Neues metamaterial können Verbesserung der MRT-Qualität und scan-Zeit zu verringern

Könnte eine kleine ringförmige gebilde aus Kunststoff und Kupfer verstärken die bereits leistungsstarke imaging-Funktionen der Magnet-Resonanz-imaging (MRI) – Maschine? Xin Zhang, Stephan Anderson und Ihr team an der Boston University Photonics Center kann deutlich das Bild einer solchen Leistung. Mit Ihrem kombinierten know-how in engineering, materials science, medical imaging, Zhang und Anderson, zusammen mit Guangwu Duan und Zhao Xiaoguang, entwickelt, ein neues magnetic metamaterial, berichtete in der Kommunikation Physik, zur Verbesserung der MRT-Qualität und Schnitt scan-Zeit in der Hälfte.

Zhang und Anderson sagen, dass Ihre magnetischen metamaterial genutzt werden könnte, als ein Additiv-Technologie zur Steigerung der Abbildungsleistung von niedriger Stärke MRT-Geräte, die Erhöhung der Zahl der Patienten gesehen, die durch Kliniken und die Senkung der damit verbundenen Kosten, ohne die Risiken, die mit der Verwendung höherer Stärke magnetischer Felder. Sie auch vorstellen das metamaterial mit ultra-low-field MRI verwendet magnetische Felder, die sind tausend mal niedriger als bei standard-Maschinen, die derzeit in Gebrauch. Dies würde die Tür öffnen für die MRT-Technologie werden weithin verfügbar auf der ganzen Welt.

„Diese [magnetic metamaterial] erzeugt ein klareres Bild, das produziert werden kann, bei mehr als doppelter Geschwindigkeit“ einer aktuellen MRT-Untersuchung, sagt Anderson, eine Schule der Medizin, professor der Radiologie und stellvertretender Vorsitzender der Forschung in der Boston Medical Center radiology department.

MRT nutzt magnetische Felder und Radiowellen, um Bilder zu erstellen, von Organen und Geweben im menschlichen Körper, helfen, ärzte diagnostizieren Sie mögliche Probleme oder Krankheiten. Ärzte verwenden MRI, um zu identifizieren Anomalien oder Erkrankungen lebenswichtige Organe, sowie viele andere Arten von Körpergewebe, einschließlich der Wirbelsäule und der Gelenke. „[MRI] ist eines der komplexesten Systeme erfunden von Menschen,“, sagt Zhang, College of Engineering, professor of mechanical engineering, electrical and computer engineering, biomedical engineering, materials science and engineering, und professor an der Photonik-Zentrum.

Je nachdem, was Teil des Körpers wird analysiert und wie viele Bilder benötigt, eine MRT-Untersuchung kann bis zu einer Stunde oder mehr. Patienten können Gesicht, lange Wartezeiten bei der Terminierung der Prüfung und für das Gesundheitswesen, für die Bedienung der Maschinen ist zeitaufwendig und teuer. Stärkung MRT 1,5 T (das symbol für tesla ist das Maß für die magnetische Feldstärke) bis 7.0 T kann eindeutig mit „turn up the volume“ von Bildern, als Anderson und Zhang beschreiben. Aber obwohl höher-power-MRT kann durchgeführt werden, indem stärkere Magnetfelder, Sie kommen mit einer Vielzahl von Sicherheits-Risiken und sogar höhere Kosten für die Kliniken. Das Magnetfeld der MRI-Maschine ist so stark, dass Stühle und Objekte durch den Raum gesaugt werden kann in Richtung der Maschine — posiert Gefahren für Betreiber und Patienten gleichermaßen.

Die magnetischen metamaterial entwickelt von der Boston-Universität, Forscher aus einer Reihe von Einheiten, die als schraubenförmige resonatoren-drei-Zentimeter-großen Strukturen, erstellt von der 3-D-gedruckten Kunststoff und Spulen von dünnen Kupfer Draht-Materialien, die nicht auch Lust auf Ihre eigenen. Aber zusammen, schraubenförmige resonatoren können gruppiert werden in einer flexiblen Anordnung, biegsam genug, um eine person, die Kniescheibe, Bauch, Kopf oder irgendeinen Teil des Körpers in der Notwendigkeit der Bildgebung. Wenn das array gelegt wird in der Nähe des Körpers, die resonatoren interagieren mit dem Magnetfeld der Maschine, Steigerung des signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) des MRI, „drehen Sie die Lautstärke an dem Bild“, wie Anderson sagt.

„Eine Menge Leute sind überrascht von seiner Einfachheit“, sagt Zhang. „Es ist nicht einige Magische material. Der „Magische“ Teil, das design und die Idee.“

Testen Sie die magnetische array, das team gescannt Hähnchenkeulen, Tomaten und Trauben mit einem 1,5-T-Maschine. Sie fanden, dass die magnetischen metamaterial ergab eine 4,2 fache Erhöhung der SNR, die eine Radikale Verbesserung, was bedeuten könnte, dass die untere magnetische Felder könnte verwendet werden, um klarere Bilder als derzeit möglich.

Nun, Zhang und Anderson Hoffnung auf die Partnerschaft mit Industrie Mitarbeiter, so dass Ihre magnetischen metamaterial kann problemlos angepasst werden, um Reale klinische Anwendungen.

„Wenn Sie in der Lage sind, etwas zu bringen, die zu einer Steigerung des SNR durch eine erhebliche Marge, können wir anfangen zu denken über die Möglichkeiten, die vorher nicht existiert,“, sagt Anderson, wie die Möglichkeit, dass MRI in der Nähe von Schlachtfeldern oder in anderen entfernten Standorten. „In der Lage zu vereinfachen, diese fortschrittliche Technologie ist sehr Ansprechend“, sagt er.

Diese Arbeit wurde unterstützt von den National Institutes of Health, Boston University College of Engineering Dean ‚ s Catalyst Award, die Boston University Wallace H. Coulter Translational Research Partnership Award, und der Boston University Zündung Award.