Односторонній МР-датчик забезпечує аналіз тканин біля ліжка пацієнта – Physics World

Односторонній МР-датчик забезпечує аналіз тканин біля ліжка пацієнта – Physics World

Мітка часу: 7 лютого 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="Односторонній МР датчик a, b) Змодельований профіль магнітного поля масиву датчика 12.7 мм3 магніти, червоні стрілки вказують на орієнтацію магніту. c) Сконструйований масив магнітів із зібраними алюмінієвими рамами та залізними ярмами. d) Зібраний масив із радіочастотною котушкою, відповідною мережею та корпусом Delrin зручно розміщує литковий м’яз. (З дозволу: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)” title=”Натисніть, щоб відкрити зображення у спливаючому вікні” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/single-sided-mr-sensor- provides-tissue-analysis-at-the-patient-bedside-physics-world.jpg”>Одностороння матриця датчиків МР
Односторонній МР датчик a, b) Змодельований профіль магнітного поля масиву датчика 12.7 мм3 магніти, червоні стрілки вказують на орієнтацію магніту. c) Сконструйований масив магнітів із зібраними алюмінієвими рамами та залізними ярмами. d) Зібраний масив із радіочастотною котушкою, відповідною мережею та корпусом Delrin зручно розміщує литковий м’яз. (З дозволу: CC BY 4.0/Nat. Commun. 10.1038/s41467-023-44561-9)

Магнітно-резонансна томографія (МРТ) — це поширена техніка медичної візуалізації, яка використовується в лікарнях по всьому світу, і багато з нас стикаються з нею в якийсь момент протягом життя. Неінвазивна методика ідентифікує уражені тканини шляхом виявлення відмінностей у морфології тканин на основі різного часу релаксації тканини після впливу радіочастотних імпульсів у магнітному полі. Магнітний резонанс також можна використовувати як основний механізм вимірювання для інших типів медичних сканерів зображень.

Існує зацікавленість у створенні портативних пристроїв для надання медичної допомоги (POC), які можуть знімати зображення м’яких тканин так само, як сканування МРТ. Такі системи можуть швидко виявляти аневризми або кишені рідини, наприклад, без необхідності транспортувати пацієнтів до централізованих закладів медичної допомоги для виконання процедур МРТ. Можливість надавати цю діагностичну інформацію біля ліжка за допомогою портативного пристрою може покращити результати пацієнтів, скоротити час лікування пацієнтів і знизити витрати на діагностику для медичних закладів.

Однак МРТ сама по собі є надто громіздкою для візуалізації біля ліжка та не підходить для пацієнтів, які мають певні металеві імплантати. Крім того, вимоги до потужності МРТ значно перевищують потужності портативного сканера, як і вага обладнання.

Ці проблеми з перенесенням можливостей МРТ на пристрої POC спонукали дослідників до розробки нових сенсорних пристроїв на основі магнітного резонансу. Одну з таких розробок зробили дослідники з Массачусетського технологічного інституту та Гарвардського університету. «Наше попереднє клінічне дослідження показало, що інтерстиціальна рідина скелетних м’язів є важливим резервуаром рідини в організмі», — провідний автор Майкл Ціма розповідає Світ фізики. «Нам потрібна була магнітна конструкція, яка могла б вимірювати цей об’єм біля ліжка пацієнта».

POC аналіз м'язової тканини

Сіма та його колеги вирішили створити пристрій POC, використовуючи датчик одностороннього магнітного резонансу з низьким полем (SSMR) для спостереження за скелетними м’язами. в природних умовах. Порівняно зі стандартним МРТ-обладнанням, система набагато більш портативна завдяки вазі всього 11 кг. Датчики SSMR використовують потужність контрасту на основі магнітного резонансу для отримання спектроскопічних (не зображень) даних на обмеженій глибині тканини та надання інформації про структуру різних типів тканин, дозволяючи їх відрізнити одна від одної.

Портативний датчик використовує масив постійних магнітів і поверхневу радіочастотну котушку для забезпечення низької робочої потужності та мінімальних вимог до екранування. Магнітна матриця, виготовлена ​​з 12.7 мм3 Неодимові магніти, розміщені в алюмінієвих рамах, призначені для зручного розміщення литкового м’яза. Повністю зібраний датчик із корпусом Delrin має розміри 22 × 17.4 × 11 см.

Датчик може фіксувати діагностичні вимірювання з низьким рівнем шуму за лічені хвилини, включаючи дані релаксації T2, які можуть надати уявлення про стан рідини, судинну кінетику та оксигенацію тканини скелетних м’язів, серед інших застосувань. Перегріву тканини можна уникнути завдяки тому, що змійовик поміщений у нітрид алюмінію, який має високу теплопровідність і може розсіювати тепло, що виділяється. Усі ці аспекти разом роблять датчик SSMR придатним для використання як пристрій POC.

Дослідники протестували обидва датчики пробірці та в природних умовах, включаючи клінічне дослідження на здорових людях, щоб визначити, чи може пристрій успішно виявляти м’язову тканину – що й вдалося. У порівнянні з попередніми спробами створити аналогічні датчики SSMR для додатків POC, пристрої від Cima та його команди демонструють кращу чутливість і більшу глибину проникнення, а також безпечніші для клінічного використання.

Новий датчик має глибину проникнення понад 8 мм, перевершуючи інші системи, описані в літературі, які були обмежені глибиною менше 6 мм. Аналіз на цих рівнях дозволив точно оцінити м’язову тканину, уникаючи сигналів від інших підшкірних шарів, таких як жирова (підшкірна) тканина, яка лежить ближче до поверхні шкіри.

Найважливішим результатом цього дослідження, каже Сіма, є те, що «конструкція магніту відповідає необхідним специфікаціям і зараз використовується в дослідженні за участю 90 пацієнтів з пацієнтами з термінальною стадією ниркової недостатності». На запитання про майбутній потенціал цих пристроїв Сіма каже, що «клінічна цінність цієї технології буде продемонстрована, якщо ми зможемо показати, що вона передбачає «суху вагу» [нормальну вагу без надлишку рідини в організмі] термінальної ниркової недостатності. пацієнтів. Наразі не існує клінічно прийнятного способу зробити це».

Дослідження опубліковано в Природа зв'язку.

Часова мітка:

Більше від Світ фізики