เซ็นเซอร์ MR ด้านเดียวให้การวิเคราะห์เนื้อเยื่อข้างเตียงของผู้ป่วย – Physics World

เซ็นเซอร์ MR ด้านเดียวให้การวิเคราะห์เนื้อเยื่อข้างเตียงของผู้ป่วย – Physics World

Time Stamp: 7 กุมภาพันธ์ 2024 4:00 น.

<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="เซ็นเซอร์ MR ด้านเดียว a, b) โปรไฟล์สนามแม่เหล็กจำลองของอาร์เรย์เซ็นเซอร์ 12.7 มม3 แม่เหล็ก ลูกศรสีแดงแสดงถึงการวางแนวของแม่เหล็ก c) โครงสร้างแม่เหล็กที่มีโครงอะลูมิเนียมประกอบและแอกเหล็ก d) ชุดประกอบที่มีคอยล์ RF เครือข่ายที่ตรงกัน และปลอก Delrin ช่วยให้กล้ามเนื้อน่องรองรับได้อย่างสบาย (ขอบคุณภาพ: CC BY 4.0/ชัยนาท commun 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”คลิกเพื่อเปิดภาพในป๊อปอัป” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-side-mr-sensor- ให้การวิเคราะห์เนื้อเยื่อที่ผู้ป่วยข้างเตียงฟิสิกส์ world.jpg”>อาเรย์เซ็นเซอร์ MR ด้านเดียว
เซ็นเซอร์ MR ด้านเดียว a, b) โปรไฟล์สนามแม่เหล็กจำลองของอาร์เรย์เซ็นเซอร์ 12.7 มม3 แม่เหล็ก ลูกศรสีแดงแสดงถึงการวางแนวของแม่เหล็ก c) โครงสร้างแม่เหล็กที่มีโครงอะลูมิเนียมประกอบและแอกเหล็ก d) ชุดประกอบที่มีคอยล์ RF เครือข่ายที่ตรงกัน และปลอก Delrin ช่วยให้กล้ามเนื้อน่องรองรับได้อย่างสบาย (ขอบคุณภาพ: CC BY 4.0/ชัยนาท commun 10.1038/s41467-023-44561-9)

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) เป็นเทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์ทั่วไปที่พบในโรงพยาบาลทั่วโลก และเป็นสิ่งที่พวกเราหลายคนจะประสบในช่วงชีวิตหนึ่ง เทคนิคแบบไม่รุกรานระบุเนื้อเยื่อที่เป็นโรคโดยการตรวจจับความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาของเนื้อเยื่อตามเวลาการผ่อนคลายที่แตกต่างกันของเนื้อเยื่อหลังจากได้รับพัลส์ RF ในสนามแม่เหล็ก ด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กสามารถใช้เป็นกลไกการวัดขั้นพื้นฐานสำหรับเครื่องสแกนภาพทางการแพทย์ประเภทอื่นๆ

มีความสนใจในการสร้างอุปกรณ์ ณ จุดดูแลผู้ป่วยแบบพกพา (POC) ที่สามารถถ่ายภาพเนื้อเยื่ออ่อนได้เหมือนกับการสแกน MRI ระบบดังกล่าวสามารถตรวจจับโป่งพองหรือถุงของเหลวได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่จำเป็นต้องขนส่งผู้ป่วยไปยังสถานดูแลส่วนกลางเพื่อทำขั้นตอน MRI ความสามารถในการให้ข้อมูลการวินิจฉัยข้างเตียงด้วยอุปกรณ์พกพาสามารถปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วย ลดเวลาในการรักษาผู้ป่วย และนำเสนอต้นทุนการวินิจฉัยที่ลดลงสำหรับสถานพยาบาล

อย่างไรก็ตาม MRI มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการถ่ายภาพข้างเตียง และไม่เหมาะสำหรับผู้ป่วยที่มีการปลูกถ่ายโลหะบางชนิด นอกจากนี้ ความต้องการพลังงานของ MRI ยังเหนือกว่าความสามารถด้านพลังงานของเครื่องสแกนแบบพกพา เช่นเดียวกับน้ำหนักของอุปกรณ์อีกด้วย

ความท้าทายเหล่านี้ในการถ่ายโอนความสามารถของ MRI ไปยังอุปกรณ์ POC ได้ทำให้นักวิจัยพัฒนาอุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบใหม่ การพัฒนาอย่างหนึ่งดังกล่าวมาจากนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด “การศึกษาทางคลินิกก่อนหน้านี้ของเราเปิดเผยว่าของเหลวคั่นระหว่างหน้าของกล้ามเนื้อโครงร่างเป็นแหล่งกักเก็บของเหลวที่สำคัญในร่างกาย” ผู้เขียนนำ ไมเคิล ซีม่า บอก โลกฟิสิกส์. “เราต้องการการออกแบบแม่เหล็กที่สามารถวัดปริมาตรนั้นที่ข้างเตียงของผู้ป่วยได้”

