adalah teknik pencitraan medis yang umum ditemukan di rumah sakit di seluruh dunia, dan sesuatu yang banyak dari kita akan alami pada suatu saat dalam hidup kita. Teknik non-invasif mengidentifikasi jaringan yang sakit dengan mendeteksi perbedaan morfologi jaringan berdasarkan perbedaan waktu relaksasi jaringan setelah paparan pulsa RF dalam medan magnet. Resonansi magnetik juga dapat digunakan sebagai mekanisme pengukuran mendasar untuk jenis pemindai pencitraan medis lainnya.

Ada minat untuk menciptakan perangkat point-of-care (POC) portabel yang dapat mengambil gambar jaringan lunak seperti yang dapat dilakukan oleh pemindaian MRI. Sistem seperti ini dapat dengan cepat mendeteksi aneurisma atau kantong cairan, misalnya, tanpa perlu membawa pasien ke fasilitas perawatan terpusat untuk melakukan prosedur MRI. Kemampuan untuk memberikan informasi diagnostik di samping tempat tidur dengan perangkat portabel dapat meningkatkan hasil pasien, mengurangi waktu untuk merawat pasien, dan memberikan biaya diagnostik yang lebih rendah untuk fasilitas kesehatan.

Namun, MRI sendiri terlalu besar untuk pencitraan di samping tempat tidur, dan tidak cocok untuk pasien yang memiliki implan logam tertentu. Selain itu, kebutuhan daya MRI jauh melebihi kemampuan daya pemindai portabel, begitu juga dengan bobot peralatannya.

Tantangan dalam mentransfer kemampuan MRI ke perangkat POC telah mengarahkan para peneliti untuk mengembangkan perangkat sensor berbasis resonansi magnetik baru. Salah satu perkembangan tersebut datang dari para peneliti di Massachusetts Institute of Technology dan Harvard University. “Studi klinis kami sebelumnya mengungkapkan bahwa cairan interstisial otot rangka merupakan reservoir penting untuk cairan dalam tubuh,” penulis utama Michael Cima mengatakan Dunia Fisika. “Kami membutuhkan desain magnet yang dapat mengukur volume di samping tempat tidur pasien.”

Analisis POC jaringan otot

Cima dan rekannya memilih untuk membuat perangkat POC menggunakan sensor resonansi magnetik satu sisi medan rendah (SSMR) untuk melihat otot rangka. in vivo. Dibandingkan dengan peralatan MRI standar, sistem ini jauh lebih portabel dengan berat hanya 11 kg. Sensor SSMR menggunakan kekuatan kontras berbasis resonansi magnetik untuk memperoleh data spektroskopi (non-pencitraan) pada kedalaman jaringan terbatas dan memberikan informasi tentang struktur berbagai jenis jaringan – sehingga memungkinkan mereka untuk dibedakan satu sama lain.

Sensor portabel ini menggunakan susunan magnet permanen dan kumparan RF permukaan untuk memberikan daya operasional yang rendah dan persyaratan pelindung minimal. Susunan magnet, dibuat dari 12.7 mm3 magnet neodymium yang dipasang dalam bingkai aluminium, dirancang untuk menopang otot betis dengan nyaman. Sensor yang dirakit lengkap dengan casing Delrin berukuran 22 × 17.4 x 11 cm.

Sensor ini dapat menangkap pengukuran diagnostik kebisingan rendah dalam hitungan menit, termasuk data relaksasi T2, yang dapat memberikan wawasan tentang status cairan, kinetika vaskular, oksigenasi jaringan otot rangka, dan aplikasi lainnya. Jaringan yang terlalu panas dapat dihindari dengan membungkus kumparan dengan aluminium nitrida, yang memiliki konduktivitas termal tinggi yang dapat menghilangkan panas yang dihasilkan. Semua aspek ini digabungkan sehingga membuat sensor SSMR cocok digunakan sebagai perangkat POC.

Para peneliti menguji sensor keduanya in vitro dan in vivo, termasuk studi klinis pada manusia sehat untuk menentukan apakah perangkat tersebut berhasil mendeteksi jaringan otot – dan ternyata berhasil. Dibandingkan dengan upaya sebelumnya dalam menciptakan sensor SSMR serupa untuk aplikasi POC, perangkat dari Cima dan timnya menunjukkan sensitivitas yang lebih baik dan kedalaman penetrasi yang lebih besar, serta lebih aman untuk penggunaan klinis.

Sensor baru ini memiliki kedalaman penetrasi lebih dari 8 mm, mengungguli sistem lain yang dijelaskan dalam literatur, yang dibatasi pada kedalaman kurang dari 6 mm. Analisis pada tingkat ini memungkinkan evaluasi jaringan otot secara akurat sambil menghindari sinyal dari lapisan subkutan lainnya, seperti jaringan adiposa (lemak di bawah kulit) yang terletak lebih dekat ke permukaan kulit.

Hasil terpenting dari penelitian ini, kata Cima, adalah “desain magnet memenuhi spesifikasi kinerja yang diperlukan dan sekarang digunakan dalam uji coba terhadap 90 pasien dengan pasien ginjal stadium akhir”. Ketika ditanya tentang potensi masa depan dari perangkat ini, Cima mengatakan bahwa “nilai klinis dari teknologi ini akan terlihat jika kita dapat menunjukkan bahwa teknologi ini memprediksi 'berat kering' [berat normal tanpa kelebihan cairan dalam tubuh] pada ginjal stadium akhir. pasien. Saat ini, belum ada cara yang diterima secara klinis untuk melakukan hal tersebut.”

Penelitian ini dipublikasikan di Alam Komunikasi.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika