NIST разрабатывает проверочные измерения для портативной технологии МРТ

МРТ (МРТ) Машины могут четко видеть некостные части тела — мягкие ткани, такие как мозг, мышцы и связки, — а также обнаруживать опухоли, что позволяет диагностировать многие другие заболевания и состояния. Однако сильные магниты в традиционных аппаратах МРТ делают их дорогими и громоздкими, что делает их основным продуктом в больницах и других крупных учреждениях.

В качестве альтернативы компании разрабатывают новые портативные версии с магнитными полями меньшей силы. Эти новые модели могут расширить возможности использования МРТ. Например, системы МРТ с низким полем можно использовать в машинах скорой помощи и других амбулаторных условиях. Это также может стоить намного меньше, и это обещает сделать МРТ более доступным, в том числе в неблагополучных сообществах и развивающихся странах.

Но для того, чтобы низкопольные МРТ-сканеры полностью раскрыли свой потенциал, необходимы дополнительные исследования, чтобы понять взаимосвязь между низкопольными изображениями и свойствами подлежащих тканей, которые они представляют. Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) работают по нескольким направлениям, чтобы разработать технологию МРТ с низким полем и проверить методы создания изображений с более слабыми магнитными полями.

«МРТ-изображения тканей различаются в зависимости от силы магнитного поля», — говорит Калина Джорданова, инженер-электрик из Национального института стандартов и технологий (NIST). «В системах МРТ с низким полем контрастность изображений отличается, поэтому нам нужно знать, как ткани человека воспринимают эти силы слабого поля».

С этой целью исследователи измерили свойства ткани мозга при низкой напряженности магнитного поля. Их результаты опубликованы в журнале МРТ-материалы в физике, биологии и медицине.

Исследователи использовали имеющийся в продаже портативный аппарат МРТ для визуализации мозговой ткани пяти добровольцев и пяти женщин. Изображения были созданы с использованием магнитного поля силой 64 миллисла, что как минимум в 20 раз меньше, чем магнитное поле в обычных аппаратах МРТ.

Они собрали изображения всего мозга и получили данные о его сером веществе (которое содержит высокую концентрацию нейронов), белом веществе (глубокая ткань мозга, содержащая нервные волокна) и спинномозговой жидкости (прозрачная жидкость, окружающая мозг и мозг). позвоночник). беременность).

Эти три компонента мозга по-разному реагируют на низкое магнитное поле и производят различные сигналы, отражающие их уникальные характеристики, что позволяет системе МРТ создавать изображения, содержащие количественную информацию о каждом компоненте. «Знание количественных свойств ткани позволяет нам разрабатывать новые стратегии сбора изображений для системы МРТ», — сказала биомедицинский инженер Национального института стандартов и технологий (NIST) Кэти Кинан.

В отдельной работе исследователи NIST изучают несколько материалов-кандидатов, которые могут значительно улучшить качество изображения при МРТ-сканировании с низким полем.

Контрастные вещества для МРТ — магнитные материалы, которые вводятся пациентам и повышают контрастность изображения, — облегчают радиологам выявление анатомических особенностей или признаков заболевания и обычно используются в МРТ при обычных магнитных полях. Однако исследователи только начинают понимать, как использовать контрастные вещества с новыми аппаратами МРТ с низким полем зрения. При более низкой напряженности поля для этих сканеров контрастные вещества могут действовать иначе, чем при более высокой напряженности поля, что создает возможности для использования новых типов магнитных материалов для улучшения изображения.

Ученые Национального института стандартов и технологий (NIST) и их коллеги сравнили чувствительность нескольких магнитных контрастных веществ в слабых магнитных полях. Исследователи обнаружили, что наночастицы оксида железа превосходят обычные контрастные вещества, в состав которых входит элемент гадолиний — редкоземельный металл. При низкой напряженности магнитного поля наночастицы обеспечивали хороший контраст при концентрации примерно в одну девятую от концентрации частиц гадолиния.

Наночастицы оксида железа также обладают тем преимуществом, что они разрушаются в организме человека, а не потенциально накапливаются в тканях, отметил исследователь Национального института стандартов и технологий (NIST) Сэмюэл Обердик. Для сравнения, небольшое количество гадолиния может накапливаться в тканях и может запутать интерпретацию будущих МРТ-сканирований, если его не принять во внимание.

Исследователи Национального института стандартов и технологий (NIST) сотрудничали с Флорентийским университетом в Италии и Hyperfine Inc. в Гилфорде, штат Коннектикут, и опубликовали свои выводы в журнале. Научные отчеты.

Листья:

Калина В. Джорданова, Мишель Н. Мартин, Стивен Э. Огер, Меган Э. Бауэрман и Кэтрин Э. Кинан. Количественная магнитно-резонансная томография in vivo: Т.₁ что₂ Человеческий мозг измеряет 0,064T. Материалы МРТ в биологии, физике и медицине. Опубликовано в сети 20 мая 2023 г. DOI: 10.1007/с10334-023-01095-х

Сэмюэл Д. Обердик, Калина В. Джорданова, Джон Т. Лундстрем, Джакомо Пареги, Меган Э. Бауэрман, Гэри Сабо и Кэтрин Э. Кинан. Наночастицы оксида железа как Т-положительные₁ Контрастные вещества для низкопольной МРТ на 64 мт. Научные отчеты. Опубликовано в сети 17 июля 2023 г. DOI: 10.1038/с41598-023-38222-6