การวิเคราะห์ POC ของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ

Cima และเพื่อนร่วมงานเลือกสร้างอุปกรณ์ POC โดยใช้เซ็นเซอร์เรโซแนนซ์แม่เหล็กด้านเดียว (SSMR) สนามต่ำเพื่อดูกล้ามเนื้อโครงร่าง ในร่างกาย. เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ MRI มาตรฐาน ระบบนี้พกพาสะดวกกว่ามากโดยมีน้ำหนักเพียง 11 กก. เซ็นเซอร์ SSMR ใช้พลังของคอนทราสต์ที่ใช้เรโซแนนซ์แม่เหล็กเพื่อรับข้อมูลทางสเปกโทรสโกปี (ไม่ใช่การถ่ายภาพ) บนความลึกของเนื้อเยื่อที่จำกัด และให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ ช่วยให้สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างกันได้

เซ็นเซอร์แบบพกพาใช้อาร์เรย์แม่เหล็กถาวรและคอยล์ RF พื้นผิวเพื่อให้พลังงานในการทำงานต่ำและมีข้อกำหนดการป้องกันน้อยที่สุด อาร์เรย์แม่เหล็ก สร้างจาก 12.7 มม3 แม่เหล็กนีโอไดเมียมที่ติดตั้งในเฟรมอะลูมิเนียม ได้รับการออกแบบเพื่อให้รองรับกล้ามเนื้อน่องได้อย่างสบาย เซ็นเซอร์ที่ประกอบอย่างสมบูรณ์พร้อมตัวเรือน Delrin มีขนาด 22 × 17.4 x 11 ซม.

เซ็นเซอร์สามารถจับการวัดการวินิจฉัยที่มีเสียงรบกวนต่ำได้ภายในไม่กี่นาที รวมถึงข้อมูลการผ่อนคลายของ T2 ซึ่งสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสถานะของของเหลว จลนศาสตร์ของหลอดเลือด และการออกซิเจนของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อโครงร่าง ท่ามกลางการใช้งานอื่นๆ หลีกเลี่ยงไม่ให้เนื้อเยื่อร้อนเกินไปโดยการห่อหุ้มขดลวดด้วยอะลูมิเนียมไนไตรด์ ซึ่งมีการนำความร้อนสูงซึ่งสามารถกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นได้ ทุกแง่มุมเหล่านี้รวมกันเพื่อทำให้เซ็นเซอร์ SSMR เหมาะสำหรับใช้เป็นอุปกรณ์ POC

นักวิจัยได้ทดสอบเซนเซอร์ทั้งสองตัว ในหลอดทดลอง และ ในร่างกายรวมถึงการศึกษาทางคลินิกเกี่ยวกับมนุษย์ที่มีสุขภาพดีเพื่อตรวจสอบว่าอุปกรณ์สามารถตรวจจับเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อได้สำเร็จหรือไม่ ซึ่งก็ทำได้ เมื่อเปรียบเทียบกับความพยายามครั้งก่อนในการสร้างเซ็นเซอร์ SSMR ที่คล้ายกันสำหรับการใช้งาน POC อุปกรณ์จาก Cima และทีมงานของเขาแสดงความไวที่ดีกว่าและการเจาะลึกที่มากขึ้น และปลอดภัยกว่าสำหรับการใช้งานทางคลินิก

เซ็นเซอร์ใหม่มีความลึกในการเจาะมากกว่า 8 มม. ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าระบบอื่นๆ ที่อธิบายไว้ในเอกสารซึ่งจำกัดไว้ที่ความลึกน้อยกว่า 6 มม. การวิเคราะห์ในระดับเหล่านี้ทำให้สามารถประเมินเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงสัญญาณจากชั้นใต้ผิวหนังอื่นๆ เช่น เนื้อเยื่อไขมัน (ไขมันใต้ผิวหนัง) ที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวของผิวหนังมากขึ้น

ผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดของการศึกษาครั้งนี้ Cima กล่าวคือ "การออกแบบแม่เหล็กเป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่ต้องการ และตอนนี้กำลังถูกนำมาใช้ในการทดลองกับผู้ป่วย 90 รายกับผู้ป่วยไตวายระยะสุดท้าย" เมื่อถามเกี่ยวกับศักยภาพในอนาคตของอุปกรณ์เหล่านี้ Cima กล่าวว่า "คุณค่าทางคลินิกของเทคโนโลยีนี้จะแสดงให้เห็นหากเราสามารถแสดงให้เห็นว่าสามารถคาดการณ์ 'น้ำหนักแห้ง' (น้ำหนักปกติที่ไม่มีของเหลวส่วนเกินในร่างกาย) ของไตระยะสุดท้าย ผู้ป่วย. ปัจจุบันไม่มีวิธีที่เป็นที่ยอมรับทางการแพทย์ในการทำเช่นนั้น”

การวิจัยถูกตีพิมพ์ลงที่ การสื่อสารธรรมชาติ.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์