Il sensore MR unilaterale fornisce l'analisi dei tessuti al capezzale del paziente - Physics World

Il sensore MR unilaterale fornisce l'analisi dei tessuti al capezzale del paziente - Physics World

Timestamp: 7 febbraio 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="Sensore MR unilaterale a, b) Profilo simulato del campo magnetico della matrice del sensore di 12.7 mm3 magneti, le frecce rosse indicano l'orientamento del magnete. c) Matrice magnetica costruita con telai in alluminio assemblati e gioghi in ferro. d) L'array assemblato, con bobina RF, rete corrispondente e involucro in Delrin, accoglie comodamente il muscolo del polpaccio. (Per gentile concessione: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”Fare clic per aprire l'immagine in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-sided-mr-sensor- fornisce-analisi-dei-tessuti-al-paziente-al-letto-fisica-mondo.jpg”>Array di sensori MR su un solo lato
Sensore MR unilaterale a, b) Profilo simulato del campo magnetico della matrice del sensore di 12.7 mm3 magneti, le frecce rosse indicano l'orientamento del magnete. c) Matrice magnetica costruita con telai in alluminio assemblati e gioghi in ferro. d) L'array assemblato, con bobina RF, rete corrispondente e involucro in Delrin, accoglie comodamente il muscolo del polpaccio. (Per gentile concessione: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)

La risonanza magnetica (MRI) è una tecnica di imaging medico comune trovata negli ospedali di tutto il mondo e qualcosa che molti di noi sperimenteranno ad un certo punto della nostra vita. La tecnica non invasiva identifica i tessuti malati rilevando le differenze nella morfologia dei tessuti in base ai diversi tempi di rilassamento del tessuto dopo l'esposizione a impulsi RF in un campo magnetico. La risonanza magnetica può essere utilizzata anche come meccanismo di misurazione fondamentale per altri tipi di scanner per immagini mediche.

C'è interesse nel creare dispositivi portatili per punti di cura (POC) in grado di visualizzare i tessuti molli proprio come fa una scansione MRI. Tali sistemi potrebbero rilevare rapidamente aneurismi o sacche di liquido, ad esempio, senza la necessità di trasportare i pazienti in strutture sanitarie centralizzate per eseguire procedure di risonanza magnetica. La capacità di fornire queste informazioni diagnostiche al capezzale con un dispositivo portatile potrebbe migliorare i risultati dei pazienti, ridurre i tempi di trattamento dei pazienti e presentare costi diagnostici inferiori per le strutture sanitarie.

La stessa risonanza magnetica, tuttavia, è troppo ingombrante per l'imaging al letto del paziente e non è adatta per i pazienti che hanno determinati impianti metallici. Inoltre, i requisiti energetici della risonanza magnetica superano di gran lunga le capacità energetiche di uno scanner portatile, così come il peso dell'apparecchiatura.

Queste sfide nel trasferimento delle funzionalità MRI ai dispositivi POC hanno portato i ricercatori a sviluppare nuovi dispositivi sensori basati sulla risonanza magnetica. Uno di questi sviluppi è arrivato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology e dell’Università di Harvard. "Il nostro precedente studio clinico ha rivelato che il liquido interstiziale del muscolo scheletrico è un importante serbatoio di liquidi nel corpo", ha affermato l'autore principale. Michele Cima dice Mondo della fisica. "Avevamo bisogno di un design magnetico in grado di misurare quel volume al capezzale del paziente."

Analisi POC del tessuto muscolare

Cima e colleghi hanno scelto di creare un dispositivo POC utilizzando un sensore di risonanza magnetica unilaterale (SSMR) a basso campo per osservare il muscolo scheletrico in vivo. Rispetto alle apparecchiature MRI standard, il sistema è molto più portatile con un peso di soli 11 kg. I sensori SSMR utilizzano la potenza del contrasto basato sulla risonanza magnetica per acquisire dati spettroscopici (non di imaging) su una profondità di tessuto limitata e fornire informazioni sulla struttura di diversi tipi di tessuto, consentendo loro di distinguersi l'uno dall'altro.

Il sensore portatile utilizza una serie di magneti permanenti e una bobina RF di superficie per fornire una bassa potenza operativa e requisiti minimi di schermatura. La matrice magnetica, costruita da 12.7 mm3 magneti al neodimio distribuiti in telai di alluminio, è progettato per accogliere comodamente il muscolo del polpaccio. Il sensore completamente assemblato con involucro in Delrin misura 22 × 17.4 x 11 cm.

Il sensore è in grado di acquisire misurazioni diagnostiche a basso rumore in pochi minuti, compresi i dati di rilassamento T2, che possono fornire informazioni sullo stato dei fluidi, sulla cinetica vascolare e sull'ossigenazione del tessuto muscolare scheletrico, tra le altre applicazioni. Il surriscaldamento del tessuto viene evitato rivestendo la bobina in nitruro di alluminio, che ha un'elevata conduttività termica in grado di dissipare il calore generato. Tutti questi aspetti si combinano per rendere il sensore SSMR adatto all'uso come dispositivo POC.

I ricercatori hanno testato entrambi i sensori in vitro ed in vivo, compreso uno studio clinico su esseri umani sani per determinare se il dispositivo potesse rilevare con successo il tessuto muscolare, cosa che ha fatto. Rispetto ai precedenti tentativi di creare sensori SSMR simili per applicazioni POC, i dispositivi di Cima e del suo team mostrano una migliore sensibilità e maggiori profondità di penetrazione e sono più sicuri per l’uso clinico.

Il nuovo sensore ha una profondità di penetrazione maggiore di 8 mm, surclassando altri sistemi descritti in letteratura, che si limitavano a profondità inferiori a 6 mm. L'analisi a questi livelli ha consentito una valutazione accurata del tessuto muscolare evitando segnali provenienti da altri strati sottocutanei, come il tessuto adiposo (grasso sottocutaneo) che si trova più vicino alla superficie della pelle.

Il risultato più importante di questo studio, afferma Cima, è che “il design del magnete ha soddisfatto le specifiche prestazionali richieste ed è ora utilizzato in uno studio su 90 pazienti con pazienti con malattia renale allo stadio terminale”. Interrogato sul potenziale futuro di questi dispositivi, Cima afferma che “il valore clinico di questa tecnologia sarà dimostrato se riusciremo a dimostrare che è in grado di prevedere il 'peso secco' [peso normale senza eccesso di liquidi nel corpo] della malattia renale allo stadio terminale pazienti. Attualmente non esiste un modo clinicamente accettato per farlo”.

La ricerca è pubblicata in Nature Communications.

Timestamp:

Di più da Mondo della fisica